汽車電子機械制動系統的設計與研究

王玄德 胡記飛

【摘?要】科技的發展推動了汽車制造業的發展，當前，隨著汽車速度的不斷攀升，汽車的制動能力是影響著汽車駕駛安全的關鍵因素，對于汽車的制動系統的研發也是在更新換代。近些年來將電子技術和機械技術相結合的電子機械制動技術對于汽車整體制動能力的提升十分的迅速，在汽車的制動距離以及汽車的制動時間上都有很不錯的表現。而繼續深入研究電子機械制動系統，優化設計及成本以促成對汽車制造業的發展具有十分重要的意義。

【關鍵詞】汽車;電子機械制動系統;設計;研究

引言

當前汽車運輸結構得到了動態優化，但仍處于人工實施階段，自動進行相關的制動系統尚未完善，而且無法建立有效的、成體系的系統。隨著現代化的發展，汽車的質量和汽車的樣式、功能都有所增加，汽車進行制動的裝置無法滿足現實需要。在這種情況下，對原來的系統進行不斷的改進和升級，建立了目前所使用的液壓系統。長期以來，液壓是汽車生產和發展的重要組成部分，隨著智能化和自動化技術的發展，液壓系統在某種程度上與汽車的發展前景是不兼容的，因此難以與汽車自動化的中央控制系統相互配合。

1汽車制動系統特點

對汽車來說，制動系統是關鍵，而制動系統中的關鍵是制動裝置，即制動器和制動驅動機。幾種常見的品牌汽車都有著自己獨特的汽車制動特點。比亞迪汽車在制動方面，主要是依賴外界形成壓力和一些部件來達到強制制動的目的。比如ABS泵、ABS傳感器、前后制動片、ABS后輪傳感器等一系統控制和感應裝置，能實現汽車制動系統的多種功能，在行駛過程中，通過駕駛員的操作可以進行強制減速或停車。但是，在停車方面，比亞迪汽車依然不能達到理想的距離，在最高配速的情況下，剎車距離平均在47m左右。江淮汽車制動系統采用的是盤式制動器，液壓真空助力制動，對角線分布，雙回路系統，主要包括制動器、真空助力器、制動管路和踏板等部件，也配備了轂式駐車制動。同時，車輛整體的防抱死系統結合了微處理器，能對車輪的基本情況進行監測。通過對車輪信息的反饋，達到防抱死制動的效果。紅旗作為國產汽車的代表性品牌，在制動系統上也有著不同于其他汽車品牌的特點。紅旗汽車制動系統的工作原理與比亞迪汽車制動系統工作原理基本相同，主要由制動器和液壓傳動機構等組成。車輪制動器只要由旋轉部分和固定部分組成制動鼓，以內圓面為工作面，固定在車輪輪轂上，隨車輪一起轉動。當制動系統不再進行工作的時候，制動鼓中的各個零件部位會留有一定的間隙，即內圓面和制動蹄摩擦襯片的外圓面之間的間隙，這一間隙能實現車輪和制動鼓相對自由的旋轉。其他汽車的制動系統也基本與以上三種汽車的制動系統大致相同。

2制動系統設計與優化

首先是雙腔制動閥的設計，該設計對于汽車制動時將汽車踏板經踩踏后發出的制動信號通過制動閥轉化為壓力信號。而該閥門總體要經過三個力學階段，先增壓，再保壓，最后減壓，此過程需要構建數學模型，建模的參數將直接影響閥力學動態參數，例如制動彈簧剛度、排氣間隙、活塞回位彈簧剛度等等。其次再整個汽車制動系統的設計中，推動閥的設計也是至關重要的緩解之一，其主要作用是完成對制動氣室和制動閥的連接，組成部分分為四個接口，出氣口、進氣口、控制氣口、排氣口。最后，該系統的部分就是氣壓管路，氣壓管路的設計是不斷提升汽車壓力的關鍵，找出與汽車制動速度和相應壓力間的關系，需要設計相應的數學模型，完成制動系統模型的參數確定。模型的優化方面，首先是對整體數學模型的優化，其次就是對結果的分析。需要分析的數據包括制動系統對排氣時間、充氣時間延長和最大氣壓的影響。首先是對最大氣壓的影響的優化，首先通過對制動數學模型的優化，其主要條件包括對制動氣室的容積、制動閥的排氣間隙、制動閥平衡彈簧的強度，優化后的速度反饋可以達到0.3s左右。其次就是對壓力速度的優化，依舊是對氣壓制動模型先進行優化，基礎條件包括充氣時間延長，繼動閥回位彈簧剛度，制動閥下腔彈簧回位高度。通過對數據的具體分析，將制動閥下腔回位彈簧剛度設計為9n/mm，繼動閥回位彈簧剛度取9n/mm，在排氣延長時間上的制動閥間隙上設置為1.4mm，繼動閥間隙設置為1.4mm，經過綜合優化的壓力反饋時間將從平時的0.6s左右削減至0.3s左右。

