電動汽車電子機械制動系統的研究與設計

張柯

（西京學院，陜西 西安 710123）

電動汽車電子機械制動系統的研究與設計

張柯

（西京學院，陜西 西安 710123）

在傳統的汽車電子機械制動系統中，通常是采用液壓制動的方式，隨著社會市場經濟的發展，各項技術都有了快速的進步與發展，線動控制技術在汽車電子機械制動系統中的應用越來越廣，將其應用于電動汽車電子機械制動系統中，能夠有效的提升系統的可靠性，本文就主要對電動汽車電子機械制動系統的研究與設計開展簡單分析。

電動汽車；電子機械制動系統；研究與設計

相對于傳統的液壓制動技術，在電動汽車電子機械制動系統中應用線控技術，其中所采用的電子制動踏板能夠很好的避免制動過程中踏板出現抖動現象，這使得汽車制動過程中的舒適性大大提升，同時也有利于發動機負載損害的降低，總的來說其具有穩定性能高、效應速度快、成本低、操作簡單等諸多的優點，這使得其在電動汽車中應用范圍越來越廣，開展其系統設計的研究具有非常重要的意義。

1 電動汽車電子機械制動系統的總體設計

本次研究中所設計的電動汽車電子機械制動系統主要有：控制驅動單元、機械手剎拉桿、電制動器、輪速傳感器、電子駐車開關、電子制動踏板幾個部分組成。

其工作原理主要為：當系統中的控制驅動單位檢測到點火開關信號時，系統就會自動的開展靜態自檢，然后車輛啟動，在其速度超出10 km/h之前，系統會自動的開展動態自檢，駐車制動或者是行車制動的過程中，其控制驅動單元主要是通過電子駐車開關信號、踏板位移信號、集電制動踏板開關信號結合控制策略算法，來進行相關的運算與判斷，最終得到輸出控制的目標值，電磁離合器、驅動制動電機、驅動電路控制等單位都是通過控制量MCU控制單元結合目標值來進行控制的，電制動器制動力的保持是由電磁離合器通過機械自鎖機構來實現的，制動電機中的控制驅動單元能夠在扭矩的作用之下，實現轉動到移動的轉換，從而產生一個作用于活塞缸的推力，活塞缸又會給剎車片一個推力，該推力作用于制動盤上會產生一個有效的夾緊力，通過該夾緊力就能夠實現汽車的制動。

2 電動汽車電子機械制動系統機械設計

電動汽車電子機械制動系統中的執行機構就是電子機械制動器，其是該系統中一個非常重要的組成部分，其主要由：制動卡鉗、剎車盤、剎車片、制動電機、減速齒輪、電磁離合器、非自鎖滾珠絲杠等部分共同組成。

在該系統運行的過程中，制動電機會對減速齒輪產生一個驅動作用，該減速作用會帶動同軸的滾珠絲杠，使其順利完成從轉動到移動的轉化，完成轉化之后會對活塞產生推進作用，從而將該作用力作用于剎車片，再通過對剎車盤的擠壓使其產生一個夾緊力，應用該夾緊力實現車輛制動的作用；但是若制動電機的輸出處于關閉狀態，在剎車盤的反作用力之下，非自鎖機構會出現自動反退的現象，導致夾緊力出現自動卸載現象，為了能夠成功保持住制動力，系統中就應用到了電磁離合器，其分別與電機輸出軸及制動卡鉗進行固定，一旦給電磁離合器通電，就會實現電機輸出軸與制動卡鉗的吸合，成功將制動電機輸出軸端鎖死，反之，若電磁離合器斷電，那么就可以順利將其釋放。

