孙海利 贾炳勇 徐鹏飞
山东隆基步德威制动钳有限公司 山东龙口 265700
摘要：电子机械制动系统是汽车系统中的最重要的系统之一，是保障汽车驾驶员在紧急状态下安全的保证，汽车是否具有好的制动性是消费者考量汽车的关键条件之一。汽车的电子机械制动系统依靠的是电机，通过电机中的电子元件、控制系统完成构建起的数据模型，对接收到的信息指令进行相应的制动反馈操作。对汽车电子机械制动系统设计研究对于汽车的性能发展具有十分重要的意义。
关键词：电子机械；制动系统；设计与研究
随着汽车速度的不断攀升，汽车的制动能力是影响着汽车驾驶安全的关键因素，对于汽车的制动系统的研发也是在更新换代。近些年来将电子技术和机械技术相结合的电子机械制动技术对于汽车整体制动能力的提升十分的迅速，在汽车的制动距离以及汽车的制动时间上都有很不错的表现。而继续深入研究电子机械制动系统，优化设计及成本以促成对汽车制造业的发展具有十分重要的意义。
1汽车电子机械制动系统的发展背景条件及优势现状
1.1汽车电子机械制动系统的发展背景条件
在传统的汽车制造业中，传统的液压式制动系统是制动系统的主流，通过踩踏制动踏板引发加压装置对整个汽车进行制动，随着时间的推移这种技术已经无法满足日益增长汽车性能的需要，传统的液压控制制动系统由于人长时间的踩踏踏板出现的液压加压装置松动，使用寿命短，纯粹依靠人反应来进行的制动系统对于日益增长的汽车速度的先前条件也将不再适应目前的发展需要，目前的制动系统管路愈加复杂多样，这对于整体的制动性能的提升也产生阻碍。基于这种现状，结合目前电子技术发展较为先进的基础，将电子技术与传统机械制动技术相结合的电子机械制动系统应运而生。
1.2汽车电子制动系统的发展优势与现状
电子机械制动系统通过电机代替原有的液压装置对机械驱动进行相关操作，除了在反应速度上更加迅捷，安全性也大大提升。其次电子机械制动系统在线路连接上更为简便，执行步骤相较于传统的液压控制系统较为简便，而且电子机械制动系统是通过制动液来代替原有的系统油管，优化了汽车内部空间的设计，并且由于节省了油箱也将不存在油管泄露情况，这将有利于环境保护方向。并且在汽车执行制动操作时实现外部载荷的平稳传送，以实现汽车噪音发出的噪音更小，制动效果也得了显著提升。目前各个发达国家都在致力于研究电子机械制动系统，不断的开发该系统的潜力，该系统不仅符合当今信息时代的需要，更满足了人对于现代汽车制动性能的需求。虽然目前发展仍未到成熟期，只是在传统的机械制动系统的基础上加入了ABS、ESP等，对于整体汽车架构没有进行相应的优化，反而让管路配置变得更为复杂，对于后期维护而言反倒更加麻烦。如何优化该系统在整个汽车空间中的设计变得十分关键，这也将成为未来汽车制动系统的发展方向。
2汽车电子机械制动系统的设计
2.1工作原理
电子机械制动系统是通过踩踏电子踏板，通过传感器向电子中枢控制系统发送信号，经过相应的分析操作后对整个制动系统发出相应的信号。整个电子机械制动系统核心部件是中枢控制系统，通过中枢控制系统的电子元件的数据分析对汽车运行状态下收集到的信息进行相关的操作，例如在汽车减速，增加距离等信号时，电子机械控制系统更具灵活性，反应时间可以达到0.1s左右，快速的反应速度是安全驾驶的关键。
2.2制动系统设计与优化
