汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)研究與發(fā)展

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【文章摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)在開發(fā)中也取得較多突破性的成就。然而實(shí)際設(shè)計(jì)電子制動(dòng)系統(tǒng)中，仍存在較多關(guān)鍵性影響因素，使制動(dòng)系統(tǒng)性能的提高受到制約，要求立足于現(xiàn)行制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征，做好模塊化設(shè)計(jì)工作。本文主要對(duì)汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展情況、電子制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征以及電子制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵問題與模塊化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵問題；模塊化設(shè)計(jì)

0前言

現(xiàn)行汽車電子技術(shù)發(fā)展背景下，汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中更側(cè)重于使環(huán)保問題、能源問題得到解決。從國(guó)外電子制動(dòng)研究現(xiàn)狀看，如ABS系統(tǒng)的出現(xiàn)、壓力分配技術(shù)的使用，很大程度使制動(dòng)系統(tǒng)性能得到提高。相比之下，國(guó)內(nèi)在研究與開發(fā)中多集中在動(dòng)力源電動(dòng)化改造方面，滯后性較為明顯。因此，本文對(duì)電子制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，具有十分重要的意義。

1汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展情況

自上世紀(jì)80年代以來，汽車領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的制動(dòng)系統(tǒng)主要以ABS為主，其又稱之為防抱制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)本身將液壓控制、精密加工以及微電子等先進(jìn)技術(shù)融于一體，且在安裝中也可使汽車操縱性、安全性等得到提高。在科學(xué)技不斷發(fā)展下，原有的制動(dòng)系統(tǒng)適用性逐漸下降，要求將控制技術(shù)引入其中，確保控制功能得到增加且高精度、伺服等控制得到加強(qiáng)。從現(xiàn)行制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展形式看，因大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展，使制動(dòng)系統(tǒng)操作機(jī)理發(fā)生明顯變化，如EHB系統(tǒng)的安裝。近年來，汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)對(duì)原有有形連接利用電子信號(hào)取代，這樣汽車設(shè)計(jì)時(shí)無需引入制動(dòng)總泵、軟管以及其他連接件，整體重量得到減輕，且制造成本與汽車油耗問題都可得到控制。綜合來看，汽車中的操作部件以及電線布置都將更具靈活性，使設(shè)計(jì)自由空間得到擴(kuò)大。

2電子制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征研究

關(guān)于電子制動(dòng)，可將其理解為系統(tǒng)運(yùn)行中，無需利用機(jī)械構(gòu)件將制動(dòng)器、制動(dòng)踏板進(jìn)行連接，而直接將制動(dòng)管路與電線引入其中。同時(shí)，制動(dòng)力大小與分配完全由電控元件進(jìn)行控制，這樣傳統(tǒng)ASR與ABS系統(tǒng)功能都可得到發(fā)揮。從現(xiàn)代電子制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成上看，其主要包括：①制動(dòng)控制單元。該單元可叫做ECU，能夠根據(jù)來自制動(dòng)踏板的信號(hào)，對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)進(jìn)行控制，并在車輪傳感器向其發(fā)送信號(hào)后，ECU會(huì)自動(dòng)判斷是否有打滑、抱死等問題存在，在此基礎(chǔ)上達(dá)到驅(qū)動(dòng)防滑、防抱死的目標(biāo)。且ECU運(yùn)行中能夠集成所有制動(dòng)、控制系統(tǒng)，如懸架系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、導(dǎo)航與定位系統(tǒng)等；②制動(dòng)器。該構(gòu)件接近于液壓制動(dòng)器，在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為鼓式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器兩種；③線速。其作用在于將電控制、能源信號(hào)向系統(tǒng)傳送；④車輪速度傳感器。對(duì)于車輪速度，傳感器能夠及時(shí)、可靠的對(duì)其獲取；⑤電源。其主要將能源向電制動(dòng)系統(tǒng)輸送。從這些制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，其在優(yōu)勢(shì)上較為明顯，具體體現(xiàn)在：①制動(dòng)距離得以縮短，系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)；②利用數(shù)據(jù)線對(duì)制動(dòng)踏板、執(zhí)行器進(jìn)行連接；③運(yùn)行中無需引入制動(dòng)液，環(huán)保效果較為明顯；③制動(dòng)踏板靈活性較強(qiáng)，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，安全性與舒適度較高；④穩(wěn)定、制動(dòng)功能較為明顯，常見的ACC、TCS與ABS都可發(fā)揮相應(yīng)的功能；⑤直接聯(lián)網(wǎng)交通管理系統(tǒng)，并將較多附加功能集成其中，常見的駐車制動(dòng)便為附加功能。

3電子制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵問題與模塊化設(shè)計(jì)

以BBW系統(tǒng)為例，由于其在設(shè)計(jì)中未將液壓設(shè)備、機(jī)械后備等未設(shè)置其中，要求系統(tǒng)應(yīng)保證能夠容錯(cuò)且具有較高的可靠性。對(duì)此在設(shè)計(jì)中便需考慮到其中較多關(guān)鍵性問題，具體為：第一，驅(qū)動(dòng)能源問題。通常盤式、鼓式兩種制動(dòng)在功率要求上分別為1kW、100W，這種情況下電氣系統(tǒng)將無法保證電氣制動(dòng)運(yùn)行，要求進(jìn)行42V電壓系統(tǒng)的構(gòu)建，使高電壓情況下系統(tǒng)安全問題得到解決。第二，容錯(cuò)問題。為使容錯(cuò)系統(tǒng)安全性得到提高，較多制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中多采取設(shè)置后備系統(tǒng)方式，若系統(tǒng)中控制單元發(fā)生異常，需進(jìn)行后背裝置的啟用。即使將CAN等通信系統(tǒng)引入車輛中，容錯(cuò)要求也將難以得到滿足。對(duì)此問題，可考慮將TDMA引入，其能夠使預(yù)測(cè)信息過于滯后的問題得以解決。第三，執(zhí)行器問題。在執(zhí)行器選擇中，主要需保證其能夠在高溫環(huán)境下可靠運(yùn)行。除此之外，制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題也表現(xiàn)在抗干擾處理方面，需注意綜合考慮導(dǎo)航、懸架以及轉(zhuǎn)向等問題，進(jìn)行數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上解決干擾信號(hào)問題。另外，在模塊化設(shè)計(jì)過程中，主要需從車輪制動(dòng)模塊、中央電子控制單元以及踏板模塊等方面著手。以其中中央控制單元為例，應(yīng)保證控制單元能夠高度集成所有制動(dòng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，能夠解決車輪打滑或抱死等問題。再如車輪方面，其需保證在合理選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基礎(chǔ)上，使減速機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠副以及傳感器等性能充分發(fā)揮，以此滿足制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行要求。

4結(jié)論

電子制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究是未來汽車行業(yè)發(fā)展需考慮的重要問題。實(shí)際進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)正視當(dāng)前制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)其結(jié)構(gòu)與特征，做好關(guān)鍵性設(shè)計(jì)工作，并保證各模塊合理設(shè)計(jì)，這樣才促進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高。

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作者：程陽 單位：襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院