电动汽车电子机械制动系统的研究与设计

　　相对于传统的液压制动技术，在电动汽车电子机械制动系统中应用线控技术，其中所采用的电子制动踏板能够很好的避免制动过程中踏板出现抖动现象，这使得汽车制动过程中的舒适性大大提升，同时也有利于发动机负载损害的降低，总的来说其具有稳定性能高、效应速度快、成本低、操作简单等诸多的优点，这使得其在电动汽车中应用范围越来越广，开展其系统设计的研究具有非常重要的意义。

　　1电动汽车电子机械制动系统的总体设计

　　本次研究中所设计的电动汽车电子机械制动系统主要有：控制驱动单元、机械手刹拉杆、电制动器、轮速传感器、电子驻车开关、电子制动踏板几个部分组成。

　　其工作原理主要为：当系统中的控制驱动单位检测到点火开关信号时，系统就会自动的开展静态自检，然后车辆启动，在其速度超出10km/h之前，系统会自动的开展动态自检，驻车制动或者是行车制动的过程中，其控制驱动单元主要是通过电子驻车开关信号、踏板位移信号、集电制动踏板开关信号结合控制策略算法，来进行相关的运算与判断，最终得到输出控制的目标值，电磁离合器、驱动制动电机、驱动电路控制等单位都是通过控制量MCU控制单元结合目标值来进行控制的，电制动器制动力的保持是由电磁离合器通过机械自锁机构来实现的，制动电机中的控制驱动单元能够在扭矩的作用之下，实现转动到移动的转换，从而产生一个作用于活塞缸的推力，活塞缸又会给刹车片一个推力，该推力作用于制动盘上会产生一个有效的夹紧力，通过该夹紧力就能够实现汽车的制动。

　　2电动汽车电子机械制动系统机械设计

　　电动汽车电子机械制动系统中的执行机构就是电子机械制动器，其是该系统中一个非常重要的组成部分，其主要由：制动卡钳、刹车盘、刹车片、制动电机、减速齿轮、电磁离合器、非自锁滚珠丝杠等部分共同组成。

　　在该系统运行的过程中，制动电机会对减速齿轮产生一个驱动作用，该减速作用会带动同轴的滚珠丝杠，使其顺利完成从转动到移动的转化，完成转化之后会对活塞产生推进作用，从而将该作用力作用于刹车片，再通过对刹车盘的挤压使其产生一个夹紧力，应用该夹紧力实现车辆制动的作用；但是若制动电机的输出处于关闭状态，在刹车盘的反作用力之下，非自锁机构会出现自动反退的现象，导致夹紧力出现自动卸载现象，为了能够成功保持住制动力，系统中就应用到了电磁离合器，其分别与电机输出轴及制动卡钳进行固定，一旦给电磁离合器通电，就会实现电机输出轴与制动卡钳的吸合，成功将制动电机输出轴端锁死，反之，若电磁离合器断电，那么就可以顺利将其释放。

　　3电动汽车电子机械制动系统软硬件设计3.1系统的硬件设计

　　本次研究中所设计的电动汽车电子机械制动系统的硬件部分主要由驱动电路与控制电路两部分组成。其中驱动电路主要由电磁离合器驱动控制电路与电机驱动控制电路两部分组成。

　　控制电路主要是由：监控MCU与主MCU两部分组成，其主要功能是进行电机反馈电流信号、轮速信号、踏板位移信号、驻车中断信号、踏板中断信号、点火信号等一系列输入信号的采集工作。在其开展工作的过程中，监控MCU与主MCU会通过驱动控制电路来实现驱动电磁离合器及驱动制动电机的控制与驱动。在硬件设计的过程中，主MCU与从MCU需要通过模拟开关来实现电磁离合器的输出控制、电机的输出控制，并要能够实现一些信号的采集工作，因此其硬件选择给32位处理器MPC5604、8位处理器MC9S08DZ128，其中2路制动踏板信号与1路驻车信号的采集是通过2路模拟开关来实现，而4路电磁离合器及4路制动电机的控制是通过16路开关信号来实现，由监控MCU来实现切换仲裁控制，通过SPI通信来实现主MCU与从MCU之间的相互监控，在实际的运行过程中，一旦主MCU出现了故障，监控MCU会通过模拟开关来实现各个通道开关之间的切换，其会将控制权接管，并进行电制动器执行器的控制以及部分型号的采集，主MCU与从MCU可以通过整车CAN通信接口来获得相关的信息，也可以在系统发生故障时通过整车CAN网络将相关的故障报警信息发送给仪表控制单元，从而有效实现故障报警。

