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分析電子機械式制動(dòng)器(EMB)的原理及控制方法論文
1.EMB的概述
1.1 概述的組成及原理。在現今廣泛使用的電子機械式制動(dòng)器，主要由EMB控制器、EMB電機控制器、減速裝置、電機、運動(dòng)轉換裝置、電子制動(dòng)踏板以及通信網(wǎng)絡(luò )組成。其原理為：信號由電子制動(dòng)踏板及ABS、ESP等系統傳入到EMB控制器中，然后由控制器根據相應算法做出運算，發(fā)出目標制動(dòng)力信號，傳入EMB電機制動(dòng)器，之后，由電機制動(dòng)器改變電機輸出力矩的方向和大小，進(jìn)而使制動(dòng)力大小達到理想狀態(tài)；具有減速增扭作用的減速裝置，和將電能轉變成機械能的電機，以及用來(lái)將電機的旋轉運動(dòng)轉換為直線(xiàn)運動(dòng)的運動(dòng)轉換裝置，共同構成EMB執行器；電子制動(dòng)踏板的用途是將踏板的位移和速度轉化為電信號；而通信網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現EMB內部控制信號以及其他控制系統與EMB之間的信號傳遞。當EMB進(jìn)行工作時(shí)，EMB根據各種控制系統輸入的信號，與預先設置的數據進(jìn)行對比，來(lái)做出是否需要進(jìn)行制動(dòng)及制動(dòng)力大小的判斷，再把相應的制動(dòng)力大小信號傳輸給EMB控制器，然后再輸送到電機控制器中，從而使得EMB執行器產(chǎn)生相應大小的制動(dòng)力。
1.2 EMB特點(diǎn)分析。與之前歷代制動(dòng)系統相比，電子機械式制動(dòng)器有著(zhù)無(wú)可比擬的顯著(zhù)優(yōu)勢。從結構上來(lái)看，EMB相對于傳統控制系統少了很多部件，如液壓管路和制動(dòng)主缸，結構簡(jiǎn)單，便于裝配和維修；從可靠性來(lái)看，EMB的結構采用模塊化的形式，接口更加牢固，大大提高了制動(dòng)可靠性；從精確性來(lái)看，EMB的電信號傳輸快速精確，大大優(yōu)于傳統機械系統，而時(shí)間的縮短，還可使得制動(dòng)距離減��；從整體性能來(lái)看，EMB能輕易的與其他控制系統相配合，如ABS、ESP、EBD等，從而提高整體性能；從適應性來(lái)看，EMB能更容易更新升級，從而適應不同車(chē)型、環(huán)境等，簡(jiǎn)單快捷；從舒適性來(lái)看，采用EMB的汽車(chē)噪聲更小，振動(dòng)也較小，更為舒適。
當然，目前EMB也存在著(zhù)很多不足之處，有很多問(wèn)題需要解決。首先是該系統的電子電路的可靠性很差，從而使其易出現故障，電子元件的大量使用，既能使速度與效率提升，也會(huì )造成損壞時(shí)故障不易排除的問(wèn)題；其次，從安全性方面來(lái)看，EMB能否適應真實(shí)行車(chē)環(huán)境下惡劣的內部工作環(huán)境，在高溫環(huán)境中仍能正常運行，還需大量的模擬檢驗；而其抗電磁干擾能力的強弱也是一個(gè)重要的指標，因為在真實(shí)的行車(chē)過(guò)程中，電子電路需在復雜的條件下仍保持較高的可靠性是非常重要的；從經(jīng)濟上考慮，EMB由于采用大量先進(jìn)的技術(shù)，使得其成本不可避免的遠大于傳統制動(dòng)系統；最后，從車(chē)輛設計來(lái)看，EMB的執行機構會(huì )使得其他結構布置困難，從而影響車(chē)輛的整體性能。
2.控制方法分析
2.1 ABS+EBD綜合控制分析。ABS與EBD在不同的汽車(chē)制動(dòng)環(huán)境中發(fā)揮作用，ABS防抱死系統是在汽車(chē)車(chē)輪即將發(fā)生抱死時(shí)進(jìn)行作用，從而大大提高行車(chē)安全，而EBD是在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)就立即開(kāi)始對制動(dòng)力進(jìn)行控制，將二者的工作巧妙地結合將極大地提髙汽車(chē)的制動(dòng)性能。
