汽車電子機(jī)械制動（EMB）控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

馬錦榮

摘 要：汽車的行駛速度應(yīng)該控制在合理的范圍之內(nèi)，以保證汽車在行駛時具有較好的安全性和舒適感。對汽車行駛進(jìn)行控制，需要采用相應(yīng)的控制系統(tǒng)，為此本文首先分析了對汽車行駛進(jìn)行控制的必要性，之后分析了在汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中所采用的控制算法，最后對汽車電子機(jī)械制動的控制系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：汽車;電子機(jī)械制動;控制系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

汽車在行駛的過程中，對制定性能的要求較高，以保證汽車在行駛中的安全，此外國家規(guī)定汽車行駛的速度。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，電子機(jī)械制動（EMB）控制系統(tǒng)在汽車中得到了廣泛的應(yīng)用，明顯提高了汽車制動系統(tǒng)的性能。在該控制系統(tǒng)中，控制方式和控制算法對于汽車制動系統(tǒng)的性能具有較為關(guān)鍵的影響，本文對汽車電子機(jī)械制動（EMB）控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

2 汽車電子機(jī)械制動概述

制動裝置（制動裝備）就是汽車裝設(shè)的全部制動和減速系統(tǒng)的總稱，其功能是使行駛中的汽車減低速度或停止行駛，或使已停駛的汽車保持不動，由于制動裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接關(guān)系到車輛、人員的安全，因而被認(rèn)為是汽車的重要安全件，受到普遍的重視。所屬汽車配件，有停車制動作用，一般有鼓式和盤式等分類，具有散熱條件好，制動穩(wěn)定性好等優(yōu)點，制動系中制動器，制動器是制動系中產(chǎn)生阻止車輛運動或運動趨向的力的機(jī)構(gòu)，目前各類汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式兩大類。

但現(xiàn)有的制動裝置中對制動盤和盤式制動器的制造技術(shù)要求較高;對閘瓦的性能要求較高;閘瓦工作面積較小，溫升較高，不宜用于調(diào)整行駛速度，效能較低，所需制動促動管路壓力較高，一般要用伺服裝置，兼用于駐車制動時，需要加裝的駐車制動傳動裝置較鼓式制動器復(fù)雜[1]，鼓式剎車的缺點主要是鼓式剎車的剎車鼓在受熱后直徑會增大，而造成踩下剎車踏板的行程加大，容易發(fā)生剎車反應(yīng)不如預(yù)期的情況。因此在駕駛采用鼓式剎車的車輛時，要盡量避免連續(xù)剎車造成剎車片因高溫而產(chǎn)生熱衰退現(xiàn)象。剎車系統(tǒng)反應(yīng)較慢，剎車的踩踏力道較不易控制，不利于做高頻率的剎車動作。構(gòu)造復(fù)雜零件多，剎車間隙須做調(diào)整，使得維修不易。

3 汽車電子機(jī)械制動的控制系統(tǒng)

汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)的架構(gòu)通常為在汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中加入相應(yīng)的控制算法，在控制系統(tǒng)中將汽車行駛速度的輸出量經(jīng)過反饋控制與輸入量進(jìn)行疊加，再通過控制數(shù)字算法進(jìn)行控制，得到汽車行駛的合理速度，進(jìn)而啟動汽車電子機(jī)械制動相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使汽車的行駛速度達(dá)到規(guī)定的要求。汽車電子機(jī)械制動的控制系統(tǒng)中采用的控制方式大致有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)等兩種控制方式，這兩種不同的控制方式具有不同的控制算法，在對汽車的行駛速度的控制效果方面，也具有不同的控制效果，需要根據(jù)汽車行駛的實際情況加以選擇[2]。對于采用開環(huán)方式的控制系統(tǒng)，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據(jù)輸出量的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，故該種控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)較差。但這種控制方式較為簡單實用，對汽車行駛速度要求不高的場合中可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)對汽車行駛速度進(jìn)行控制。

在對汽車行駛速度控制要求不高的情況下可以采用開環(huán)控制方式，若對汽車行駛速度的控制性能要求較高，則可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可以構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。和開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，在閉環(huán)控制中，多了檢測元件，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測元件，可以實現(xiàn)汽車行駛速度的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，將可以使汽車行駛速度得到更好的調(diào)節(jié)控制效果。

