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发表于 2020-6-1 09:18:35 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车电子机械制动系统的分析

李云

(无锡南洋职业技术学院,江苏无锡,214081)

【中国汽车材料网】摘要:本文针对电动汽车电子机械制动系统的体方案进行这一,在这一设计方案里主要涉及到了系统、硬件、软件以及机械部分,和关键模块单元设计与关键问题分析。本文主要使用基于滚珠丝杆的非自锁机构和电磁的自锁机构去完成电子机械的制动,目的是令行车制动以及驻车制动要求得到实现。通过硬件以及软件的冗余设计令系统在运行的上的可靠性得到提升。该系统和以往的液压制动系统比较起来,其自身的结构简单,并且安装上相对便捷,其自身具有一定的环保性和操作上的灵活性等多种优势。
关键词:电动汽车;制动系统;电子机械制动;电子驻车;PID

0 引言
近几年,人们在线控技术上提出的要求越来越高,产生这种情况的原因主要是因为人们对于汽车安全上的需求。当前线控技术和以往所使用的技术比较起来存在很大的差异,但是其自身具备的优势也有很多,其中比较明显的优势就是在电子机械制动技术在汽车上的使用。首先,线控技术主要是运用电子制动踏板技术去提到以往使用的液压制动踏板系统,同时在使用线控技术的同时还避免了真空助力器的使用,这样的一种情况将以往汽车在制动过程中踏板经常会产生的抖动问题给予了很好的解决,也正是因为这样使得汽车制动的舒适性获得了快速合理的提高,这样的情况也令发动机在出现负载的时候其自身能够降低损耗率。可以说这种线控技术的使用使得汽车整体的布置更加的简化,同时也在设置上也更加的趋于合理性,出了合理之外还符合当前国家对于汽车行业所提出的环保要求,避免了制动液对于当前环境造成的污染,降低了系统当前所需要负担成本。

1 系统整体进行的设计
该系统的主要构成有电子制动踏板和电子驻车开关和机械制动杆,4轮速度传感器以及4个电动制动器还有控制驱动单元等共同的构成。轮速传感器其主要的目的就是为了对轮速作为ABS控制策略算法的输入参数进行收集。电子停车按钮主要的作用就是发送停车的开关信号。电子制动踏板其主要是被使用在制动踏板开关信号以及位移信号的发送,手制动杆注意的目的是被使用在以往使用的机械手制动器中。系统这你的构成以及整体设计结构详见图1所示。
在车辆启动并且点火以后,在控制驱动单元在对点火开关信号进行检测并且接受之后,系统则能够在车辆启动的时候去完成静态自检并在10km/h之前执行动态自检。在驾驶或停车制动过程中,控制驱动单元通过采集。通过控制策略算法计算并判断电动制动踏板开关信号以及踏板位移信号与电子停车开关信号,同时可以去对输出目标值去进行有效的控制,MCU控制单元则会对于驱动控制单元按照目标值的控制量去进行所需的控制。制动电动机以及电磁离合器,还有制动电动机与电磁离合器都属于电动制动组件中的一部分。电磁离合器主要是运用机械自锁机构去令电动制动器自身保持有效的制动力。制动电机则运用驱动单元当前所具备的闭环控制来器去完成对电流的驱动以及控制。机械则可以完成所需要的运动,同时还会出现作用并且在活塞缸上形成一定的助推力,同时活塞缸还能够促进制动垫作用在制动盘上出现夹紧力,从而完成制动需要。

图1 系统组成和总体设计图



2 系统硬件所进行的设计
本系统硬件主要是运用控制电路和驱动电路所组成。因此其在对电路进行控制的时候主要是使用主MCU以及监控MCU而组成,完成点火以及踏板中断的信号和驻车中断的信号以及踏板位移信号,还有轮速信号和电机反馈电流信号等去完成新手的收集和发送。驱动电路主要运用电机驱动控制电路,还有电磁离合器去对电路进行驱动使其能古玩城控动作。主MCU与监控MCU使用驱动电路去针对驱动制动电机,还有就是电磁离合器完成所需要的控制。系统硬件整体结构和相关的原理参见图2所示。

