电子机械制动系统的现状研究

　　电子机械制动系统又可以简称为EMB。它与普通的制动系统是大不相同的。发展至今的常规制动系统中,相关技术已经发展很成熟了。然而，随着人们生活质量的提高，对制动性能的要求也在不断加大。由于ESP、ABS、TS以及A等功能不断的被应用到制动系统中。这也导致制动系统的机构更加的复杂，同时也增加了维修和配置的难度。最终汽车行业的制动系统被EMB取代。下文就针对电子机械的相关制动体系例举了实例并做了具体分析。

　　一、相关具体实例

　　下面就几个公司的具体研究实例做一下分析。

　　德国Siemens公司在此方面已经取得了小部分地科研成果。从1997年7月24日开始,德国Siemens公司就在美国的专利局拿到了关于EMB的专利。截止到2002年，前后拿到5次专利申请。Siemens公司研究了一种可以自动补偿铅块间隙和动盘的执行机构。

　　当电机开始工作的时候,心轴和螺母一起做轴向运动。直线运动就变成了圆周运动。而杠杆就会得到来自心轴的推动力，围绕凹槽运动。这时,套筒会接收到来自压力盘的力，套筒利用此力使螺纹运动。弹簧和橡胶密封环的主要作用就是让零件复位。当活塞移动时,弹簧形变就产生了回位力，使活塞被退回到原来的位置上。

　　Siemens公司研究的EMB还具有自动调整功能。当铅块磨损严重时，因为橡胶环形的承受能力是有限的,此时两者之间就会发生相对运动。当卸载制动的时候，由于橡胶环跟活塞之间的相对运动,必须让活塞返回行程低于之前行走的路程。所以，导致了压力盘和传动套筒之间出现间隙。当内腔中的传统被弹簧弹出时,返回的行程也就刚还等于了磨损的厚度。

　　EMB是能量来源的电能。如果液压管路在整个系统中不存在的话,就不会有制动液体。所以,能量由电线传递、信号由数据线传递的方式,又可以叫做线制动系统。

　　二、电子机械制动系统的现状

　　据调查表明，EMB首先被应用到实际中主要是飞机上。现在正处于研究向汽车领域靠近和改进的阶段。EMB跟常规的制动系统存在一定的差别。它在控制机构和功能以及执行方面都需要全部重新设计。尤其是执行机构。EMB零件中比较集中的部分就是要用平动取代转动。从上个世界九十年代开始，EMB的有关研究就已经开始被写入到汽车零部件厂中。而从相关的介绍和论文专利发表中看，目前有两家公司已经取得了少部分研究结果。但这仍然还是处于初期的试验阶段,真正意义上没有装车产品进去市场。只有一小部分的工作人员做了一些装车实验以及仿真系统的工作。在此项研究上，中国的研究成果仍然是零。

　　三、EMB的结构组成

　　EMB主要有几个主要部分组成,分别是控制单元和传感器以及踏板模拟器等。其中探班模拟器通过模拟汽车的速度制动力之间存在的关系,让驾驶人员有良好的力感。提高指导的安全性和舒适性。传感器主要控制汽车的行驶状态和驱动状态以及制动状态等。而控制单元作为整个EMB的主导部分，负责分析和处理以及接收信号。

　　在EMB的结构中，制动盘与执行机构直接相连。它也是液压制动系统和EMB的最大区别。同时也是EMB零件比较集中的地方。一个完整的执行机构应该具备以下几个功能。

　　第一,体积小,结构紧凑。

　　第二,在EMB中有矩电机,可以提供驱动力。

　　第三,在EMB的结构中，具有直线运动取代圆周运动的功能结构。

　　第四，要有放大机构。

　　第五，内部应该设有位置转移器，以便更好的保证其性能。EMB的最终执行者是机械执行机构，来实现EMB的各部分功能。

　　四、执行结构的总体设计

　　汽车的制动系统与传统的液压制动系统原理是相同的。大部分设计都没有改变。除了传统的气压和液压被EMB中的机械执行机构和电动机取代。电动机的输出轴直接有执行机构相连,因此需要将输出转矩控制在一定的范围内。以此来实现车轮的放松情况。