3汽車電子機械制動系統中內部系統的構建設計及重點

3.1車輪控制模塊應用

在外部環境中，外部溫度和輪子磨損對計算發動機的使用產生重要影響。因此，在計算壓力時，必須考慮到影響壓力結果的外部因素。只有通過這種方式才能做到有效地保證發動機的動力計算準確性。計算固定強度需要對其他一些數據進行計算，其中尤其需要注意的是夾緊力矩的計算，并根據我們計算出的數據的數值對系統做出實時反饋，從而保證移動系統的安全和穩定性。

3.2遵循標準體系的構建

汽車制動系統產業標準體系的建設參照企業標準體系，其思路主要依據GB/T15496-2017《企業標準體系要求》、GB/T15498-2017《企業標準體系基礎保障》和GB/T15497-2017《企業標準體系產品實現》等企業標準化工作系列標準。為了注重標準體系的應用，在搭建體系過程中，該產業標準體系也應遵循“PDCA”的方法構建、運行、評價和改進。體系應結構合理、層次清晰，應完整、協調，能滿足相關方需求，構成有機整體。汽車制動系統產業標準體系在企業標準化工作系列標準的基礎上做了調整，保留了產品實現標準體系和基礎保障標準體系兩大體系。其中，產品實現標準體系分為：產品標準子體系，設計和開發標準子體系和生產/服務提供標準子體系。其中產品標準子體系包括產品標準;設計和開發標準子體系包括產品設計標準和材料標準;生產/服務提供標準子體系包括工藝技術標準和監視、測量和檢驗標準?；A保障標準體系分為質量管理體系標準子體系和安全和職業健康標準子體系。質量管理標準子體系包括質量管理標準;安全和職業健康標準子體系包括安全標準和職業健康標準。

3.3制動助力器模型設計

在紅外感應型汽車自動制動系統中，制動器工作時需要更大的制動力，故在系統中配置了制動助力器。助力器是紅外感應型汽車自動制動系統中連接閥活塞推桿與摩擦襯片的必要物理元件，根據水平牽引力變化，更改設備頭結構與中間柱身之間連接方式，降低制動吸盤旋轉向心力實際效果。在不同行駛情況下，可借助汽車各種元件對加速踏板實施定向控制，緩解因過度制動對車體帶來的物理傷害。常規的助力器模型不具備顯著的應用實施環境，易導致加速踏板、制動踏板間出現不匹配行為。簡化后的助力器模型可針對所有紅外感應型車輛。協調各聯動踏板間制動關系，抑制摩擦襯片出現不必要物理形變。常見制動助力器模型簡化方法可總結為彈簧阻尼法、赫茲接觸法、有限元法三大類，前兩者制動效率相對較高，但嚴格限定了車體所承載牽引力數值范圍，第三種方法的制動配合性最高，但總體實施流程相對復雜。

結語

總之，電子機械制動系統的研究雖然處于較為不成熟的階段，但是從發展前景和潛力來考慮無疑是廣闊和巨大的，因為無論是在制動性能還是在智能化方面該系統相較于傳統的系統都有著極大的優勢，但對于該系統的設計和裝配需要極高的科學技術支持，需要經過多次實驗和調整，以滿足整個制動系統的性能的需要。

參考文獻：

[1]侯澤鑫.汽車電子機械制動系統設計與研究[J].湖北農機化，2019（24）：160.

[2]章峰.汽車電子機械制動系統的設計研究[J].湖北農機化，2018（12）：72

（作者單位：河南工學院）