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電子機械制動(dòng)系統的關(guān)鍵模塊的設計與運用論文
1.電子機械制動(dòng)系統的基本設計要求
電子機械制動(dòng)系統是機電一體化領(lǐng)域中技術(shù)較為復雜的產(chǎn)品之一，在進(jìn)行系統設計時(shí)必須全面兼顧產(chǎn)品的功能性和安全性。由于國家尚未出臺相應的標準，所以電子機械制動(dòng)系統可參照國際標準ISO26262中的相關(guān)等級要求進(jìn)行設計，為了保證電子機械制動(dòng)系統安全可靠運行，還應當對系統進(jìn)行冗余設計，優(yōu)化系統的薄弱環(huán)節，改善系統性能。在制動(dòng)性能設計方面，可以參照國家GB7258-2004的相關(guān)要求，進(jìn)而實(shí)現系統性能的優(yōu)化，并對制動(dòng)性能的優(yōu)劣程度作出合理評價(jià)。在此基礎上，引入模塊化設計思想，構建無(wú)冗余的系統功能模型。隨著(zhù)車(chē)載智能輔助駕駛系統的應用，車(chē)輛上的電子組件逐步增多，進(jìn)而提升了電子機械制動(dòng)系統的復雜性，經(jīng)常出現組件相互干擾、系統故障、硬件失效等問(wèn)題，不僅對車(chē)輛制造企業(yè)的信譽(yù)造成了不良影響，而且還會(huì )削弱用戶(hù)對電子智能系統的信任程度。為了解決上述問(wèn)題，必須做好車(chē)載電子機械制動(dòng)系統的設計工作，保證系統的使用功能。
2.電子機械制動(dòng)系統的關(guān)鍵模塊的設計與應用
電子機械制動(dòng)系統核心功能模塊要重點(diǎn)完成各控制節點(diǎn)和車(chē)載計算機網(wǎng)絡(luò )設計，形成具備可行性的設計方案，進(jìn)一步完善各核心模塊的實(shí)用功能，具體包括以下方面：
2.1 識別模塊
電子機械制動(dòng)識別模塊是最為重要的模塊之一，該模塊可接收駕駛員輸入的制動(dòng)意圖，即接收制動(dòng)信號。所以，識別模塊的關(guān)鍵工作就是將駕駛員的制動(dòng)意圖準確轉換為可識別的制動(dòng)信號，不允許出現差錯，也不允許出現轉變延遲。一旦發(fā)生制動(dòng)意圖傳達失誤，就有可能導致整個(gè)制動(dòng)系統處于失控狀態(tài)，進(jìn)而釀成嚴重后果。傳感器是制動(dòng)識別模塊的關(guān)鍵元器件，可采用異構靜態(tài)冗余設計方案，引入不同種類(lèi)的多功能傳感器，如位移傳感器、和角度傳感器、力傳感器等，對制動(dòng)意圖進(jìn)行準確轉換，避免因使用單一傳感器而易造成的意圖傳達失誤，提高意圖轉換的精確性。通過(guò)濾波算法將這三組傳感器的信號進(jìn)行轉化，而后將其輸入仲裁模塊，對信息進(jìn)行權重分配與仲裁，并通過(guò)安全性評估模塊對信號進(jìn)行評估后，再將其輸出。輸出信號主要包括以下六路：一是可信制動(dòng)信號，經(jīng)過(guò)最終仲裁輸出；二是緊急制動(dòng)信號，在緊急模式下輸出；三是故障信號，通過(guò)制動(dòng)意圖識別后輸出；其他三路均為傳感器信號，通過(guò)通信模塊進(jìn)行收集信號，并向外界傳出信號。
2.2 分配模塊