　　1.减速机构

　　由于齿轮的减速器传动不大,其内部结构也比较容易设计和制造。不仅齿轮的传动就比较大,其结构形式比较多样化,而且设计与制造也相对困难。由于执行机构存在汽车内部,其空间与尺寸比较小。并且执行机构的最后输出力也是判断其性能的标准。所以就需要综合的考虑体积和尺寸以及转矩等三个因素。

　　2.转换机构

　　机械执行机构一个重要的组成部分就是转换机构。它的主要功能就是将转动的输入运动变成平动的输出运动。其主要形式有螺旋和齿轮以及齿条三种。由于受到加工的限制齿轮齿条不能够很好的获得传递准确性,不适合作为转换机构。螺旋的工作特点是适合速度不高和间歇性的场合。况且其传力稳定，因此适合选择螺旋作为转换机构。

　　每一个制动的执行机构都有其自己的控制单元。控制单元的控制信号则由中心控制提供。当然控制单元也会获得来自执行机构的反馈信号。

　　五、EMB发展中存在的问题

　　1.安全问题

　　EMB相对于传统的制动系统优势比较明显。不过由于其发展周期不够长,也存在许多需要解决的问题。例如在电源出现故障的过程中，制动系统该怎么运行？如果踏板模拟器出现问题应该如何处置？所以,更应该保证制动系统的稳定性和安全性。以此来对保险方面做出研究。

　　2.高温控制

　　由于高速制动在制动的过程中会产生大量的热量。因此，需要多次实验验证驱动电机以及其他部件在高温条件下的稳定性和工作性能。

　　3.加强抗干扰能力

　　电制动系统由于采用大量的电控技术,所以就不可避免的产生大量的电子电路。再加上车辆在外部暴露的地球磁场以及电磁场的环境中工作,这也就更需要加强制动系统的外界抗干扰能力。

　　4.能量的提供

　　驱动电机工作的过程中需要消耗大量的电能。这是对车辆使用12V电源的一个严峻考验。在不久的将来,将采取42V的电压为系统提供所需要的能量。

　　5.加强综合控制

　　目前EMB系统还需加强和其他现行车辆电控的配合。最好可以形成模块化和一体化的控制系统。对车辆能够进行综合控制。

　　6.降低成本

　　由于运用了大量的控制芯片传感器以及新技术。让目前制动系统的成本远远高于传统的液压液压制动系统。因此降低使用成本也是当前急需的问题。

　　六、EMB的研究方向

　　目前来看，EMB的技术还不够完善,还有很多技术方面的问题需要解决。其中需要研究的问题主要集中于以下几点：

　　1.电子元件器

　　对于耐高温的元件器研究主要从以下两个方面入手：

　　第一就是要着重于电子元件本身。提高其本身的稳定性和高温承受能力。

　　第二,就是要改良电子元件本身的散热能力。以此来提高整体的散热性能,让电子元件有更好的工作环境。

　　1.电子执行机构

　　已经有几家公司对电子执行机的设计方案提出了申请专利，由于执行机械中零件比较集中，结构复杂。所以如何巧妙的保证执行机构能够调节间隙。都是实际设计中存在的难点,也是未来要着重研究的方向。

　　2.控制算法

　　目前,在制动器的算法上主要有三种，分别是最优控制算法和滑模控制以及逻辑门控制算法。未来更好的发展EMB的贴点,我们还需要致力研究新的算法。

　　结语

　　综上所述,我们知道普通的制动系统是大不相同的。发展至今的常规制动系统，已经是很成熟的技术。然而随着人们生活质量的提高，对制动性能的要求也不断的加大。由于ESP、ABS、TCS以及ACC等功能不断的被应用到制动系统中。这也导致制动系统的机构更加的复杂，同时也增加了维修和配置的难度。最终汽车行业的制动系统被EMB取代。电子机械制动系统具有良好的发展前景。在国内，对制动系统地研究仍然一片空白。但是在国外,制动系统的研究已经步入正式轨道。因此,本文就结合电子机械制动系统的现状做了简要分析,希望通过本文的研究可以给相关技术人员提供参考，同时也希望我国的电力机械行业发展的更快、更好。

　                                                                    　陈新永

　                                                    　  (河南神火煤电股份有限公司永城476600)