新型電子機械制動系統設計

文/楊海寧 王稱義

隨著社會的不斷發展和進步，工業的發展也較為快速，而工業生產要靠能源機械制動來支撐。而隨著石油資源的緊張和價格的不斷攀升，必須尋找一種新能源來代替原有的機械制動系統，電子機械就是在這樣的一種背景下產生的。隨著人們對電子機械的安全性能的要求不斷提高以及環保理念的增強，使得電子機械作為一種新的工業形式和能源不斷被廣泛運用。本文將通過分析電子機械制動系統的具體設計和構造原理，從而促進國內工業電機機械的持續發展。

1 電子機械系統簡述

電子機械系統，是一種新型的機械制動設備，它的產生和應用，可以使得液壓制動系統發揮出更大的作用。可以克服液壓系統在結構繁瑣、安裝難度高和維修成本高等方面的弱點，從而促進工業的發展。也就是說，電子機械系統是將以往的制動中液壓、壓縮空氣驅動等用電動的機械驅動來代替，從而提升了制動系統的反應速度和效率，加強了制動效能。隨著經濟的發展、生活水平的提高和環保意識的增強，人們對于制動性能的要求也越來越高，再加上電子機械的結構較為簡單，功能集成可靠，因此運用前景十分廣泛。它將會取代傳統的液壓、空氣制動器，成為未來新能源汽車的制動系統的主要發展趨勢。

2 電子機械制動系統的結構構成及運轉模式

電子機械制動系統結構主要包括踏板模擬器、傳感器、控制單元、電動機、機械執行結構等五個方面。下面進行逐一介紹：

2.1 踏板模擬器

踏板模擬器是通過模擬傳統汽車將踏板與汽車的行駛速度、動力大小的關系用圖表進行表現，使得司機能夠通過模擬的數據形成一種良好的控制力量，根據駕駛員的力感再加以設計出更加舒適和安全的制動踏板。

2.2 傳感器

傳感器包括車輪速度、踏板的具體行程、汽車的氣門、方向轉盤、以及汽車開關等等的傳感器，它能夠通過感應來進行信息的接收和傳遞。它主要的作用是可以提供汽車制動的狀態、驅動狀態以及行駛狀態等的信號并且傳送給控制單元。

2.3 控制單元

控制單元是在電動機械制動系統發揮著核心作用，它的主要工作流程是把傳感器傳遞過來的信息和信號進行仔細的分析和處理，并通過對數據的處理進而對電機機械系統進行控制，使電動機最終能夠帶動其機械執行機構進行運轉。

2.4 機械執行結構

機械執行機構是電子機械制動系統的最后一道程序，其接受電動機所產生的力矩，并將該種力矩進行放大，經過嚴密的處理之后這種例最終會在車輪上發生作用，這樣就能促使電子機械系統有效的進行工作和運轉。

電子機械制動系統工作的主要原理是：司機在對汽車的車輪進行制動的時候，通過對踏板的模擬器的制動，進而這種數據被傳感器傳到控制單元，控制單元再將該種指令進行發送，發送給執行機構，從而實現車輪制動控制。

3 電子機械制動系統的模塊分析

電子機械制動系統模塊主要有三部分，還有一些零散零件構成。其間制動系統主要用來接收踏板出現的信號進而控制制動器，也可以對車輪傳感器做出一定的感應，從而判斷車輪是否存在安全隱患，而且所有電子機械的制動系統的電流也是歸制動系統進行控制和管理的。車輪制動系統作為系統中執行元件的一部分，負責全部制動系統操作。這兩種系統有所不同，其間制動系統是側重于對系統接收重要信號的控制，而車輪制動系統則是通過對系統電流控制來實現。兩者的側重點和控制方向不同。剩下的一個大的模塊是電子踏板模塊，它主要是將踏板承受的主要力量進行轉換，從而形成電子機械系統正常運轉所需要的信息，這些信息最終又會被制動系統實現控制和處理。從而提升了制動響應的速度，也提高了制動性能。另外，還有一些其他的零散部件，例如電動機、轉速傳感器以及制動輪等等。

4 如何進行電子機械制動系統的設計與應用

4.1 機械制動執行機構的設計

電子機械制動系統所使用的原理與之前傳統的制動原理并沒有什么根本上的差異，因此在汽車的車輪輪轂以及制動器都不用做過多的改變，只需要把傳統液壓和氣壓中的動作裝置用電子機械制動系統中的電動機和機械執行機構來代替。而在電子機械制動系統中增加的減速增扭機構，主要是為了將電動機輸出的轉矩進行擴大，而將機械執行機構安裝在汽車的輪轂之內，是因為汽車本身內部的尺寸較小，也沒有足夠的活動空間。而且機械執行結構最終輸出力矩是衡量汽車性能的重要指標，因此在系統設計的過程中必須詳細的考慮到尺寸、體積及輸出轉矩參數，運用一級行星齒輪減速器、兩級行星減速器以及蝸輪蝸桿減速器和一級行星齒輪減速器。

4.2 電子機械制動系統控制系統的設計

電子機械制動系統的電機控制通常運用的是三環，主要是電流環、轉速環、壓力環等反饋控制，這種三環電機調速系統設計主要是針對汽車的控制器設計的。壓力環對應的是夾緊力控制器，電流環對應的是電流控制器，而轉速環對應的是轉速控制器。要特別注意的是在設計的過程中要先由內環開始，逐次向外擴展，只有內環的電流控制器設計好，才能更好的進行外部的轉速和壓力的控制，最終實現電子機械系統的控制優化。

5 小結

總之，在科技水平的不斷提高和發展下，工業也在取得飛速的發展，而傳統制動系統的弊端要求必須設計一種更高水平的機械制動系統來代替傳統的液壓制動。本文通過分析電子機械制動系統的結構和原理，以及進行了模塊的具體拆分，從而探討了電子機械制動系統的設計，促進國內電機機械的持續發展，從實質技術上支持了重工業的發展，進一步在現實意義上開發了新能源的機械制動系統設計水平。

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