解冬雪

【摘 要】随着我国科学技术和经济水平的不断提升，交通运输行业也随之发展，人们在交通运输的安全性能方面有了更高的要求。电子机械制动系统作为现代化新型汽车驱动系统的重要组成部分，具有比液压、气压等传统制动装置更优越的性能，同时也具备更加环保的特点。但是电子机械制动控制系统任然存在不少弊端，亟待解决。

【关键词】电子机械；制动控制；安全设计

制动系统是整个行车安全的基本保障。在电子科学高速发展的今天，新型电子机械制动控制系统在汽车正常制动过程中起着至关重要的作用，设计理念要随着功能的更新而不断改变，将原本应用于飞机领域的制动系统不断更新至现阶段高度电子化的机械制动控制系统。在未来，相信电子机械制动系统具有极其广大的发展空间，本文以汽车制动为例，结合国内外先进的制动手段和控制经验，简要分析电子机械制动控制系统的安全设计问题：

一、汽车制动系统的设计理论

汽车的制动性是指其在运行的过程中，可以在较短的期限内刹车，同时可以保证汽车的前进方向，处于坡路的时候也能够克服重力势能，使车身的速度限制在一定的范围内。制动效能指的是其发挥作用的减速以及停车距离。在路况较为正常的情况下，汽车在一定的初始速度下开启制动功能直至汽车停止运行的距离。抗热衰退性能使汽车在较高速度的运行情况下制动效能的维持在在较好的状况，也会考虑在下坡进行持续制动时的情形。这种情形下的制动是将汽车本身运行的动能通过科学手段转化为热能，将动能转化殆尽，达到使汽车停止运行的目的，如此制动方式使得制动系统本身的温度必然升高，在面对如此的状况下，设计人员应该对其进行考虑，确保在进行制动系统设计的过程当中能够寻找出良好的应对方案。维持汽车的稳定运作，使汽车在行驶的过程中保持较为平稳的运行，保证其方向性较为长久，对于汽车制动来说具有重要的现实意义。这个方面的衡量标准是汽车在固定路段进行行驶的过程中所表现出的综合实力，汽车一旦出现方向偏离的状况，就会使得原本的行驶动向发生变化，一直维持的行驶稳定状态被打破。

二、刹车制动系统的设计

在约90%的紧急制动情况下，驾驶员往往缺乏果断，不能迅速踩下制动踏板产生紧急制动的效果；或即使能迅速踩下制动踏板，但却力度不足，没有达到踏板的制动行程，制动系统有可能会判断驾驶员采用点制动，不能产生紧急制动效果。在这些情况下，通过踏板行程值与加速度值共同综合算法分析得出结果，如果分析其属于紧急的制动，EMB电子控制器ECU指示制动系统产生更高的制动力，控制防抱死ABS发挥作用，缩短制动距离。因此，为在驾驶员进行制动操作时，能对驾驶员意图进行准确判断，就得要求根据踏板行程传感器探知驾驶员的制动意图，进而对各车轮制动力进行精确的控制，缩短制动距离，提高制动响应速度；另外，在意图分析过程中，信号传输系统还需接收车轮传感器信号，识别车轮运行状态。