3 電動汽車電子機械制動系統軟硬件設計

3.1 系統的硬件設計

本次研究中所設計的電動汽車電子機械制動系統的硬件部分主要由驅動電路與控制電路兩部分組成。其中驅動電路主要由電磁離合器驅動控制電路與電機驅動控制電路兩部分組成。

控制電路主要是由：監控MCU與主MCU兩部分組成，其主要功能是進行電機反饋電流信號、輪速信號、踏板位移信號、駐車中斷信號、踏板中斷信號、點火信號等一系列輸入信號的采集工作。在其開展工作的過程中，監控MCU與主MCU會通過驅動控制電路來實現驅動電磁離合器及驅動制動電機的控制與驅動。在硬件設計的過程中，主MCU與從MCU需要通過模擬開關來實現電磁離合器的輸出控制、電機的輸出控制，并要能夠實現一些信號的采集工作，因此其硬件選擇給32位處理器MPC5604、8位處理器MC9S08DZ128，其中2路制動踏板信號與1路駐車信號的采集是通過2路模擬開關來實現，而4路電磁離合器及4路制動電機的控制是通過16路開關信號來實現，由監控MCU來實現切換仲裁控制，通過SPI通信來實現主MCU與從MCU之間的相互監控，在實際的運行過程中，一旦主MCU出現了故障，監控MCU會通過模擬開關來實現各個通道開關之間的切換，其會將控制權接管，并進行電制動器執行器的控制以及部分型號的采集，主MCU與從MCU可以通過整車CAN通信接口來獲得相關的信息，也可以在系統發生故障時通過整車CAN網絡將相關的故障報警信息發送給儀表控制單元，從而有效實現故障報警。

3.2 系統的軟件設計

在開展系統軟件設計的過程中，主要應用到的三種控制算法，分別是：系統冗余控制算法、駐車制動控制算法及常規制動控制算法，對各種算法進行簡單介紹。

（1）系統冗余控制算法主要是應用監控MCU與主MCU相結合的方式來有效的實現冗余控制，也就是說主MCU與從MCU之間的相互監控是通過SPI通信的方式來實現，其能夠在事先設置好所要發動的數據內容，系統在接受到相關數據之后，判定是否為事先設定好的數據，如果證實為事先設定好的數據，就判定會系統運行良好，但是若所接收到的數據與事先設定好的數據存在偏差，則判定系統出現了相應的故障。若運行過程中主MCU發生了故障，那么監控MCU會在接收到相應信號之后，將故障報警按鈕啟動，并要對模擬開關進行切換，從而將駐車制動及常規的控制權予以接管，保證系統運行的安全性。

（2）駐車制動控制算法：其首先需要完成發動機轉速信號、點火開關信號、離合器踏板位移信號機制動踏板信號的采集，并且要通過對所采集到的各種信號來進行分析，來判斷出汽車是處于駛離狀態還是駐車狀態，其在制定駐車制動操作之前，需要對汽車的駛離狀態、駐車狀態、手動駐車按鈕開關等信號予以綜合的分析，在得出正確的判斷結果之后，再開展輔助駛離、自動駐車、手動駐車等一些駐車制動算法控制。

（3）常規制動控制算法：該算法中需要根據制動踏板的位移情況來對駕駛員的制動意圖進行準確的判斷，在對制動踏板的位移信號進行采集之后，結合前后制動器制動力分配比例、電子制動踏板位移、整車踏板位移等的分配比例，來對前后輪的制動力進行合理分配，并要開展制動電機輸出扭矩的計算，在開展制動電機輸出扭矩計算的過程中，需要綜合的考慮制動效率及電制動器減速比的計算效果，并且需要根據電機輸出扭矩曲線及電機堵轉電流來進行電機堵轉電流的計算，PID電流閉環控制的目標電流值是通過電流閉環控制算法來實現，也就是說結合反饋的實際電流值及目標電流值來實現閉環條件，只有在目標值與反饋值的誤差到達一定的精度范圍之后，才能開展下一個常規的閉環控制。

4 電動汽車電子機械制動系統測試

在開展電動汽車電機機械制動系統測試的過程中，為了保證測試結果的準確有效性，應用新型的輔助測試板與電制動試驗臺來開展測試，主要是對其進行動態測試，測試結果表明，該電動汽車電子機械制動系統具有減速度小、制動時間長、制動距離小等特點，這主要是因為制動力與制動電機比較小，使得其所加載的負載值也比較小，這會導致滑移率、車速、制動力等隨著踏板位移的變化而變化，制動力的大小也會隨著踏板位移的變化表現出平滑變化的趨勢，由于還沒有對系統開展ABS測試，所以系統的滑移率顯示為0。

