新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究

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1、新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究 　　摘要新型汽車制動(dòng)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)汽車，其制動(dòng)助力以及制動(dòng)控制裝置更加的新穎以及高效，響應(yīng)速度以及制動(dòng)效果更加突出，多數(shù)汽車廠家都在大力開發(fā)新型汽車，優(yōu)化其電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過仿真模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)新型汽車的性能和裝置改進(jìn)。電子機(jī)械制動(dòng)EMB是電子式制動(dòng)系統(tǒng)BBW中的一種，比對(duì)其另一種EHB，EMB結(jié)構(gòu)更加緊湊，但是在制動(dòng)輪邊布置中會(huì)比較復(fù)雜，并且對(duì)制動(dòng)器和電機(jī)工作性能要求較高。 　　關(guān)鍵詞新型汽車；電子機(jī)械；制動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與仿真 　　引言 　　汽車的發(fā)明不僅促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展也為人們帶來了生活上的便利。其中汽車電子機(jī)械制動(dòng)是汽車行業(yè)進(jìn)

2、步的關(guān)鍵，所以要應(yīng)更加完善汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保障汽車安全的行駛，減少交通事故的發(fā)生。 　　1新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展情況 　　近年來，發(fā)達(dá)國家致力于車輛線控系統(tǒng)的研究，取得了不小的成績，線控由此產(chǎn)生，同時(shí)又開始了電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究，而所謂的電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要是利用電動(dòng)機(jī)來取代使用壓縮空氣或液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部分，以此有助于促進(jìn)機(jī)械制動(dòng)效能和響應(yīng)速度的顯著提高，最大限度地簡化機(jī)械的結(jié)構(gòu)并有效降低維護(hù)和裝配的難度。由于人們對(duì)于機(jī)械制動(dòng)性能要求的不斷提高，因此將電子控制系統(tǒng)加入到傳統(tǒng)的壓縮空氣或液壓制動(dòng)系當(dāng)中，如ESP、ABS及TCS等，以此使得機(jī)械管路的布置與結(jié)構(gòu)

3、漸趨復(fù)雜，由此在液壓或壓縮空氣制動(dòng)回路中的安全隱患有所增加，同樣大幅地提高了維修和裝配方面的難度。 　　因此，人們逐漸提高了對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)注程度，其評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)簡單和功能集成可靠等方面的優(yōu)勢日漸受到人們的歡迎，相信在不久的將來電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)可以完全取代傳統(tǒng)制動(dòng)器，即壓縮空氣或液壓制動(dòng)器，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在一定程度上揭示了未來車輛的發(fā)展方向[1]。 　　2新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 　　2.1工作原理 　　就設(shè)計(jì)原理來講，汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)的原理可以簡單理解為：車輛在途中的行駛過程中會(huì)發(fā)生需要緊急停車的情況時(shí)，駕駛員需要通過踩壓的形式將停車的信號(hào)傳送給制動(dòng)踏

4、板，在操作腳壓踏板制動(dòng)的過程中，會(huì)將信息傳送到電子制動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)有效的速度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到停車的目的。為了方便利用減速增加距離改變轉(zhuǎn)速信號(hào)，應(yīng)將電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)傳送到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在保證可以直接制動(dòng)的條件下變化為制動(dòng)力，這個(gè)過程在汽車電子機(jī)械系統(tǒng)中的速度僅需0.1秒的時(shí)間，減少了時(shí)間就減少了車禍的發(fā)生率，可以說電子機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)有價(jià)值。 　　2.2執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要有三大板塊，一是制動(dòng)板塊，二是轉(zhuǎn)動(dòng)板塊，三是無刷直流電機(jī)板塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)是無刷直流電機(jī)板塊的核心部分，需要利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)才能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的仿真，有效進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)際分析及應(yīng)用問題改進(jìn)。無

5、刷直流電機(jī)是利用電動(dòng)機(jī)，將減速裝置安裝在驅(qū)動(dòng)的齒輪上，然后通過運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置趨勢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠直線向下轉(zhuǎn)換，使得制動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，在壓力傳感器的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)盤壓力的檢測，并將信號(hào)反饋到中央電子控制元件。 　　2.3控制系統(tǒng) 　　控制系統(tǒng)的存在在一定程度上可以將制動(dòng)間隙及時(shí)地消除掉，以此對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，其組成部分主要有壓力環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)以及電流環(huán)，進(jìn)而有助于反饋控制的實(shí)現(xiàn)。其中外環(huán)主要是對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)的控制，內(nèi)環(huán)在其中同樣起著至關(guān)重要的作用，主要是用來本環(huán)控制量的限幅來保護(hù)電動(dòng)機(jī)，并且通過對(duì)環(huán)內(nèi)擾動(dòng)的及時(shí)調(diào)節(jié)和給予外環(huán)一定的促使作用，便可以實(shí)現(xiàn)更好的控制，在此過程中輸入力是目標(biāo)

6、夾緊力，輸出的則是電機(jī)的電驅(qū)電壓，如圖1所示。 　　2.4仿真研究 　　新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真研究，主要是將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的三個(gè)重要部分構(gòu)建成無刷直流控制、電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制以及無刷直流電算環(huán)控制模型，然后進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)。一是電流環(huán)仿真，在電動(dòng)機(jī)沒有載重的情況下，將電流值控制在相對(duì)較小狀態(tài)下，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行阻擋確?？蛰d狀態(tài)，然后根據(jù)電流環(huán)試驗(yàn)發(fā)展，即使電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)期電流超調(diào)非常大，但依舊能夠在后期完成對(duì)目標(biāo)電流的跟蹤；二是轉(zhuǎn)速環(huán)試驗(yàn)，跟電流環(huán)試驗(yàn)一樣，是在電動(dòng)機(jī)空載狀態(tài)下，但不控制電流，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)具有相對(duì)較大的電流，使得電動(dòng)機(jī)快速達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速，但由于

7、電動(dòng)機(jī)會(huì)不斷進(jìn)行換箱，所以會(huì)常出現(xiàn)電路抖動(dòng)情況，加之轉(zhuǎn)速幅度小所以使得轉(zhuǎn)速始終在目標(biāo)值左右徘徊；三是壓力環(huán)試驗(yàn)，主要是針對(duì)制動(dòng)壓力在5%一樣的超調(diào)進(jìn)行分析，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)間隙消除時(shí)間必須控制在0.1S以內(nèi)，才能夠?qū)崿F(xiàn)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行器的制動(dòng)壓力最大輸出及快速響應(yīng)[2]。 　　3結(jié)束語 　　綜上所述，本文從多個(gè)角度出發(fā)，較為系統(tǒng)地介紹了新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展情況，從工作原理、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過深入的思考，圍繞無刷直流控制、電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制、無刷直流電計(jì)算環(huán)控制模型，詳細(xì)介紹了與之相對(duì)應(yīng)的三種仿真結(jié)果，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子機(jī)械自動(dòng)系統(tǒng)的仿真。為了提高汽車制動(dòng)性能，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于這方面的設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)行了深入的研究，并逐漸取得了顯著的成就，由此極大地推動(dòng)了新型汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展。