該模塊中所接收的輸入信號主要來(lái)自于外部制動(dòng)命令、踏板制動(dòng)命令，前者源于對外通信模塊，后者源于制動(dòng)意圖識別模塊。分配模塊接收的信號以踏板制動(dòng)命令為先，以便對駕駛員制動(dòng)意圖作出快速響應，在沒(méi)有該類(lèi)型信號的情況下，再接收外部制動(dòng)信號。通過(guò)車(chē)載計算機網(wǎng)絡(luò )，將已經(jīng)分配的各輪制動(dòng)力傳遞到相應的控制模塊，實(shí)現制動(dòng)力在四個(gè)車(chē)輪間的最優(yōu)化分配。根據預先制定的制動(dòng)力分配方案，將與制動(dòng)力相關(guān)的信息傳輸到制動(dòng)力控制模塊中。同時(shí)，該控制模塊還具備獲取信息的能力，能夠在各模塊中搜集系統操作的相關(guān)信息，并以此為依據對各輪制動(dòng)力進(jìn)行分配。
2.3 通信模塊
該模塊主要功能是與外界通信，并將制動(dòng)意圖信息、失效模式、安全策略調度、制動(dòng)力分配、故障診斷等相關(guān)狀態(tài)的記錄信息進(jìn)行備份，提供信息查詢(xún)服務(wù)，為測試實(shí)驗和故障維修提供可靠數據支持。此外，通信模塊還具備總線(xiàn)監聽(tīng)功能，可以實(shí)時(shí)獲取相關(guān)數據，一方面搜集基本制動(dòng)信息，另一方面實(shí)現傳感器信息共享。通信模塊可越級接收制動(dòng)命令，配合別的車(chē)載智能駕駛模塊，提供高層次的通信服務(wù)，使駕駛員獲取更加舒適的體驗。
2.4 故障診斷模塊
該模塊的作用是保障制動(dòng)系統的可靠運行，主要針對制動(dòng)系統的殘余風(fēng)險進(jìn)行監督。故障診斷模塊要結合具體的故障診斷信息，自動(dòng)從車(chē)載計算機網(wǎng)絡(luò )中剔除不具備自修復和自靜默功能的診斷模塊，保證該模塊運行的有效性。此外，故障診斷模塊還擁有在線(xiàn)故障診斷功能，及時(shí)為駕駛員提供預警信息，根據診斷故障類(lèi)型的不同，提供不同的預警模式。故障診斷模塊具備自定義功能，可按照實(shí)際操作需求激活多種操作模式，具體包括完全功能操作、基本功能操作、緊急操作等模式，使其更加符合駕駛員的操作需求。
2.5 控制模塊
該模塊主要負責將制動(dòng)力控制數值進(jìn)行精確分配，在配合故障診斷模塊的情況下，可判斷識別所輸入的制動(dòng)力分配信息，并對周邊各傳感器和功率驅動(dòng)電路的穩定運行情況進(jìn)行監測，判斷其是否存在運行故障。一旦發(fā)現故障信息，則立即將故障執行機構的各項功能予以關(guān)閉，并立即將故障信息進(jìn)行上報。在控制模塊運行過(guò)程中，需詳細記錄制動(dòng)力分配的相關(guān)數據，以及相應執行機構的性能參數，為日后類(lèi)似故障的發(fā)生提供診斷依據。
2.6 電源模塊
該模塊是能量來(lái)源模塊，對電子機械制動(dòng)系統的穩定運行起著(zhù)決定性的作用。為此，必須保證電源管理模塊運行的安全性。通常情況下，電源失效問(wèn)題較為罕見(jiàn)，常見(jiàn)的問(wèn)題是因剎車(chē)頻繁、下長(cháng)破等操作造成電源消耗過(guò)大，進(jìn)而出現耗盡電能的情況。所以，應在該模塊中設計電源電量檢測系統，安置備份電源，并改進(jìn)充放電管理，便于駕駛員合理使用電源。
3.結論
綜上所述，本文在簡(jiǎn)要闡述電子機械制動(dòng)系統設計要求的基礎上，對系統關(guān)鍵模塊的設計進(jìn)行了論述。本文所設計的系統現已在某品牌的車(chē)輛中進(jìn)行了應用，由于該系統采用的是當前最為先進(jìn)的模塊化設計思路，從而確保了系統運行的可靠性，它的應用使車(chē)輛的制動(dòng)性能獲得了顯著(zhù)提升，具有一定的推廣使用價(jià)值。
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