對于EBD控制子程序，主要有兩種：（1)以前后輪的滑移率作為參考因素進(jìn)行比較，如果前輪的滑移率大于后輪滑移率時(shí)，在某一值附近，可以找到一個(gè)最佳的分配關(guān)系�？梢韵葘蓚�(gè)后輪進(jìn)行制動(dòng)力的調節，然后再對前輪進(jìn)行相應調節，或者單獨對后輪進(jìn)行調節也能達到效果。該種方法對車(chē)輪滑移率有較高的精度要求，因為只有在低滑移率時(shí)才能很好的實(shí)現EBD的控制，才能更好地利用滑移率控制制動(dòng)力的分配。（2)以前后輪的輪速作為參考因素進(jìn)行比較，此種方法更加實(shí)用，原因是對輪速的信號做出反應可以使控制更加具有實(shí)時(shí)性。在汽車(chē)行駛時(shí)，為讓后輪的制動(dòng)力增大，可以調節前后輪轉速，使得后輪轉速低于前輪，而轉速的調節，可以通過(guò)調節制動(dòng)壓力來(lái)實(shí)現，并以速度較慢的后輪與速度較快的前輪的差值來(lái)作為參考因素。
對于A(yíng)BS控制子程序，主要有兩種：（1)通過(guò)對輪速信號進(jìn)行檢測，ABS作出判斷，根據預先設定的數據，對車(chē)輪制動(dòng)裝置發(fā)出調節信號，并給出具體調節大小，從而實(shí)現其作用。（2)通過(guò)對滑移率測定裝置發(fā)出的信號做出反應，進(jìn)而輸出對車(chē)輪控制力的調節信號，實(shí)現制動(dòng)力的調節。
ABS的控制方法對于其制動(dòng)性能的好壞起著(zhù)重要作用，當制動(dòng)過(guò)程中的非線(xiàn)性因素較高時(shí)，是無(wú)法僅僅通過(guò)數學(xué)模型的建立來(lái)實(shí)現的，而同樣的，以經(jīng)驗為根據的控制方法則需要大量實(shí)驗才能準確測定控制參數大致范圍，是不可取的方法。而目前廣泛應用的仿.真技術(shù)則很好的解決了上述問(wèn)題，達到了理想的效果。
2.2 硬件在環(huán)技術(shù)分析。隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數汽車(chē)廠(chǎng)商也在不斷將仿真模擬等技術(shù)應用于汽車(chē)的設計制造上，硬件在環(huán)仿真技術(shù)成為了汽車(chē)工程師們的主要選擇。該技術(shù)屬于在線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的應用，用高速運行的實(shí)時(shí)仿真模型來(lái)代替真實(shí)環(huán)境下的汽車(chē)進(jìn)行試驗，并使其在真實(shí)模擬環(huán)境中運行，來(lái)盡可能的接近真實(shí)實(shí)驗環(huán)境下汽車(chē)運行狀態(tài)。這種方法可以將真實(shí)環(huán)境的種種細節及其帶來(lái)的對汽車(chē)行駛的影響體現到實(shí)驗中，同時(shí)，模擬車(chē)輛也會(huì )相應作出反應，使得實(shí)驗與真實(shí)相差無(wú)幾，但卻大大節省了時(shí)間和人工成本，提升了效率。因此，可將其應用于EMB系統的開(kāi)發(fā)和完善等有很大的作用。EMB硬件在環(huán)仿真試驗臺主要由電子制動(dòng)踏、EMB控制執行系統、工控機、數據采集系統等組成，而汽車(chē)及道路情況則可用仿真軟件通過(guò)建立數學(xué)模型來(lái)代替，大大降低了實(shí)驗的硬件要求。
3.結論
在市場(chǎng)經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，EMB成為大多數汽車(chē)廠(chǎng)商的選擇，顯示了其在汽車(chē)制動(dòng)方面所表現出來(lái)的優(yōu)越性。本文通過(guò)對它的原理進(jìn)行詳細介紹，對其控制方法的種類(lèi)及特點(diǎn)進(jìn)行一一闡述，來(lái)系統的說(shuō)明其在真實(shí)環(huán)境中如何作用�？偠灾�，EMB對車(chē)內人員的人身安全起到很好的保障作用，也將是未來(lái)汽車(chē)制造廠(chǎng)商的主要選擇。不過(guò)，由于本文在分析角度上比較單一，故關(guān)于更多電子機械式制動(dòng)器的特點(diǎn)等還需進(jìn)一步探討，而目前的電子機械式制動(dòng)器還有很多需要改進(jìn)和開(kāi)發(fā)的地方，希望本文對該系統的研究人員有所幫助。
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