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电子机械制动系统EMB简介的论文

来源:免费论文网 | 时间:2019-09-17 11:56:56 | 移动端:电子机械制动系统EMB简介的论文

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电子机械制动系统EMB简介的论文 本文简介:电子机械制动系统(ElectromechanicalBrakingSystem),简称为EMB,与常规的液压制动系统截然不同。传统的液压制动系统发展至今,己是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的不断提高,防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制程序(ESP)、主动避撞技

电子机械制动系统EMB简介的论文 本文内容:

  电子机械制动系统(ElectromechanicalBrakingSystem),简称为EMB,与常规的液压制动系统截然不同。传统的液压制动系统发展至今,己是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的不断提高,防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制程序(ESP)、主动避撞技术(ACC)等功能逐渐融入到制动系统中,越来越多的附加机构安装于制动线路上,这使得制动系统结构更加复杂,也增加了液压回路泄漏的隐患以及装配、维修的难度。因此结构更简捷、功能更可靠的电子机械制动系统(EMB)最终取代传统的液压制动系统己经成为汽车行业的共识。

  1EMB的优越性

  EMB以电能作为能量来源,由电机驱动制动垫块,由电线传递能量,数据线传递信号,它是线制动系统(Brake-by-wire)的一*种形式。电子机械制动是一种全新的制动理念,它简洁的结构、高效的性能极大地提高了汽车的制动安全性。相对传统的液压制动系统,EMB具有以下主要优点。

  a.机械连接少,没有制动管路,结构简洁,体积小。

  b.载荷传递平稳、柔和,制动性能稳定。

  c。采用机械和电气连接,信号传递迅速,反应灵敏,“路感”好。

  a.传动效率高,节省能源。

  b.电子智能控制功能强大,可以通过修改ECU中的软件,配置相关的参数来改进制动性能,易于实现ABS、TCS、ESP、ACC等功能。

  c。模块式结构更加整体化,装配简单,维修方便。

  d.利于环保,没有液压制动管路和制动液,不存在液压油泄漏的问题,EMB系统没有不可回收的部件,对环境几乎没有污染。

  1EMB的发展和现状

  历史上,EMB首先应用在飞机上,现在正处于向汽车领域应用的研究和改进阶段。EMB与常规的液压制动系统截然不同,它的供能、执行和控制机构全部需要重新设计,特别是执行机构,由电机驱动,要实现将转动转化为平动、减速增矩等功能,是EMB中机械零件集中的部分。从20世纪90年代起,一些著名的汽车电子零部件厂商陆续开始了与EMB相关的研究,从发表的专利来看,现在Bosch、Siemens和ContinentalTeves公司己经取得了部分研究成果,但仍然只是处于研制试验阶段,并无批量装车产品进入市场,只有部分研究人员做过一些系统仿真、装车试验等工作,申请的专利也比较零散。在国内,目前也只有清华大学刚刚开始了一些对电子机械制动系统的研究。

  2EMB的原理和工作方式

  图1为一4轮机动车电子机械制动系统的结构简图。它有4套制动执行机构,每一套执行机构都包括力矩电机、制动器外壳和制动垫块。它们作为一个整体将制动力施加在制动盘上。

  每一个制动执行机构都有自己的动力控制单元,而动力控制单元所需的控制信号(如制动执行机构应该产生的力矩),由中心控制模块来提供。控制单元同样也从执行机构获得反馈回来的信号,如电机转子转角、实际产生的力矩、制动垫块和制动盘的触点压力等。中心模块通过不同的传感器(如制动力传感器、踏板位移传感器、轮速传感器等)获取自己所需的变量参数,识别驾驶员的意图,经过处理后发送给每一个车轮,以此来控制制动效果。