电子制动控制系统的设计是十分复杂的，驾驶员通过踩踏制动踏板，制动踏板通过电子线路发出相关信息，具体的信息是十分细致具体的，例如对踩踏力度的分析，对汽车运行速度的分析，目前汽车的所受外力的分析等等，这些信息综合起来，通过数据模型的综合分析进行相关的制动操作。除此以外制动位移也是在制动系统中需要考量的因素和问题之一。具体的设计细节如下，首先是双腔制动阀的设计，该设计对于汽车制动时将汽车踏板经踩踏后发出的制动信号通过制动阀转化为压力信号。而该阀门总体要经过三个力学阶段，先增压，再保压，最后减压，此过程需要构建数学模型，建模的参数将直接影响阀力学动态参数，例如制动弹簧刚度、排气间隙、活塞回位弹簧刚度等等。其次再整个汽车制动系统的设计中，推动阀的设计也是至关重要的缓解之一，其主要作用是完成对制动气室和制动阀的连接，组成部分分为四个接口，出气口、进气口、控制气口、排气口。最后，该系统的部分就是气压管路，气压管路的设计是不断提升汽车压力的关键，找出与汽车制动速度和相应压力间的关系，需要设计相应的数学模型，完成制动系统模型的参数确定。模型的优化方面，首先是对整体数学模型的优化，其次就是对结果的分析。需要分析的数据包括制动系统对排气时间、充气时间延长和最大气压的影响。首先是对最大气压的影响的优化，首先通过对制动数学模型的优化，其主要条件包括对制动气室的容积、制动阀的排气间隙、制动阀平衡弹簧的强度，优化后的速度反馈可以达到0.3s左右。其次就是对压力速度的优化，依旧是对气压制动模型先进行优化，基础条件包括充气时间延长，继动阀回位弹簧刚度，制动阀下腔弹簧回位高度。通过对数据的具体分析，将制动阀下腔回位弹簧刚度设计为9n/mm，继动阀回位弹簧刚度取9n/mm，在排气延长时间上的制动阀间隙上设置为1.4mm，继动阀间隙设置为1.4mm，经过综合优化的压力反馈时间将从平时的0.6s左右削减至0.3s左右。
3汽车电子机械制动系统的设计与仿真
3.1执行系统
汽车电子机械制动系统主要分为3个部分，包括新制动板块、转动板块和无刷直流电机板块，无刷直流电机主要利用电机驱动的作用，采用数学建模的形式进行科学设计。汽车的减速装置一般安装在驱动齿轮上，通过转换装置旋转实现转换，使汽车产生制动力矩，利用压力传感器对制动盘进行检测，将信号传输到电子控制原件，现代的汽车一般制动对象都是前轮制动器，通过前轮轮缸压强及电子机械制动间隙，选择科学的参数。
3.2控制系统
汽车控制系统是车辆的核心控制单元，可以消除制动间隙，提高制动精确性，实现汽车功能的发挥。汽车制动控制系统由压力环、转速环和电流环构成，外环实现系统性质控制，内环通过本环增幅量控制保护电子原件。汽车制动控制系统设计时要重视确定各环的目标，确定目标后做好各环的布置，依据由内而外的顺序，设置电流环、转速环和压力环，完成各个控制环设计，确保控制环的稳定和安全运行。压力环设计要确保制动压力在超调的5%以上，及时消除制动间隙。
3.3仿真研究
汽车电子机械制动系统仿真设计是至关重要的，针对系统中无刷直流控制、电流与转速双闭环控制及无刷直流电算环控制模型开展仿真实验。电流环仿真在电动机无载重前提下，缩小电流值，电动机处于空载状态，根据电流环试验，及时电机转动，电流超调较大，但依然可以实现对电流的跟踪。转速环试验跟电流环实验差异很大，电动机空载，不控制电流，电动机启动时电流大，电机达到一定转速，由于电机不断换箱，会出现电路抖动，转速幅度小使转速在目标值徘徊。压力环试验针对制动压力超调进行，试验发现，制动间隙消除时间要控制在0.1s内，进而保证制动系统在短时间内迅速发挥作用。
4结语
综上所述，汽车电子机械制动系统发展十分迅速，要保证制动系统功能的发挥，进而保证为汽车驱动和制动提供需要的动力，完善电子机械制动系统设计，有效提高汽车性能。
参考文献：
[1]杨许.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].内燃机与配件,2017,(07):10-11.
[2]袁培佩.新型汽车电子机械制动系统设计与仿真研究[J].产业与科技论坛,2019,18(02):67-68.