電子機(jī)械制動裝置，包括電機(jī)殼、電機(jī)和裝置主機(jī)，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有油剎管，油剎管與裝置主機(jī)緊密焊接，裝置主機(jī)的頂端設(shè)有電機(jī)殼，電機(jī)殼與裝置主機(jī)緊密焊接，電機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有密封膠圈，密封膠圈嵌入設(shè)置在電機(jī)殼中，電機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有散熱器保護(hù)殼，散熱器保護(hù)殼與電機(jī)殼緊密焊接，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有電源線和電源分接器，電源線和電源分接器均與裝置主機(jī)電性連接，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有左固定板，裝置主機(jī)與左固定板緊密焊接，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有右固定板，裝置主機(jī)與右固定殼緊密焊接，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有電控部件，電控部件與裝置主機(jī)電性連接，裝置主機(jī)的底部設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與裝置主機(jī)信號連接，裝置主機(jī)的內(nèi)部設(shè)有電機(jī)，電機(jī)貫穿設(shè)置于裝置主機(jī)中，電機(jī)的一側(cè)設(shè)有蝸輪，蝸輪嵌入設(shè)置在電機(jī)中，蝸輪的一側(cè)設(shè)有螺母和主絲杠，主絲杠與蝸輪通過螺母固定連接，主絲杠的一側(cè)設(shè)有非自鎖螺栓，非自鎖螺栓貫穿設(shè)置在主絲杠中，主絲杠的一側(cè)設(shè)有平鍵，平鍵貫穿設(shè)置于主絲杠中，平鍵的一側(cè)設(shè)有副絲杠，平鍵與副絲杠緊密焊接，電機(jī)的一側(cè)設(shè)有制動桿，制動桿貫穿設(shè)置于電機(jī)中，制動桿的一側(cè)設(shè)有碟剎固定器，碟剎固定器與制動桿緊密焊接，制動桿的一側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)五角螺母，旋轉(zhuǎn)五角螺母貫穿設(shè)置于制動桿中，制動桿的一側(cè)設(shè)有活塞，活塞與制動桿緊密連接。油剎管的一側(cè)設(shè)有油管連接頭，油管連接頭嵌入設(shè)置在油剎管中。副絲杠的一側(cè)設(shè)有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與副絲杠緊密焊接。散熱器保護(hù)殼的頂端設(shè)有散熱孔，散熱孔貫穿設(shè)置在散熱器保護(hù)殼中，裝置主機(jī)的一側(cè)設(shè)有五角螺母，五角螺母嵌入設(shè)置在裝置主機(jī)中，碟剎固定器的底端設(shè)有摩擦片，摩擦片與制動桿通過碟剎固定器連接。

4 電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

對汽車的行駛進(jìn)行控制，首先需要采集汽車的行駛速度，判斷汽車的行駛速度是否符合要求，若不滿足要求則需要對汽車的行駛速度進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，可采用負(fù)反饋的控制方式。在汽車電子機(jī)械制動的控制系統(tǒng)中，汽車的行駛速度可以通過采集裝置傳遞到電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中，進(jìn)行相應(yīng)的汽車行駛速度控制判斷，輸出相應(yīng)的汽車行駛速度控制調(diào)節(jié)策略，保證汽車的行駛速度在合理的范圍之內(nèi)。在汽車電子機(jī)械制動的控制系統(tǒng)中，信息處理及控制系統(tǒng)需要依靠傳感器子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息來源。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求[3]。將汽車的行駛速度的輸出量經(jīng)過反饋控制，與系統(tǒng)的輸入量進(jìn)行疊加，進(jìn)而對汽車的行駛速度進(jìn)行控制。

在汽車電子機(jī)械制動的控制過程中，可以采用數(shù)字PID控制器技術(shù)，該控制器的控制規(guī)律如式（1）所示。

汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中的檢測元件可通過提取輸出量中的信息，并將信息反饋到控制器中，進(jìn)而調(diào)整系統(tǒng)的輸入量，保證汽車的速度在合理的范圍之內(nèi)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的設(shè)備在于系統(tǒng)的檢測元件，一般也是通過傳感器來實現(xiàn)對汽車行駛數(shù)據(jù)的采集和傳遞，通過將汽車行駛數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳遞到汽車行駛的控制系統(tǒng)中，可以對汽車行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的控制，并進(jìn)而驅(qū)動汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中的控制執(zhí)行元件，來對汽車行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。在汽車行駛數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)裝置中，一般也需要涉及到多個功能模塊，各個功能模塊在汽車行駛數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中都將發(fā)揮一定的作用，如制動系統(tǒng)是汽車行駛數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的主要模塊，起著對汽車行駛數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)作用。汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)中的各個組成部分都發(fā)揮各自的作用，這樣才能保證汽車制動具有較好的控制效果。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，涉及到將汽車行駛數(shù)據(jù)等模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的過程，一般也是需要通過傳感器來完成，只有數(shù)字量才可以很好地通過控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化控制，在汽車行駛調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，也是通過數(shù)字信號進(jìn)行汽車行駛數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)的過程。性能良好的汽車行駛調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，需要采用合適的控制算法和控制方式。

5 結(jié)語

汽車行駛對制動系統(tǒng)的性能要求通常較高，需要對汽車行駛的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的控制，保證汽車行駛數(shù)據(jù)在合理的范圍之內(nèi)。本文分析了汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)的開環(huán)控制方式和閉環(huán)控制方式，汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)可以根據(jù)汽車行駛的實際情況選擇不同的控制方式，本文中所述的汽車電子機(jī)械制動控制系統(tǒng)對于調(diào)節(jié)汽車的行駛具有一定的價值。

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