5 結束語

與傳統的液壓制動相比，電動汽車電子機械胸具有反應速度快、操作方便、成本低、可靠性高等諸多優點，這使得其應用范圍越來越廣，隨著各項技術逐漸趨于成熟，其將會逐漸取代傳統的液壓制動系統，本文就主要對該系統的總體設計、機械系統設計、軟硬件設計及系統測試開展了簡單分析，這對于實際的電動汽車機械制動系統的研究與設計具有一定的參考價值。

［1]荊志遠. 汽車電子機械制動系統設計與仿真［J］. 科技風，2015（9）.

［2]王奎洋，唐金花. 電子機械制動系統執行機構的分析與設計［J］. 江蘇技術師范學院學報（自然科學版），2008（6）.

［3]彭閃閃，趙雪松，時培成. 基于復合制動的電動汽車制動能量回收系統設計［J］. 井岡山大學學報（自然科學版），2015（7）.

（P-02）

天津大學開發出連續式制備氫化丁腈橡膠的射流閃蒸凝聚釜

天津大學開發出一種連續式制備氫化丁腈橡膠的射流閃蒸凝聚釜，主要包括帶有夾套的筒體、電機傳動攪拌裝置及文丘里射流裝置；帶有夾套的筒體上封頭連接電機傳動攪拌裝置；筒體下封頭連接文丘里射流裝置。文丘里射流裝置通過冷卻水進口管平臺，冷卻水出口管平臺將冷卻水進口管和冷卻水出口管固定在下封頭；文丘里射流器筒體及與其焊接的環管和冷卻水環管靠冷卻水進口接管和冷卻水出口接管固定在下封頭之上；在底座上安裝有蒸汽噴嘴和熱水噴嘴；蒸汽接管水平直接插入底座外側管中，與冷卻水進口接管冷卻水出口接管平面相垂直。采用該裝置提高了溶劑汽化的速率及蒸汽的有效利用率；實現連續凝聚工藝，操作簡便，凝聚時間短，有利于橡膠凝聚的大規模生產。

燕豐 供稿

堿減量加工排液資源化制備多功能橡膠助劑的方法

江蘇愛特恩東臺新材料科技有限公司開發出一種堿減量加工排液資源化制備多功能橡膠助劑的方法。堿減量廢水依次經過平流式沉淀池、活性炭過濾器后，進入酸析池，邊攪拌邊加入硫酸或鹽酸，待廢水呈酸性時，析出對苯二甲酸。在反應釜中，加入該對苯二甲酸和硬脂酸，加水和氫氧化鈉使對苯二甲酸和硬脂酸溶解為其鈉溶液，加入氯化鋅溶液，此時結晶析出對苯二甲酸鋅和硬脂酸鋅的混合晶，離心產品經過濾、洗滌、烘干，即得多功能橡膠助劑成品。該方法以堿減量加工廢水為原料，在制備新型橡膠助劑的同時，減少了廢水的排放和實現了資源化再利用，具有顯著的經濟效益和社會效益。

燕豐 供稿

中海洋開發出微波強化微電解組合氧化處理橡膠助劑廢水新方法

中國海洋石油總公司開發出一種微波強化微電解組合氧化處理橡膠助劑廢水的方法。將廢水預先進行氧化處理后進行微電解處理，將橡膠助劑廢水中的有機物進行開環斷鏈后，再進行微波輻照，利用微波的電磁效應強化微電解及氧化的處理效果，同時微波的熱效應使廢水快速升溫，溫度的升高加快了氧化反應速度，不僅利于有機物的分離，而且加快后續絮凝反應，減少了廢水的污泥總量。

該方法將多種工藝進行逐級組合，進行橡膠助劑廢水處理，實現了比較低成本地處理該類廢水的達標排放。

燕豐 供稿

Research and design of electronic mechanical brake system for electric car

U463.5

1009-797X（2016）02-0098-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.038

張柯（1992-），男，學歷：本科，西京學院機械設計制造及其自動化專業，2012級本科畢業生，研究方向為機械設計制造及其自動化。

2015-12-18