摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，汽车行业发展的也十分迅速，车辆的各种性能也在不断提升。由于近年来交通事故频发带来了大量困扰，使得越来越多的人们将安全性能作为购车时的首要考量因素。而汽车制动安全性是最重要也是最基本的汽车性能，是与车内人员人身安全紧密相连的一项性能。从目前的趋势来看，越来越多的汽车厂商将电子机械式制动系统作为主要选择，这也说明了该项系统的可靠。
关键词：电子机械式制动器；控制方法
引言
如今汽车保有量不断地增加，高速公路网络不断地扩展，车速不断地提高，对汽车的行车安全提出了更高的要求．随着电子技术和制动控制理论的成熟和发展，汽车制动技术朝着线控制动的方向发展．其中，电子机械制动系统（electronicmechanicaibrake，EMB）具有体积小、结构简单、响应速度快的特点，已经成为重点发展的方向。
1EMB的组成及原理
在现今广泛使用的电子机械式制动器，主要由EMB控制器、EMB电机控制器、减速装置、电机、运动转换装置、电子制动踏板以及通信网络组成。其原理为：信号由电子制动踏板及ABS、ESP等系统传入到EMB控制器中，然后由控制器根据相应算法做出运算，发出目标制动力信号，传入EMB电机制动器，之后，由电机制动器改变电机输出力矩的方向和大小，进而使制动力大小达到理想状态；具有减速增扭作用的减速装置，和将电能转变成机械能的电机，以及用来将电机的旋转运动转换为直线运动的运动转换装置，共同构成EMB执行器；电子制动踏板的用途是将踏板的位移和速度转化为电信号；而通信网络可以实现EMB内部控制信号以及其他控制系统与EMB之间的信号传递。当EMB进行工作时，EMB根据各种控制系统输入的信号，与预先设置的数据进行对比，来做出是否需要进行制动及制动力大小的判断，再把相应的制动力大小信号传输给EMB控制器，然后再输送到电机控制器中，从而使得EMB执行器产生相应大小的制动力。
2电子机械式制动器的控制方法
2.1电机响应控制
电机控制器一般采用双闭环控制系统，对电流、转速进行控制，从而达到理想的控制效果。在EMB系统中，由于制动力是主要控制量，所以在双闭环的基础上添加压力环，构成三闭环控制系统。其中三环均为比例积分（PI）控制。压力环作为外环用来控制系统制动力；电流环以及转速环作为系统的内环，用于对电机的限制与保护，对环内的扰动进行及时的调节，使其利于外环的控制。在设计过程中，对各个控制环有三点要求，设计压力控制环时，应确保其制动压力的超调不低于5%，且消除制动间隙的时间不能超过0.1s；设计转速控制环时，应在保证电流饱和的情况下启动，以便加快消除制动间隙的速度；设计电流控制环时，应确保其超调不低于2%。经计算，EMB所能提供的最大制动力为16KN。
2.2ABS+EBD综合控制分析
ABS与EBD在不同的汽车制动环境中发挥作用，ABS防抱死系统是在汽车车轮即将发生抱死时进行作用，从而大大提高行车安全，而EBD是在汽车制动时就立即开始对制动力进行控制，将二者的工作巧妙地结合将极大地提高汽车的制动性能。对于EBD控制子程序，主要有两种：（1）以前后轮的滑移率作为参考因素进行比较，如果前轮的滑移率大于后轮滑移率时，在某一值附近，可以找到一个最佳的分配关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以先对两个后轮进行制动力的调节，然后再对前轮进行相应调节，或者单独对后轮进行调节也能达到效果。该种方法对车轮滑移率有较高的精度要求，因为只有在低滑移率时才能很好的实现EBD的控制，才能更好地利用滑移率控制制动力的分配。（2）以前后轮的轮速作为参考因素进行比较，此种方法更加实用，原因是对轮速的信号做出反应可以使控制更加具有实时性。在汽车行驶时，为让后轮的制动力增大，可以调节前后轮转速，使得后轮转速低于前轮，而转速的调节，可以通过调节制动压力来实现，并以速度较慢的后轮与速度较快的前轮的差值来作为参考因素。对于ABS控制子程序，主要有两种：（1）通过对轮速信号进行检测，ABS作出判断，根据预先设定的数据，对车轮制动装置发出调节信号，并给出具体调节大小，从而实现其作用。（2）通过对滑移率测定装置发出的信号做出反应，进而输出对车轮控制力的调节信号，实现制动力的调节。ABS的控制方法对于其制动性能的好坏起着重要作用，当制动过程中的非线性因素较高时，是无法仅仅通过数学模型的建立来实现的，而同样的，以经验为根据的控制方法则需要大量实验才能准确测定控制参数大致范围，是不可取的方法。而目前广泛应用的仿真技术则很好的解决了上述问题，达到了理想的效果。
2.3制动间隙控制策略
在三闭环控制系统中，电机转速的控制与EMB系统的输入量相关，当输入量改变时转速也随之改变。这个特性使三闭环控制系统能够通过改变输入量来调节转速及夹紧力，使之适应EMB系统的需求。但是在消除制动间隙阶段时，这个特性使EMB出现了间隙消除时间不确定的情况。并且在使用中频繁的制动会导致制动块磨损，增大制动间隙，增加制动距离。针对以上两点，在此提出了相应的制动间隙控制策略，以解决制动间隙消除时间以及制动块磨损的问题。这里将一个完整的制动过程分为三个阶段，即制动间隙消除阶段、制动力跟随阶段、制动间隙产生阶段。制动间隙控制策略是通过系统夹紧力、车速以及制动间隙识别来确定制动是否结束，是否产生固定制动间隙，并且判断当前阶段是否结束，是否要进入下一阶段。由于制动间隙的调整策略是建立在三闭环控制系统的基础上，所以消除制动间隙的时间以及产生固定制动间隙的时间都与三闭环控制系统的输入有关。在实际情况中，不一定每次制动都需要以最大制动力制动，尤其是在触发ABS后。为了能够尽快消除制动间隙，在制动间隙消除阶段，将目标夹紧力设为16kN，使电机转速能够快速达到一定转速，并且在一定时间内消除制动间隙。当判断制动间隙消除后，制动力便跟随系统控制，直到车辆停止。车速为零时电机反转，制动块产生固定制动间隙，控制结束。EMB接收制动信号时，将三闭环控制系统的目标夹紧力设为16kN，驱动电机正转。若制动间隙为零，即夹紧力正好不为零时，进入制动力跟随阶段。当车速小于0.001km/h时，此时可以认为车辆停止，进入制动间隙产生阶段，电机开始反转。当夹紧力小于0.001kN时开始产生制动间隙，从此时开始，若制动块行程为0.6mm时，判定已产生固定制动间隙。
结语
在市场经济快速发展的今天，EMB成为大多数汽车厂商的选择，显示了其在汽车制动方面所表现出来的优越性。本文通过对它的原理进行详细介绍，对其控制方法的种类及特点进行一一阐述，来系统的说明其在真实环境中如何作用。总而言之，EMB对车内人员的人身安全起到很好的保障作用，也将是未来汽车制造厂商的主要选择。不过，由于本文在分析角度上比较单一，故关于更多电子机械式制动器的特点等还需进一步探讨，而目前的电子机械式制动器还有很多需要改进和开发的地方，希望本文对该系统的研究人员有所帮助。
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论文作者:李金胜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/21
标签：间隙论文; 电机论文; 闭环论文; 转速论文; 后轮论文; 控制系统论文; 汽车论文; 《基层建设》2019年第18期论文;