在制动过程中，电子机械式制动系统（EMB）所需的电能通过车载直流电源系统提供。所需电能最多的是制动执行机构一一执行器。

依据当今各国技术现有各种典型执行机构的结构分析，电子机械制动系统的机械执行机构，它主要通过受控电机产生力矩，并将其放大作用到制动盘上，其结构一般满足如下几个基本的要求：（1）由于制动块与制动盘之间在制动发生前，存在一定的空隙，当制动启动时，消除该间隙距离的时间即为消除间隙时间；而在制动效果发生时，存在制动力增长时间。制动系统的作用时间主要由这两方面决定。因此，当检测到制动启动时，应尽可能快的消除间隙时间，然后，产生大转矩，减少制动力增长时间。（2）制动力由平动装置产生，须将电机的转动经行星齿轮机构转化为制动钳块的直线运动，因此，电子机械式系统的执行器内部应能将电机转动转化为平动。（3）制动力是通过制动块对制动盘之间的夹紧力产生，而夹紧力的大小取决于制动器的制动力矩。制动器的制动力矩越大，夹紧力越强，制动效能越高；（4）电源系统提供ElVIB所需的所有电能，因此电机功率不能太大，一般应控制在100--200瓦左右，需经过减速器将高转速低转矩的电机转换为低转速、大转矩的旋转运动，使输出力矩达到符合要求的制动。因此，电子机械制动系统执行机构传动过程中，对其控制主要是通过对电机力矩的控制。

三、电子机械制动系统执行机构的设计要求分析

（一）电子机械制动系统执行机构需要以产生较大的制动力作为设计前提

顾名思义，制动系统的作用在于产生迫使汽车减速或是停止时的制动力。因此，无论是传统的机械制动系统，还是现阶段汽车逐渐采用的电子机械制动系统，都需要以产生较大的制动力作为基本前提。现阶段电子机械制动系统中所用的较为广泛的制动系统为盘式制动器，其工作原理主要是依靠制动钳夹紧制动盘所产生的力来产生制动力。而为了确保这一制动力足够满足汽车的制动需求，相关的电子机械安装人员往往需要为这一制动系统执行机构配备强大的电机，如若是大型车辆，往往还辅助配置一些自增力或是减速增力的执行机构，以确保制动钳夹紧制动盘所产生的夹紧力能够满足大型汽车的制动需求。

（二）狭小的轮毂空间要求电子机械制动系统执行机构进一步减少其所占体积

制动系统执行机构的安装地点位于轮毂内部，而为了满足狭小的轮毂空间，制动系统的就不得不在满足制动性能的前提上，进一步减少电子机械制动系统的执行机构的所占体积。这一方面可以有效减小整个车身的总重量，避免因质量过大而带来较大的惯性。另一方面也可以提升制动系统执行结构的灵敏度，避免因执行结构的体积庞大在轮毂中产生卡壳、摩擦严重等现象，为制动系统的长期使用提供重要保障。

（三）建立通信协议

依照以上的对制动系统的控制策略，建立CAN总线通信协议。

1.刹车通信协议

刹车信号具有两种状态，分别是刹车有效、无效两种状态，由于只有两种状态，在软件设计中只需要用“1 bit”即可进行表达，在软件中定义刹车有效时为“1”，刹车无效时为“0”。由于刹车信号需要较高的实时性，所以，在CAN总线通信时，需要授予较高优先级。

2.自诊断通信协议

主控节点ECU进行自检测，检测自身供电情况，传感器故障情况，执行器故障情况。由于是自诊断信息，优先级别更低，发送频率也更低。

3.从节点通信协议

从节点通过CAN总线接收主控节点的控制信号，执行并发出PWM信号控制电机，其自身的控制信息及状态信息须发到通信网络中，实现信息的共享及相应的故障诊断。

四、结语

綜上所述，在整个汽车制动中，电子机械制动系统因其独特的特性受到了人们的广泛关注。作为一种新型的制动方式，符合制动行业发展主流的制动方式，电子机械制动系统更加安全、便捷、环保。为了更快更好的发展我国的制动系统，必须加强对制动系统的创新研发，将理论知识更好的付诸实践，合理设计耦合度更好的、反馈更为灵敏的电子机械制动控制系统，保障人们的舒适度和安全性。

【参考文献】

[1]黄钰.无力传感器的电子机械制动系统控制问题分析[J].山东工业技术，2019（06）：144.

[2]沈运峰.分析电子机械制动控制系统的安全设计[J].电子测试，2018（11）：134+136.

[3]杨海宁，王称义.新型电子机械制动系统设计[J].电子技术与软件工程，2018（08）：94.

[4]赵海龙，张号勇.基于对汽车电子机械制动系统的设计研究[J].数码设计，2017，6（10）：44-45.