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摘要：随着我国科学技术水平的提高，新能源成为目前我国国家研发的重要领域，电动客车相比于传统客车而言，其以车载电能为动力，更加环保安全，电动客车制造关键在于对电子机械制动系统的研发。本文立足于对电动客车电子机械制动系统的研究与设计进行分析，以期为关注的人们提供一些参考。
关键词：电动客车；电子机械制动系统；设计方案
引言：电动客车具有经济环保、安全性高等特点，它能够真正达到污染零排放，目前混合动力客车发展最具优势，其次是纯电动客车，其技术研究是客车产业发展的重点。电动客车电子机械制动系统以运用线控制技术为主，既可以减少电机负载损耗，又可以提高制动器舒适度，关注于其发展与我国环保理念不谋而合。
1电动客车电子机械制动系统发展现状
电动客车在城市中的运行状态，直接关系着多数人的生命与财产安全，相关人员在对其进行研究过程中，一直以来以电动客车制动力反映速度快、制动距离短、所用时间短为方向和目标。目前，对客车制动系统的研究已经从电子控制防抱死系统到如今的电子机械制动技术，实现了质的飞跃。纵观国际社会客车产业的发展现状，欧美等发达国家电动客车理论更为完善，而我国因起步较晚，在电子机械制动系统研究方面与之相比还需深入探析。
电子机械制动系统，简称EMB，它是一种具有独特创新性的研发，主要依托于全新的制动理念，该系统具有性能稳定、安全性高、结构简单、能源供应要求宽松等特点。电子机械制动系统以应用电能为关键要素，即所有功能的使用均需利用电能，整个系统极大的减少了传统设计中的机械连接，更新为电能的数据信号传递，主要通过电机，加传动机械气制动盘制动整套系统结合，齿轮和轴进行的2级减速机构，有效实现车轮制动等功能。
2电动客车电子机械制动系统总体设计
电动客车内无内燃机装置，其结构简单，机械连接部件少，检修维护工作量小，使用较为方便，主要采用三相同步电机，因其无须保养的特点，维护工作更加容易，加上电动客车操作简单，当前市场需求量在不断增加。然而电动客车以电子机械制动系统为主，完全依赖该电能运行，电能源使用成本较高，续驶里程距离短，从其长期发展的层面看，需要加强对电子机械制动系统的更新完善，降低其使用成本，电动客车则会更快普及[1]。
对电动客车电子机械制动系统的总体设计应当以减少电能的损耗、降低价格、提高续驶里程为主，根据其主要组成部分各个功能的使用，逐一更新改善。电动客车电子机械制动系统由制动气室、电机控制器、机械式制动踏板、传统机械制动器、驱动电机等同组，对其进行划分，可将电子机械制动系统分为“制动系统”、“车轮制动系统”与“电子踏板系统”与“其他辅助零件”四个部分。电动客车驱动过程中，制动系统能够能够实现踏板信号收集，利用ABS/EBS控制策略算法进行计算和分析，继而驱动电机，在电制动器内将其集成。同时，基于传感器应用对车轮进行感应，进行车轮故障的判断分析。
3电动客车电子机械制动系统设计关键
3.1系统硬件设计
电动客车电子机械制动系统硬件主要由MCU和监控MCU构成的控制电路、电机驱动控制电路构成的驱动电路两部分组成。其中控制电路的主功能为对客车行进过程中的轮速信号、踏板移位信号的数据进行采集。
电动客车电子机械制动系统硬件在设计过程中应保证其具有采集与反馈驻车中断信号，踏板移位、中断信号，轮速、电流信号的功能。因此，在对硬件的设计研究上，必须保障主、从MCU能够经模拟开关来完成电机的输出控制，所以，在对硬件的选择上使用32位处理器MPC5604以及8位处理器MC9S08DZ128。其中，对于机械式制动踏板、驻车信号的采集,则由模拟开关进行，且不同模拟开关所控制的内容不同，在实际设计中需具体情况具体分析；而对驱动电机的控制，则由开关信号进行；对切换仲裁控制由监控MCU进行，对主、从MCU的相互监控由SPI通信进行，并对信号进行采集进而获取相关的行车信息，力求当有故障出现时能够通过整车网络发送报警信息给控制平台，从而实现对电动客车的全面控制及安全管理。
3.2系统软件设计
电动客车电子机械制动系统软件设计相比于硬件而言更加精细复杂，在进行设计时必须需保证算法的精准无误。设计内容主要包括系统驻车制动控制算法、系统冗余控制算法和系统常规制动控制算法等的制定。下文对这几种主要算法予以阐释。
3.2.1系统驻车制动控制算法