3 系统软件设计
3.1 常规制动控制算法
收集制动踏板位移之后,车辆踏板位移与制动力曲线还有前后轮制动力在进行分配上能够令前后轮制动力获得合理的分配,然后还可以按照电动制动器本身所具备的减速比以及电动机实际的效率使其能够使用在计算电动机自身的输出扭矩。然后,按照电机失速电流以及输出的转矩曲线,去对电机的失速电流给予有效的计算,从而获得PID电流闭环控制所需要的目标电流值,在前闭环控制算法其自行需要紧紧的伴随目标电流。这一数值以及反馈电流主要是被使用在闭环调整上,直到反馈值保持和精度范围中的目标值保持一致,然后还需要进行下一个制动器所需要的闭环控制。

图2 系统硬件结构和原理图


3.2 驻车制动控制算法
系统驻车制动控制算法需要收集停车制动器发出的开关信号和制动踏板位移信号以及加速踏板位移信号,以便可以作为判断停车状态和离开状态的核心条件,从而其可以完成驻车的制动。并还可以按照手动停车按钮去将开关信号和停车状态以及离开状态给予反应,判断结果是完成停车制动器实际的控制算法,比如手动停车和自动停车与辅助驾驶等。
3.3 系统冗余控制算法
系统使用主MCU和监控MCU完成冗余控制。主MCU和从MCU通过SPI通信模式执行监控以完成通信,并且主MCU发送的数据也预先设置。当MCU和从MCU接收的数据属于设定数据时,表示当前被监控的控制器自身运行状态良好 如果相反,则可以确定存在故障,并且将发送故障警报。 目前,当MCU监控主MCU产生故障时,模拟开关用于控制控制,完成传统制动和停车制动的开环控制。

4 系统机械的相关设计
电子机械制动器属于机械系统的主要执行机构,其自身是运用制动电机以及电磁离合器,还有减速齿轮和非自锁滚珠丝杆还有制动卡钳与刹车片和刹车盘等多个部分所构成。制动电机主要是使用驱动减速齿轮和减速齿轮去完成对同轴滚珠丝杆把转动的引导使其能够形成移动趋势,同时还能够使得活塞在推进的时候还能够影响刹车片的运动,刹车片在通过对刹车盘的挤压之后同时也会产生一定的夹紧力,这样的一种情况次啊能够对于车辆制动上的要求给予有效的满足,在制动电机把输出关闭的过程中,非自锁机构在受到刹车盘相反作用力的制约下则会反退,其可以形成夹紧力和卸载的目标。这样的一种情况下才能够令制动力获得有效的保持,本制动器运用的是一种电磁离合器,电磁离合器其中一部分是通过制动卡钳去完成所需要的固定,并且还有一部分是和电机输出轴去完成固定目标,在对电磁离合器去完成通电的过程中,电磁离合器断电就能够获得有效的释放。

5 系统测试
使用当前新型的电制动试验台,还有辅助测试板以及针对以上的硬件与软件还有机械结构设计去进行开发控制的驱动单元和电制动器形成的电子机械制动系统完成相关的动态试验,系统制动的距离相对较大,但是其自身的减速度比较低,制动所需要的时间久,其存在这些因素的原因为:①制动电机其本身仅仅只有60W,制动力在最大的时候能够满足2。4KN的要求。②负载相对要轻一些,但是虽然车轮能够抱死,但是其本身所能够承受的负载并不大,对于地面的附着力比较低。制动力伴随着踏板位移转变主要属于平滑转变的发展,制动力调节其自身的精度也需要在进行有关测试的结果显示为3%,响应的时间为124MS,其能够满足最大的制动力响应时间为205MS。因为目前并未对其完成ABS测试,因此其自身的滑移率则保持为0。

6 结语
这一系统不但能够对常规制动和电子驻车制动在功能上的要求给予满足,并且其在实际进行运行的过程中相对可靠,制动距离和减速度之后主要是运用负载和电机功率等形式去提升电动车行车制动并且实现驻车制动指标。这一系统能够很好的未完成对整车制动踏板位移与制动力曲线进额有效模拟,并且还可以快速令电子常规制动与驻车制动给予贯。其能够和目前研制的四轮新型电制动系统进行融合使用完成节能的需求。

参考文献
[1]吴会军.汽车电子线控制动系统的研究[J].科技信息,2007,18:330.
[2]郑家杰.汽车制动控制系统的技术进展[J].北京工商大学学报:自然科学版,2005,23:25-27.
[3]熊璐.车用电制动器样机设计[J].汽车技术,2005,8:16-17.
[4]郭立书.电子制动器执行机构参数的仿真试验研究[J].公路交通科技,2008,7:152-153.


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