機電一體化在汽車制動系統中的應用

郭詩韻

摘 要

隨著現代科學技術的不斷發展和進步，我國的社會經濟建設得到了很大的提高，其中機電一體化技術的逐步發展和成熟應用，為我國的經濟發展提供了強有力的動力，成為我國經濟發展中的重要技術支撐。本文從機電一體化的基本內涵入手，分析該技術在汽車制動系統中實際應用，以期為汽車的生產制造提供有意義的參考。

【關鍵詞】汽車制動系統 機電一體化 應用

近些年來，隨著我國科技的迅猛發展，以及計算機應用的全面普及，促進了機電一體化學科的產生。在機械制造業中，機電一體化以其獨特的優勢，不僅有效提高機械制造的生產效率，更可以為產品質量保駕護航，從而發揮著無可替代的作用。

1 機電一體化的基本概念

機電一體化又被稱為機械電子學，是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門獨立的交叉學科，具有較強的綜合學科性質，內容豐富，涉及面廣。目前，機電一體化發展方向主要指向智能化、模塊化、網絡化、微型化以及系統化等。

機電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項特點：

1.1 安全系數高

通過設置警報系統、安裝檢驗以及保護程序，可以有效應對突發事件，通過開啟安全防護模式的方式，避免安全事故發生和減少事故造成的損失。

1.2 精確性好

由于機電一體化的數字化特征相當明顯，對于機械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產的性能。

1.3 簡單高效

通過運用數字加工和程序編輯等計算機應用技術，機電一體化能夠快速完成機械的制造與加工，使用性能相對較高。

1.4 功能多樣

由于機電一體化本身就脫胎于多門學科的融合，應用范圍相當廣泛，而且具有較強的適應性，其市場前景值得期待與展望。

2 汽車制動系統中機電一體化的應用背景

自從一百多年前汽車發明以來，汽車制動系統歷經數個發展重要階段，逐漸由最初的一組簡單的機械制動裝置演變為傳統油液制動系統與防抱制動系統（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對安全出行的要求越來越高，加之汽車生產行業競爭的日趨激烈，汽車質量和性能越來越成為人們購車、用車的重要參考依據。作為保障汽車行駛安全的汽車制動系統，其重要地位是不言而喻的，因此對于汽車制動系統的進一步優化發展的呼聲也日益增長。在此情況下，機電一體化技術的成熟給汽車制動系統的改進和完善提供了全新的思路，通過在汽車制動系統中應用機電一體化技術，用電路控制替代油液控制的全新系統將隨之出現，從而實現汽車制動系統的跨越式發展。這個系統，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過數據傳遞電信號，從而有效縮短了汽車制動反應的時間間隔，該技術被稱為BBW系統。

3 在汽車制動系統中機電一體化的應用技術

3.1 相關主要技術

機電一體化涉及的主要技術，包括以下幾種類型：

3.1.1 基礎技術

機電一體化的基礎，仍然離不開機械技術，但BBW系統的機械技術，不同于傳統的機械技術，其對于精密性的要求相對較高。由于運用了機電一體化的技術，電子技術逐漸取代了過去許多由機械來實現的操作，而電子技術的特殊性和自身局限性，決定了對數字及信號的控制的精密性要求更高。

3.1.2 信息技術

信息技術的主要內容，是對信息進行數字化管理，通過傳輸汽車零部件的各項數據，統一在信息處理器中進行集中處理，并經過系統控制技術，提高信息管理的質量和效率。

3.1.3 傳感技術

在經過測量信號檢測器后，由信息處理裝置接收各項參數，從而保障設備的數據信息的快速全面處理。

3.1.4 自動控制技術

自動控制技術能夠幫助對汽車進行精準定位，并且能夠自動調節汽車的狀態，提高汽車運行的穩定系數和安全性能。

3.1.5 驅動技術

在該技術中，機電一體化主要是根據控制系統發出的指令，由執行元件完成傳達任務，一方面將指令傳達給執行組織，另一方面將執行效果回饋控制系統。

3.2 BBW系統的核心技術

BBW系統的重要組成部分，由ECU中央電子控制單元、車輪制動模塊以及電子踏板模塊三部分共同組成。由于其傳遞的是電流而非壓縮空氣或者液壓油，傳遞的媒介是電線而很少用到機械，因此可以減少傳感設備以及管線通道。

BBW系統運作的主要原理，是踩下汽車的制動踏板，啟動汽車制動裝置，該踩踏的信號就通過腳踏板進行傳輸，信號傳輸的終端是電路控制板塊，再經電子控制機械的功能單元啟動電機部位。此時，經過皮帶、齒輪等機械裝置的相互作用，絲桿開始發生旋轉，沿著其旋轉的方向，止推螺母進行移動，并且在移動的過程中與制動品的活塞部位發生摩擦，進而壓制制動的摩擦片，將其壓制在制動盤當中。上述這一系列動作完成時，也就實現了對汽車的制動操作。

如果需要解除對汽車的制動，重新啟動汽車開始行進，就要松下制動腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉的反方向自動恢復原來的狀態，從而使壓制逐漸減輕直至消失，此時制動活塞器就會因壓力的產生而使密封圈恢復初始狀態，如此一來，制動盤由于平衡被打破，促使制動活塞器回歸到原來的位置，制動盤與制動摩擦片也就相互脫離了。

3.3 完善BBW系統的相關技術

BBW雖然給汽車制動系統帶來了相當大的變革，但同時也存在一些亟待解決的問題。一是控制系統的失效處理問題。由于不存在獨立的主動備用制動系統，不論是ECU元件失去效用，還是傳感器失靈，抑或者是制動器本身或線束出現故障，都需要一個備用系統以保障制動的基本性能，在電子控制單元發生故障時，自行啟動且不會影響到現有系統的完整性。二是抗干擾處理問題。目前的抗干擾技術主要分為兩種，即對稱式和非對稱式的抗干擾處理技術，能夠為汽車在行駛過程中減少和避免其他信號的干擾提供充分的保障，但各有各的優點和缺點。三是控制系統的模塊化處理。由于不同的車型對軟件和硬件的需求不同，如何實際汽車制動系統的兼容性，以適應各種車型的需要，從而實現模塊化處理，是一個重要的難題。

4 結語

BBW系統的應用，能夠在最大限度范圍內提高汽車制動的安全性，對汽車制動系統的未來發展具有十分重要的作用。BBW是未來制動控制系統的發展方向。尤其是近年來隨著電子元件成本的一路下滑，機電一體化已經不再是難以企及的高昴技術與設備，不僅是汽車制造業，更會在各行業領域中得到廣泛的運用，從而使人們的生活越來越便捷，越來越舒服，也越來越安全。

參考文獻

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