在设定驻车制动控制算法时，需着重加强制动踏板信号的采集质量，并对采集的信号进行常规的计算与分析，将分析与计算的结果进行整合与设定并将其作为判断依据，用以判定客车是驻车还是驶离状态。在设定判定客车驻车、驶离标准时，还应对手动驻车、自动驻车、驶离状态开关等数据加以全面分析，在得出准确结果后，进行对自动、手动驻车和辅助驶离的系统驻车制动控制。
3.2.2系统冗余控制算法
系统冗余控制算法的实现，指将监控MCU与主MCU有机结合，通过SPI通信的模式实现。其内部大概运作流程为，将发动数据内容进行事先设计，即客车启动后，系统接收有关数据。如果数据处于事先设计范围内，则判定系统运行状态良好，如果系统接收的数据与事先设定的数据不同，则可以确定系统出现了故障。且当主MCU出现故障时，监控MCU会显示相关提示，从而实现对电回馈制动的常规控制，保证客车安全运行。
3.2.3系统常规制动控制算法
系统常规制动控制算法的功能主要在于对客车前后轮制动力进行分配与实现常规闭环控制。即通过对制动踏板位移信号进行采集判定驾驶员行车意图，在采集制动踏板位移信号，结合整车、电子踏板位移等分配比例对制动力做出合理调整。且要对制动电机输出扭矩进行计算，在计算过程中，要综合考量电子制动器的减速比例和制动率效果的计算结果，并根据电机堵转电流、输出扭矩曲线对其堵转电流进行计算。经过对一些列数据的采集和计算达到PID电流闭环控制的目标，结合电流值的设定与反馈，保证其反馈在一定精度下，进行闭环控制[2]。
3.3系统机械设计
电动客车电子机械制动系统作为线形控制系统，由于省去了传统制动系统中的部分设备，如液压阀、制动主缸等，在设计与实践过程中，机械设计是保障系统稳定与安全运行的关键，包括传统机械制动器、驱动电机等。就传统机械制动器而言，在电动汽车减速、停止中发挥着至关重要的作用，通过制动件以及操纵装置的有效应用，能偶进行制动力调控，满足速度控制需求，达到客车制动的目的。
总结：
电动客车所具有的独特性，其广泛应用符合时代发展的主题，对电动客车电子机械系统的研究和设计是未来客车产业的主要方向，也是国家重点关注的项目。随着技术水平的提高，其应用范围也将越来越广，本文对此系统的设计关键进行了简单阐析，以期对电动客车电子机械制动系统设计提供一定的参考。
参考文献：
[1]周杰辉.电子机械制动系统研究与设计[J].机电教育新,2018,07:168.
[2]姚方方.基于SQP的汽车电子机械制动系统性能优化[J].自动化与仪器仪表,2018,226（8）:57-63.
方案三与方案二结果接近，方案三结果最优，原车型最差；
方案一相对原车型将软管、接头、穿孔螺栓孔径增大至≥φ4,可见管径尺寸对系统响应影响程度最大；
方案二相对方案一将钢管折弯减少；因此管路走向、钢管折弯点对系统响应有影响。
因此根据试验结果分析得出，造成故障的主要原因为液压管路内径过小。
3.措施及验证
根据试验结果，故障主要原因为液压管路孔径过小，因此改进主要措施在保证现有的管路膨胀率前提下，液压管内径增大至≥ φ4mm。
验证:市场上找了5台故障车型，更换内径为φ4mm离合软管，经过验证，两脚甚至多脚踏板离合踏板，未出现离合踏板高度变高的问题，客户试车后相当满意。问题得到彻底解决。
4.结束语
通过台架试验四种管路方案状态下对离合总泵、离合助力器推杆位移，总泵出油口及助力器进油口位压力测试，对比分析发现离合液压管路孔径大小及液压管路弯折点数量对整个离合操纵系统回位直接影响，最终确定离合液压管路内径大小影响最大。找出故障的真正原因，并验证解决离合踏板高度时高时低问题。
经过问题解决，建议在后期气助力结构离合系统开发匹配设计时，离合液压管内径应保证≥φφ4mm；布置时应尽量保持直线，减少弯折点，可保证匹配的操纵系统响应速度较快；除此以外，选择离合液压管内径时应考虑整个系统的效率，考虑液压软管的膨胀率，管径不能选择过大。
参考文献：
[1]王望予.汽车设计. 吉林大学，2017.4
作者简介：幸振帆，男，1985年，底盘设计工程师，江淮轻型商用车营销公司轻型商用车研究院，email：yyh.jszx@jac.com.cn
论文作者:欧阳湘龙
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/20
标签：客车论文; 制动系统论文; 系统论文; 电子机械论文; 踏板论文; 离合论文; 算法论文; 《科技研究》2018年9期论文;