汽车电子机械制动(emb)管控体系重要技术概述

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1、汽车电子机械制动(EMB)管控体系重要技术概述1绪论1.1研究的背景及意义传统的液压制动系统主要由制动踏板，制动主叙，真空助力器，制动轮叙，制动器等部分组成。当驾驶者探下制动踏板时，在真空助力器的助力作用下，将液压油通过液压管路从制动主叙压向制动轮叙，作用于制动塾块或者制动蹄，压向制动盘或者制动鼓，实现车辆的制动。电子机械制动系统（EMB)是一种全新意义上的制动系统，它彻底抛弃了传统的液压管路，用体积小，质量轻的电线线路来作为信号和能量的传导介质；用清洁环保的电能为整个制动系统提供能量；用响应快，效率高的电动机来驱动末端制动执行机构制动；用只接收控制信

2、号输入，位置可随意安放的电子制动踏板来检测操纵者的制动意图。由于电子机械制动系统的上述优点，它最终取代传统的液压制动系统已是大势所趋，这也是车辆智能化，最终实现无人驾驶的必经一步[4]。自1972年美国国家航空航天局(NASA，NationalAeronauticsandSpaceAdministration)推出线控飞行技术(Fly-by-B)在国外也才刚刚走出实验室，并应用于极少量概念车和跑车上。国内还基本处于理论研究阶段。1.2电子机械制动简介典型的电子机械制动系统主要由车载电源，电子制动踏板，基于时间触发的车载网络系统，制动力分配单元，制动力控

3、制单元，制动执行模块，和轮速传感器等少量实时监测车辆运行状态的传感器组成，如图1-1所示。其中，车载电源为整个EMB制动系统提供能量，电子制动踏板识别驾驶者的制动意图并产生适当的制动反力，模拟真实的路感。制动力分配单元根据电子制动踏板传来的制动信号和车身传感器传递过来的车辆运行状况分析并还原驾驶者的制动意图，并为各个车轮单独分配所需要的制动力。制动信号通过可靠的车载计算机网络传递到制动力控制单元。各个制动力控制单元根据制动力分配单元分配的制动力，驱动制动执行单元将车轮制动力控制在要求的范围。最大化的利用地面附着系数，实现最佳的制动效果。制动力控制单元和

4、制动执行单元组成一个完整的车轮制动力控制模块。它和车身传感器以及制动盘等部件一起组成一个闭环控制系统，根据制动力控制信号精确调节制动力，如图1-2所示。制动执行单元作为车轮制动力控制模块的核心组成部分，一般由力矩电机、传动装置和制动钳体三部分组成。其工作的基本原理为：力矩电机的高速低扭矩旋转输出通过减速增矩装置，转换成低速大扭矩输出，再通过运动转换装置，将旋转运动转换为直线运动，驱动制动钳对制动盘的夹紧和放松。由于减速增矩装置和运动转换装置的设计和配合直接决定制动执行机构的体积、制动效率和可控性等关系电子机械制动系统优劣的重大问题，各汽车大国均投入了大

5、量的资源进行研制，产生了两种最具代表性的方案。一种为无自增力式EMB系统，典型代表为ContinentalTeves公司的EMB，它采用行星齿轮与丝杠螺母组合，控制简单，制动过程稳定。但是由于所有的制动推力都由电机提供，加大了对驱动电机的功率需求，从而加大了电机体积和电能消耗。但由于采用了电机内置的设计方法，将电机转子和行星齿轮系的太阳轮设计为一体，将螺母轴颈从电机空心轴中穿过（如图1-3所示），极大地优化了整套机构的体积，使这种方案的推广成为了可能。2EMB控制系统总体设计2.1功能安全要求随着车辆上电子电气组件的增加，各种智能辅助驾驶系统的出现，系

6、统的复杂性在不断提高，各种系统故障和失效，瞬态干扰和硬件随机失效的可能性不断加大，各种召回事件层出不穷，不但影响企业形象，给企业造成重大的经济损失和声誉损失，同时极大的打击了用户对车载电子智能系统和极富前景的线控系统的信任。无论是政府，还是企业或用户都对车辆功能安全需求迫切。电子机械制动系统要想真正走入市场，满足它关乎生命财产安全的功能安全要求比满足它作为乘用车制动系统所需满足的性能指标更重要。《乘用车制动系统技术要求及实验方法》（GB21670--2008)明确规定，电控传输装置发生故障时，不应违背驾驶员意图而进行制动[54]。这里足以看出线控制动在

7、功能安全方面的重要性。一件在传统的液压、气动制动系统中看起来像天方夜谭的事情，在线控制动系统中却可能发生。目前，我国对于汽车电子功能安全方面还没有出台相关的国家标准，只能参考国际标准IS026262。此标准是由国际标准化组织根据汽车行业的特点，参照《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》标准，于2005年11月开始制定，历时6年，从2011年11月开始颁布实施。2.2制动性能指标明确功能安全要求和制动性能指标以后，就可以通过分解系统功能，分析各功能模块之间的联系，建立系统功能原理构架。进一步明确各功能模块的职责和界限。为随后功能模块到实体软硬件之间

8、的映射打下基础。通过分析不难得到，一套完整的电子机械制动系统应该包括制动意图识别模块、电源管理