本文關(guān)鍵詞：電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)執(zhí)行器建模與試驗(yàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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LinYi(爜牉牏牐牏牕牋爤牕牞牠牏牠牣牠牉牗牊爴牉牅牎牕牗牓牗牋牪)﹢┈┉┇┉Theelectromechanicalbrakingsystem,ponentsasitsactuator,whichtakestheplaceofconventionalbrakeactuatorliquidorairpressure,isanewconceptionofbrakingsystem.positionandworkingprinciplesofelectromechanicalbrakingsystem,andthestructuresofbrakeactuatorwereintroduced.Themathematicmodelsofthebrakeactuatorwerebuilt,andatestoftheprototypeofbrakeactuatorwasperformed.┎┌┄┇┈ Electromechanicalbrakingsystem,Brakeactuator,Mathematicmodel收稿日期:2006 05 22沈沉北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院博士生副教授(遼寧省交通高等專科學(xué)校),100081 北京市王軍北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院副教授林逸北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院教授引言目前關(guān)于汽車制動(dòng)的研究主要集中在制動(dòng)控制方面,包括制動(dòng)控制的理論、方法以及采用的新技術(shù)。隨著電子科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了更加高效、節(jié)能的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(electromechanicalbraking,簡(jiǎn)稱 EMB)。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)變傳統(tǒng)液壓或氣壓制動(dòng)執(zhí)行元件為電驅(qū)動(dòng)元件,便于實(shí)現(xiàn)線控制動(dòng)(brakebywire),是一種全新的制動(dòng)理念。由于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可控性好、響應(yīng)速度快,電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)極大地提高了汽車的制動(dòng)安全性能,顯現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。本文對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行仿真分析,并進(jìn)行了原理機(jī)的試驗(yàn),得到了電子踏板輸出與執(zhí)行器輸出力之間的關(guān)系。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的組成汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)系統(tǒng) ECU、車輪制動(dòng)模塊和電子踏板模塊等組成,圖 1為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制框圖[1]。圖 1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制框圖Fig.1 ControlstructureofEMBsystem 制動(dòng)系統(tǒng)﹦﹤制動(dòng)系統(tǒng) ECU 接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào),控制制動(dòng)器制動(dòng);接收駐車制動(dòng)信號(hào),控制駐車制動(dòng);接收車輪傳感器信號(hào),識(shí)別車輪是否抱死、打滑等,控制車輪制動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)防滑;制動(dòng)系統(tǒng) ECU 還將對(duì)系統(tǒng)的電源進(jìn)行管理,分配電流;同時(shí)兼顧車輛其他系統(tǒng)的控制。車輪制動(dòng)模塊車輪制動(dòng)模塊是整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,也是系統(tǒng)的執(zhí)行元件,由車輪制動(dòng)執(zhí)行器、車輪制動(dòng)執(zhí)行器控制器等組成。制動(dòng)模塊采用電力制動(dòng)、電子控制,有兩個(gè)輸入:即控制電信號(hào)輸入和供能電流輸入,制動(dòng)執(zhí)行器控制器接收控制信號(hào)來(lái)控制制動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)的輸出力矩和旋轉(zhuǎn)方向,以產(chǎn)生動(dòng)力并能改變其大小。電子踏板模塊電子踏板模塊可產(chǎn)生與踏板轉(zhuǎn)角成比例的踏板反力,并將作用在踏板上的力和速度轉(zhuǎn)為電信號(hào),傳給制動(dòng)系統(tǒng) ECU�？删幊痰闹苿�(dòng)系統(tǒng) ECU 將控制電流輸入到制動(dòng)執(zhí)行器模塊,控制其輸出所需的制動(dòng)力,有效地提高了制動(dòng)響應(yīng)速度,改進(jìn)了車輛的制動(dòng)性能。制動(dòng)系統(tǒng) ECU 根據(jù)電子踏板模塊傳感器的位移和速度信號(hào),并且結(jié)合車速等其他傳感器信號(hào),向車輪制動(dòng)模塊的制動(dòng)執(zhí)行器控制器發(fā)出指令,制動(dòng)執(zhí)行器控制器再向電動(dòng)機(jī)發(fā)出信號(hào)控制其電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角,進(jìn)而產(chǎn)生需要的制動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)駕駛員要求的制動(dòng)效果。圖 2 電子機(jī)械盤(pán)式制動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 DiscbrakeactuatorofEMB1.制動(dòng)鉗 2.摩擦片 3.