秒速快三  而驾驶员的意图来自制动踏板单元,它包括制动踏板、踏板位移传感器、踏板力传感器和踏板力模拟机构。其中踏板位移传感器和力传感器并不是必须同时存在的。

  由图1可以看出系统中分为前轴和后轴两套制动回路A、B,每一套回路都有自己的中心控制模块和动力源,此处为蓄电池Batl和Bat2。两个中心控制模块相对独立工作,同时也通过双向的信号线互相通讯,在这种结构下,可以做到当其中某一套制动线路失灵或出现故障时,另外一套线路可以照常工作,保证制动的安全性。图1中带有箭头的代表数据传输线,箭头表示了数据传输方向。

  1EMB执行机构的典型结构

  电子机械制动系统中的执行机构是与制动盘直接相连的部分,是EMB与液压制动系统差别最大的部分,也是EMB中机械零件的集中部分。

  一个典型的执行机构应该:①结构紧凑、体积小巧;②有提供驱动力的力矩电机;③具有把圆周运动转化为直线运动的机构;④具有力的放大机构;⑤为保证更可靠的性能,最好在内部设有力或位移等传感器。

  现在已经有Bosch、Siemens和ContinentalTeves三家公司取得了各自的研究成果,并申请了一系列的专利。其中ContinentalTeves公司己经有了比较成型的试验品。表1为上述三家公司己经发布的关于EMB的专利情况。

  1几种执行机构的对比

  EMB的科研现在只是处于一个起步状态,所以并没有约定俗成的EMB系统。这几家公司的EMB执行机构结构框架基本一样,都是针对盘式制动器开发的,都具有把圆周运动转化为直线运动的机构,具有减速增矩机构和行星齿轮机构,不同之处主要有以下几点。

秒速快三  a.Bosch公司的EMB采用的是电机外置结构,而Siemens和ContinentalTeves公司采用的都是电机内置结构,把电机的定子和转子与其他零件结合在一起。这种布置方式能够使结构更紧凑,体积更小巧,但同时也增加了结构的复杂性,可以说各有利弊。

  b.Bosch公司研制的EMB内部都含有电磁离合器,但是电磁离合器的作用不尽相同,经历了一个结构由复杂到简单,功能由简单到复杂的过程。Bosch公司以前的专利中,只包含一*个行星轮系,但为了实现相应的功能增加了许多附属机构。采用了两个电磁离合器和两个行星轮系后,工作方式变得更加清晰,功能更加多样,相比之下更为先进和成熟。

  C。Siemens公司的EMB采用了增力杜杆结构,还具备间隙自动调整功能。这种制动盘和制动垫块的间隙自动补偿方式是其特有的结构,完全是由执行机构本身的机械结构自动实现的。Siemens公司的EMB内部还带有环形压电式力传感器和位移传感器,用来测量心轴移动的轴向距离,工作性能更为可靠。

  d。这几家公司的EMB都采用了不同的间隙磨损调整方式。ContinentalTeves公司采用的是一*种智能控制方式,通过内部的电子控制单元控制间隙大小,从可靠性来说能最恰当地调整磨损后制动盘和制动垫块的间隙;Siemens公司采用的是机械调整机构,可靠性次之;而Bosch公司的EMB并没有特殊设计的间隙调整机构,因此使制动器的结构相对简单。

  2结论

  电子机械制动系统有着传统液压制动系统无法比拟的诸多优势,在未来最终取代液压制动系统己经成为汽车业界的一个共识。目前发展EMB需要解决的难题主要有以下几个。

  a。力矩电机的设计。在制动时,当制动垫块和制动盘接触后,EMB中的力矩电机将工作在“憋死”这样的恶劣工作条件下。EMB不仅要求电机性能优越、反应迅速、可以提供足够大的力矩,而且必须结构紧凑、体积小巧、能够安装在狭小的制动空间内,还需要在冷、热、泥水、电磁干扰等恶劣环境下能够可靠工作。

  b.制动执行机构的设计。执行机构中的机械零件较多,结构复杂,如何有效地传递转矩,增大转矩,并且保证体积小巧是一个难题。

  c。成本的降低。有效降低EMB中的力矩电机成本,将会更快推动EMB的发展和应用。

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