　　3.2系统的软件设计

　　在开展系统软件设计的过程中，主要应用到的三种控制算法，分别是：系统冗余控制算法、驻车制动控制算法及常规制动控制算法，对各种算法进行简单介绍。

　　(1)系统冗余控制算法主要是应用监控MCU与主MCU相结合的方式来有效的实现冗余控制，也就是说主MCU与从MCU之间的相互监控是通过SPI通信的方式来实现，其能够在事先设置好所要发动的数据内容，系统在接受到相关数据之后，判定是否为事先设定好的数据，如果证实为事先设定好的数据，就判定会系统运行良好，但是若所接收到的数据与事先设定好的数据存在偏差，则判定系统出现了相应的故障。若运行过程中主MCU发生了故障，那么监控MCU会在接收到相应信号之后，将故障报警按钮启动，并要对模拟开关进行切换，从而将驻车制动及常规的控制权予以接管，保证系统运行的安全性。

　　(2)驻车制动控制算法：其首先需要完成发动机转速信号、点火开关信号、离合器踏板位移信号机制动踏板信号的采集，并且要通过对所采集到的各种信号来进行分析，来判断出汽车是处于驶离状态还是驻车状态，其在制定驻车制动操作之前，需要对汽车的驶离状态、驻车状态、手动驻车按钮开关等信号予以综合的分析，在得出正确的判断结果之后，再开展辅助驶离、自动驻车、手动驻车等一些驻车制动算法控制。

　　(3)常规制动控制算法：该算法中需要根据制动踏板的位移情况来对驾驶员的制动意图进行准确的判断，在对制动踏板的位移信号进行采集之后，结合前后制动器制动力分配比例、电子制动踏板位移、整车踏板位移等的分配比例，来对前后轮的制动力进行合理分配，并要开展制动电机输出扭矩的计算，在开展制动电机输出扭矩计算的过程中，需要综合的考虑制动效率及电制动器减速比的计算效果，并且需要根据电机输出扭矩曲线及电机堵转电流来进行电机堵转电流的计算，PID电流闭环控制的目标电流值是通过电流闭环控制算法来实现，也就是说结合反馈的实际电流值及目标电流值来实现闭环条件，只有在目标值与反馈值的误差到达一定的精度范围之后，才能开展下一个常规的闭环控制。

　　4电动汽车电子机械制动系统测试

　　在开展电动汽车电机机械制动系统测试的过程中，为了保证测试结果的准确有效性，应用新型的辅助测试板与电制动试验台来开展测试，主要是对其进行动态测试，测试结果表明，该电动汽车电子机械制动系统具有减速度小、制动时间长、制动距离小等特点，这主要是因为制动力与制动电机比较小，使得其所加载的负载值也比较小，这会导致滑移率、车速、制动力等随着踏板位移的变化而变化，制动力的大小也会随着踏板位移的变化表现出平滑变化的趋势，由于还没有对系统开展ABS测试，所以系统的滑移率显示为0。

　　5结束语

　　与传统的液压制动相比，电动汽车电子机械胸具有反应速度快、操作方便、成本低、可靠性高等诸多优点，这使得其应用范围越来越广，随着各项技术逐渐趋于成熟，其将会逐渐取代传统的液压制动系统，本文就主要对该系统的总体设计、机械系统设计、软硬件设计及系统测试开展了简单分析，这对于实际的电动汽车机械制动系统的研究与设计具有一定的参考价值。