汽车电子机械制动系统的分析

摘要：随着世界范围内的能源问题、环境污染问题影响力不断扩大，近年来国内外学界在新能源电动汽车领域开展了大量研究，汽车电子机械制动系统便是这类研究所关注的重要领域，基于此，本文就汽车电子机械制动系统的主要发展条件和要求展开分析，并对汽车电子机械制动系统的设计、汽车电子机械制动系统的优化分析进行了详细论述，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：汽车电子机械制动系统；电动汽车；动力学模型

引言

虽然近年来德国Bosch公司、清华大学搭建的电子机械制动试验台均收获了一定关于汽车电子机械制动系统的研究成果，但该系统本身仍存在的技术不足却使得其很难在短时间内真正进入市场，而为了加快汽车电子机械制动系统的研发速度与产业化应用步伐，正是本文就汽车电子机械制动系统展开具体研究原因所在[1]。

一、汽车电子机械制动系统的设计

（一）总体设计思路

当汽车电子机械制动系统检测到点火开关信号时，其就会自动开展静态自检并启动车辆，而行车过程中通过控制策略算法统合踏板位移、电子驻车开关、集电制动踏板开关等信号，即可在运算与判断下得出输出控制的目标值，而将这一目标值与控制量MCY单元实现结合，便能够完成高质量的电磁离合器、驱动电路等单元的控制，由此实现的转动到移动的转换便为活塞缸的刹车片提供了动力，汽车的高质量制动由此就得以实现[2]。

（二）机械设计

机械设计属于汽车电子机械制动系统设计的重要组成，这一设计在运行中主要负责转动到移动的转化、活塞的推进，刹车片由此才能够真正在作用力作用下服务于车辆制动。

（三）系统硬件设计

汽车电子机械制动系统硬件设计主要围绕驱动电路与控制电路两部分开展，其中前者可以细分为电磁离合器驱动控制电路与电机驱动控制电路，后者则由监控MCU与主MCU组成，控制电路由此才得以实现轮速信号、驻车中断信号、电机反馈电流信号等一系列输入信号的采集[3]。

（四）系统软件设计

汽车电子机械制动系统的软件设计需要得到三种算法的支持，即系统冗余控制算法、驻车制动控制算法以及常规制动控制算法，三种算法也可以称得上是其软件设计的核心[4]。

二、汽车电子机械制动系统的优化分析

本文基于simulink软件与上文研究对电子机械制动系统开展了仿真分析，这一分析便能够为设计的优化提供支持。

（一）车况信息选择

仿真分析开展前首先需要确定具体的车况信息选择，因此本文选择了BJ1041货车作为研究对象，这一货车的主要参数为总质量为3074kg、质心高度为0.95hg/m、质心到前轴距离为1.947a/m、质心到后轴线距离为1.253b/m、前后轴的制动力分配比为为0.38。

（二）动力学模型建立

在汽车电子机械制动系统的仿真分析中，这一分析首先需要建立整车动力学模型、轮胎模型以及制动系统模型。

1.整车动力学模型

考虑到研究重点整车动力学模型的建立忽视了空气阻力、侧向风、轮胎弹性阻尼等方面的影响，本文将汽车视作一个刚体，图1为研究建立的1/2整车受力模型，该模型假设车辆行驶在无风路面上。结合圖1可得出制动微分方程，即：

上述模型包含了汽车质量、车速、时间、车轮地面制动力与附着系数等内容，结合该模型便能够求出力矩及旋转运动微分方程、汽车在车轮抱死拖滑时的运动方程，图2为由此得出的整车动力学模型。

2.轮胎模型

轮胎模型的建立需要得到魔术公式的支持，这一公式在三角函数公式支持下能够实现轮胎实验数据的拟合，纵向摩擦系数、曲率因子、曲线形状因子等均属于魔术公式 的重要组成，由此即可建立轮胎模型。

3.制动系统模型

制定系统模型的建立需要结合制动器的制动力矩， 便可用于制动力矩的计算，这一计算需要应用制动效能因数、制动气室膜片面积以及制动器的工作效率，其中的效率取0.85，由此即可确定传递函数 ，最终可得 ，结合该函数便可以开展制动系统模型的建立。

（三）仿真分析

结合仿真分析得出以下几点结果：（1）车轮抱死导致减速度不变。在对车速与前、后轮变化展开的分析中不难发现，无论是前轮还是后轮，二者均在短时间内降为0，前轮与后轮的轮速则在其后匀降至0，由此可见本文研究电子机械制动系统的可靠性与实用性。（2）制动所需时间与距离。结合制动距离变化可得出电子机械制动系统的完全制动需要耗时3.5s，移动的距离则为42.16m，由此可见该制动系统的性能。（3）稳定性分析。通过分析电子机械制动系统在应用中的纵向附着系数与滑移率变化，可以发现其利用附着系数最大为0.9，且该系数受滑移率影响，0.9的附着系数正对应0.72的滑移率。总的来说，仿真分析证明了本文研究的电子机械制动系统的实用性、可靠性以及稳定性。

三、结论

综上所述，汽车电子机械制动系统在我国未来汽车工业发展中将占据重要地位。而在此基础上，本文涉及的总体设计思路、系统硬件设计、系统软件设计、动力学模型建立、仿真分析等具体内容，则证明了研究的实践价值。

参考文献：

[1]武文娟，陈俊武.汽车电子机械制动系统执行机构的优化设计[J/OL].中国设备工程，2016，15（11）：238+245.

[2]陈东强，温佐礼.汽车电子机械制动系统的研究[J].科技创新导报，2017，14（11）：129+131.

[3]张柯.电动汽车电子机械制动系统的研究与设计[J].橡塑技术与装备，2016，42（02）：98-100.

[4]荆志远.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].科技风，2015，（18）：37.

作者简介：何薇（1990-），女，汉，四川遂宁市人，助教，学士，主要研究方向为汽车制动系统。