分析电子机械式制动器(EMB)的原理及控制方法

的概述

1.1 概述的组成及原理。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。

1.2 EMB特点分析。与之前历代制动系统相比，电子机械式制动器有着无可比拟的显著优势。从结构上来看，EMB相对于传统控制系统少了很多部件，如液压管路和制动主缸，结构简单，便于装配和维修；从可靠性来看，EMB的结构采用模块化的形式，接口更加牢固，大大提高了制动可靠性；从精确性来看，EMB的电信号传输快速精确，大大优于传统机械系统，而时间的缩短，还可使得制动距离减小；从整体性能来看，EMB能轻易的与其他控制系统相配合，如ABS、ESP、EBD等，从而提高整体性能；从适应性来看，EMB能更容易更新升级，从而适应不同车型、环境等，简单快捷；从舒适性来看，采用EMB的汽车噪声更小，振动也较小，更为舒适。

当然，目前EMB也存在着很多不足之处，有很多问题需要解决。首先是该系统的电子电路的可靠性很差，从而使其易出现故障，电子元件的大量使用，既能使速度与效率提升，也会造成损坏时故障不易排除的问题；其次，从安全性方面来看，EMB能否适应真实行车环境下恶劣的内部工作环境，在高温环境中仍能正常运行，还需大量的模拟检验；而其抗电磁干扰能力的强弱也是一个重要的指标，因为在真实的行车过程中，电子电路需在复杂的条件下仍保持较高的可靠性是非常重要的；从经济上考虑，EMB由于采用大量先进的技术，使得其成本不可避免的远大于传统制动系统；最后，从车辆设计来看，EMB的执行机构会使得其他结构布置困难，从而影响车辆的整体性能。

2.控制方法分析

2.1 ABS+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髙汽车的制动性能。

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。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。

2.2 硬件在环技术分析。随着计算机技术的不断发展，大多数汽车厂商也在不断将仿真模拟等技术应用于汽车的设计制造上，硬件在环仿真技术成为了汽车工程师们的主要选择。该技术属于在线实时仿真的应用，用高速运行的实时仿真模型来代替真实环境下的汽车进行试验，并使其在真实模拟环境中运行，来尽可能的接近真实实验环境下汽车运行状态。这种方法可以将真实环境的种种细节及其带来的对汽车行驶的影响体现到实验中，同时，模拟车辆也会相应作出反应，使得实验与真实相差无几，但却大大节省了时间和人工成本，提升了效率。因此，可将其应用于EMB系统的开发和完善等有很大的作用。EMB硬件在环仿真试验台主要由电子制动踏、EMB控制执行系统、工控机、数据采集系统等组成，而汽车及道路情况则可用仿真软件通过建立数学模型来代替，大大降低了实验的硬件要求。

3.结论

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。

作者：张好运，李启迪(东北林业大学交通运输类车辆工程,黑龙江哈尔滨 150040)