汽車 EMB 控制策略設計及仿真測試分析

摘要：圍繞汽車電子機械制動系統控制系統設計展開，分析制動力分配模塊、制動力控制模塊、車輪制動力控制節點，確保在不同駕駛條件下實現最優的制動力分配，提高車輛的穩定性。控制權切換策略下，系統能夠在不同工況下自如切換控制模式，提升制動性能，通過搭建實驗平臺并進行仿真測試，對EMB系統的制動性能進行全面對比分析，測試結果顯示，EMB系統在制動距離、制動減速度、穩定性等方面均優于傳統液壓制動系統。

關鍵詞：EMB控制策略；設計分析；仿真測試

中圖分類號：U467.5" 收稿日期：2024-12-20

DOI：1019999/jcnki1004-0226202502020

1 前言

汽車工業快速發展，交通流量密度也隨之大幅上升，汽車制動系統響應能力直接關系到道路交通安全，是保障駕駛者和行人安全的關鍵，但傳統液壓制動系統在應對高頻繁制動、快速響應等方面顯露出局限性[1]。為提升制動系統性能，電子機械制動系統EMB出現，該制動系統摒棄傳統的液壓管路，采用質量輕的電纜作為能量傳導介質，電子制動系統通過電能為整個制動過程提供動力，這種創新設計降低系統整體重量，提高制動響應的速度［2］。本文針對汽車電子機械制動系統EMB控制策略提出相應方案，通過仿真測試驗證其有效性。

2 汽車EMB控制系統設計

21 制動力分配模塊

制動力分配模塊是確保在不同駕駛條件，四個車輪能夠獲得最優制動力分配，實現最佳制動效果。制動力分配模塊接收的輸入信號包含踏板制動命令和外部制動命令，踏板制動命令由制動意圖識別模塊生成，準確反映駕駛員的制動意圖，外部制動命令則通過對外通信模塊傳遞。在沒有踏板制動信號的情況下，系統會響應外部制動命令；而在接收到踏板制動信號時，系統將優先執行駕駛員的制動意圖，以確保駕駛員的指令得到優先處理，確保制動操作的準確性，制動力分配模塊原理如圖1所示。

25 控制權切換策略

在電動汽車電子制動系統中，為確保系統持續運行，設計兩個中央控制節點：節點A和節點B。在系統正常啟動時，中央控制節點A默認獲得控制權，而節點B則處于監控狀態，持續觀察節點A的工作狀況，一旦節點A發生故障，節點B將迅速采取措施，通過發送宣示控制權的命令來自動獲得控制權，各車輪的制動力控制節點將停止執行節點A的命令，轉而接收并執行節點B的新命令。節點B獲取作為主控制節點所需的所有硬件資源，保證其能夠有效地管理制動力控制，確保車輛的安全性。在控制權切換的過程中，若故障的節點A仍然持續發送控制命令，節點B可以通過設置命令中的特權位置來確保其信息發送的優先權，避免在控制權切換過程中可能出現的命令沖突，確保系統能夠快速響應并保持穩定運行。

3 仿真測試

31 搭建實驗平臺

進行仿真測試時搭建實驗平臺，該平臺用于低速電動車，測試EMB系統性能，表1是實驗車型參數。

將原有液壓制動系統替換成線控制動系統，通過配置線控制動控制器實現，結合車載速度傳感器、踏板位移傳感器、電機電流采樣電路，采集各項實驗數據。

32 制動性能對比

a.制動距離對比：在實際測試中，HBS系統在干燥路面上從80 km/h減速至停止，平均制動距離為40 m。制動距離的長短可能會影響安全性；EMB系統能將制動距離縮短至35 m，這種改進不僅提升車輛在緊急情況下的安全性，也為駕駛者提供更好的操控體驗。

b.制動減速度對比：制動減速度是衡量制動系統性能的重要指標，HBS系統平均減速度為75 m/s2；EMB系統采用直接電子控制技術，能夠實時監測和調整制動狀態，使得平均減速度提高至85 m/s2，意味著在相同制動條件下，EMB系統能夠更快地減小車輛速度，從而縮短制動時間，增強車輛在復雜駕駛情況下的應對能力。

c.制動穩定性對比：在緊急制動情況下，HBS系統在急剎車時車輛會出現輕微的側滑，導致穩定性評分為35，滿分5分，這種側滑不僅影響駕駛者的信心，在某些情況下導致失控；EMB系統通過精確的制動力分配技術，能夠有效減小側滑現象，保持車輛的直線行駛，穩定性評分高達45，這種提升使得駕駛者在面對突發情況時，能夠更從容地控制車輛。

d.恢復性能對比：制動系統恢復性能在連續多次制動后能否保持穩定的制動效果是評估其長時間使用性能的重要指標。HBS系統在經歷多次制動后，由于制動盤和摩擦片的熱衰減，制動效果會有所下降，導致制動性能的不穩定；EMB系統由于其電子控制的精確性和高效的散熱設計，能夠在多次制動后保持穩定的制動效果，這種性能穩定性確保駕駛者在長時間行駛過程中得到保障。

通過上述對比分析可以看出，改裝后的EMB系統在多個方面相較于傳統的HBS系統有效提升，EMB系統在制動距離和減速度上表現優異，更在急剎車時的穩定性和連續制動后的恢復性能上表現更佳，這些改進使得EMB系統成為現代汽車制動技術發展的趨勢，為駕駛者提供更好的駕駛體驗。

4 結語

對汽車電子機械制動系統EMB與傳統液壓制動系統HBS綜合對比分析，從制動距離、制動減速度、制動穩定性分析，EMB系統在這些指標上均優于HBS系統，表現出更高的安全性。結合軟硬件設計，制動力控制模塊與制動力分配模塊的協同工作，使得EMB系統在復雜駕駛環境下仍能維持卓越制動性能，表明EMB系統設計不僅是技術的進步，更是未來汽車安全性發展的重要推動力。

參考文獻：

[1]朱景濤，宋傳增，閆瑞，等汽車電子機械制動系統（EMB）研究[J]時代汽車，2024（22）：155-157

[2]閆瑞，宋傳增，朱景濤，等智能網聯汽車線控制動系統技術的研究分析[J]時代汽車，2024（22）：152-154

[3]瞿波，張超，劉建中，等EMB制動系統的創新空間與發展方向[J]汽車知識，2024，24（9）：82-84

[4]張帥，楊攀濤，秦玉貴模糊積分滑模變結構下EMB防抱死控制算法研究[J]制造業自動化，2024，46（2）：166-171

作者簡介：

姜歡，男，1989年生，工程師，研究方向為汽車技術。