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新型汽车电子机械制动系统设计与仿真研究

发布时间:2020-12-18 10:36

  摘要新型汽车制动系统不同于传统汽车,其制动助力以及制动控制装置更加的新颖以及高效,响应速度以及制动效果更加突出,多数汽车厂家都在大力开发新型汽车,优化其电子机械制动系统设计,通过仿真模拟实验实现新型汽车的性能和装置改进。电子机械制动EMB是电子式制动系统BBW中的一种,比对其另一种EHB,EMB结构更加紧凑,但是在制动轮边布置中会比较复杂,并且对制动器和电机工作性能要求较高。


  关键词新型汽车;电子机械;制动系统;设计与仿真


  引言


  汽车的发明不仅促进了社会的发展也为人们带来了生活上的便利。其中汽车电子机械制动是汽车行业进步的关键,所以要应更加完善汽车电子机械制动系统的设计,保障汽车安全的行驶,减少交通事故的发生。


  1新型汽车电子机械制动系统的发展情况


  近年来,发达国家致力于车辆线控系统的研究,取得了不小的成绩,线控由此产生,同时又开始了电控机械制动系统的研究,而所谓的电控机械制动系统主要是利用电动机来取代使用压缩空气或液压进行驱动的机械部分,以此有助于促进机械制动效能和响应速度的显著提高,最大限度地简化机械的结构并有效降低维护和装配的难度。由于人们对于机械制动性能要求的不断提高,因此将电子控制系统加入到传统的压缩空气或液压制动系当中,如ESP、ABS及TCS等,以此使得机械管路的布置与结构渐趋复杂,由此在液压或压缩空气制动回路中的安全隐患有所增加,同样大幅地提高了维修和装配方面的难度。


  因此,人们逐渐提高了对电子机械制动系统的关注程度,其评价结构简单和功能集成可靠等方面的优势日渐受到人们的欢迎,相信在不久的将来电子机械制动系统可以完全取代传统制动器,即压缩空气或液压制动器,电子机械制动系统在一定程度上揭示了未来车辆的发展方向[1]。


  2新型汽车电子机械制动系统的设计与仿真


  2.1工作原理


  就设计原理来讲,汽车电子制动系统的原理可以简单理解为:车辆在途中的行驶过程中会发生需要紧急停车的情况时,驾驶员需要通过踩压的形式将停车的信号传送给制动踏板,在操作脚压踏板制动的过程中,会将信息传送到电子制动系统中,实现有效的速度调节,从而达到停车的目的。为了方便利用减速增加距离改变转速信号,应将电机轴转动调节信号传送到传动机构,在保证可以直接制动的条件下变化为制动力,这个过程在汽车电子机械系统中的速度仅需0.1秒的时间,减少了时间就减少了车祸的发生率,可以说电子机械系统的设计相当有价值。


  2.2执行系统设计


  新型汽车电子机械制动系统主要有三大板块,一是制动板块,二是转动板块,三是无刷直流电机板块,电机驱动是无刷直流电机板块的核心部分,需要利用数学模型进行科学设计才能够实现系统的仿真,有效进行系统的实际分析及应用问题改进。无刷直流电机是利用电动机,将减速装置安装在驱动的齿轮上,然后通过运动转换装置趋势旋转运动能够直线向下转换,使得制动产生制动力矩,在压力传感器的帮助下实现对制动盘压力的检测,。


  2.3控制系统


  控制系统的存在在一定程度上可以将制动间隙及时地消除掉,以此对制动力进行快速且准确的调节,其组成部分主要有压力环、转速环以及电流环,进而有助于反馈控制的实现。其中外环主要是对系统性质的控制,内环在其中同样起着至关重要的作用,主要是用来本环控制量的限幅来保护电动机,并且通过对环内扰动的及时调节和给予外环一定的促使作用,便可以实现更好的控制,在此过程中输入力是目标夹紧力,输出的则是电机的电驱电压,如图1所示。


  2.4仿真研究


  新型汽车电子机械制动系统的仿真研究,主要是将系统设计中的三个重要部分构建成无刷直流控制、电流与转速双闭环控制以及无刷直流电算环控制模型,然后进行仿真模拟实验。一是电流环仿真,在电动机没有载重的情况下,将电流值控制在相对较小状态下,将电动机转动进行阻挡确保空载状态,然后根据电流环试验发展,即使电动机开始转动时期电流超调非常大,但依旧能够在后期完成对目标电流的跟踪;二是转速环试验,跟电流环试验一样,是在电动机空载状态下,但不控制电流,根据试验结果显示电动机启动时具有相对较大的电流,使得电动机快速达到规定转速,但由于电动机会不断进行换箱,所以会常出现电路抖动情况,加之转速幅度小所以使得转速始终在目标值左右徘徊;三是压力环试验,主要是针对制动压力在5%一样的超调进行分析,通过试验发现,制动间隙消除时间必须控制在0.1S以内,才能够实现电子机械制动系统执行器的制动压力最大输出及快速响应[2]。


  3结束语


  综上所述,本文从多个角度出发,较为系统地介绍了新型汽车电子机械制動系统的发展情况,从工作原理、执行系统和控制系统三个方面对汽车电子机械制动系统进行设计,在此基础上经过深入的思考,围绕无刷直流控制、电流与转速双闭环控制、无刷直流电计算环控制模型,详细介绍了与之相对应的三种仿真结果,以此实现了对电子机械自动系统的仿真。为了提高汽车制动性能,国内外学者关于这方面的设计与仿真进行了深入的研究,并逐渐取得了显著的成就,由此极大地推动了新型汽车电子机械制动系统的科学发展。

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