行星輪 4.定子 5.轉(zhuǎn)子 6.壓力傳感器 7.滾珠絲杠副 8.推桿 9.制動(dòng)盤(pán)電子機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的差別主要是:在電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中,電源代替了液壓源,機(jī)電作動(dòng)器代替了液壓作動(dòng)裝置,制動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生,大小受電子控制器的控制。以浮動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)器為例,圖 2為電子機(jī)械盤(pán)式制動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)圖。該執(zhí)行器采用了電動(dòng)機(jī)內(nèi)置的結(jié)構(gòu),它的最大特點(diǎn)就是模塊化,整個(gè)機(jī)構(gòu)又可分為:驅(qū)動(dòng)部分,永磁無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī);一級(jí)減速部分,行星齒輪減速器;滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)部分,把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成絲杠的直線運(yùn)動(dòng)[2~4]。數(shù)學(xué)模型電動(dòng)機(jī)模型車輛制動(dòng)時(shí),制動(dòng)執(zhí)行器中的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)有:①在制動(dòng)踏板信號(hào)的控制下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),并驅(qū)動(dòng)行星減速器及滾珠絲杠副,使絲杠平動(dòng),以消除整個(gè)機(jī)構(gòu)各部件間的間隙及制動(dòng)盤(pán)與摩擦片間的間隙,此時(shí)電動(dòng)機(jī)外部負(fù)載很低,主要是各部件間的摩擦阻力和制動(dòng)器回位彈簧力。②當(dāng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的間隙消除后(制動(dòng)鉗與制動(dòng)盤(pán)接觸后),電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第 2種工作狀態(tài),此時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的堵轉(zhuǎn)力矩經(jīng)行星減速機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠副在制動(dòng)器上形成制動(dòng)壓力,進(jìn)而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。③解除制動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),絲杠回位,并進(jìn)行制動(dòng)器間隙的自調(diào)整。在第 1、3工作狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)主要進(jìn)行位置控制和調(diào)速控制,電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型與普通的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型相同,本文不再敘述。由于制動(dòng)鉗與制動(dòng)盤(pán)接觸后,電動(dòng)機(jī)將處于“堵轉(zhuǎn)”工作狀態(tài),制動(dòng)執(zhí)行器中的電動(dòng)機(jī)可選用永磁無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī)。文獻(xiàn)[5]提出了電動(dòng)機(jī)連續(xù)堵轉(zhuǎn)時(shí),堵轉(zhuǎn)力矩與輸入電流之間關(guān)系的計(jì)算公式爴爣=955爦牉爤牑(1)其中爦牉=(爺0-爤0爲(wèi)牃)燉牕0 (2)式中爴爣——連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩爦牉——反電勢(shì)系數(shù),定義為單位轉(zhuǎn)速下的反電勢(shì)值爤牑——連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流爺0——空載電壓爤0——空載電流爲(wèi)牃——電樞電阻牕0——空載轉(zhuǎn)速選用某永磁無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表 1所示。表 永磁無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī)參數(shù). ┇│┉┇┈┄┅┇│┃┃┉┇┊┈━┈┈﹥﹤┉┄┇┆┊│┄┉┄┇參數(shù)空載電壓燉V空載電流燉A電樞電阻燉Ω空載轉(zhuǎn)速燉rmin-1數(shù)值 24 0.575 0.850 227將表中數(shù)值代入式(2),則反電勢(shì)系數(shù)爦牉=0104 (3)對(duì)該電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行堵轉(zhuǎn)試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果如表 2。對(duì)表 2中數(shù)據(jù)進(jìn)行插值擬合并結(jié)合式(3),對(duì)13第 8期沈沉等:電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)執(zhí)行器建模與試驗(yàn)式(1)中的功率、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換常數(shù)進(jìn)行修正,得到修正后的永磁無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī)連續(xù)堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電流間關(guān)系的計(jì)算公式爴爣=489爦牉爤牑(4)表 電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)堵轉(zhuǎn)力矩與輸入電流測(cè)試數(shù)據(jù). ┈┉┃┉┄┉┄┇┆┊┃┃┅┊┉┊┇┇┃┉┌━┇

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