机电一体化技术在汽车制动系统中的应用

2019-10-28杨卫国

时代汽车 2019年15期

杨卫国

摘要：自我国改革开放之后，社会经济得到迅速发展，在各行各业中都广泛应用到了机电一体化技术，使企业实现蓬勃发展，促进社会经济的进一步发展。在汽车制动系统中有效利用到机电一体化技术，在很大程度上推动汽车设计深化发展。下文分析了机电一体化的含义和特点，以及机电一体化技术在汽车制动系统中的应用背景和应用优势，探究了机电一体化技术在汽车制动系统中的应用。

关键词：机电一体化;汽车制动系统;应用分析

1 引言

社会经济迅速发展背景下带动了电子信息技术的发展，同时还使机电一体化技术得到提升进步，并且应用于各行各业中，使企业发展实现智能化和自动化，在很大程度上提升了生产效率和生产质量，确保经济效益和社会效益。在汽车制造业中的汽车制动系统也应用到机电一体化技术，使汽车内部的制动谢勇实现智能控制和智能操作，推动汽车制动系统智能化发展。下文将针对机电一体化技术在汽车制动系统中的应用展开分析探究。

2 机电一体化的含义和特点

2.1 机电一体化含义

机电一体化技术的综合性较强，有着广泛涉及内容，其中包括了信息技术、机械技术、传感测试技术、微电子技术、接口技術、电子电力技术和软件编程等技术。随着社会的发展，机电一体化技术得到了推广和应用，各行各业应用机电一体化技术使企业发展得到有效推动，增加了企业经济效益，使企业在激烈的市场环境中占据一定竞争力，还使机电产品的智能化程度得到提高[1]。

2.2 机电一体化特点

机电一体化技术有较高安全性，通过保护、检测还有报警程序的设计，在出现突发状况的时候可以迅速启动保护模式，避免以外事故出现。机电一体化技术还有明显数字化特性，生产性能的提高离不开高数字化的作用，使机械加工的精准度得到提升。同时还有很强的实用性，通过程序的快速编辑，然后利用数字化加工技术可以使机械加工效率得到提升，操作方便便捷有效[2]。此外，机电一体化技术有广泛应用范围，功能具有多样性，市场前景广阔。

3 机电一体化技术在汽车制动系统中的应用背景和应用优势

3.1 机电一体化技术在机电制动系统中的应用背景

汽车设计过程中必须具备制动系统，在早期研制汽车时，制动系统发展尚未成熟，而当时汽车设计也没有制动能力。虽然在后期发展过程中优化了汽车结构，使汽车具有制动能力，但是制动方式还是通过手动操作来实现，没有实现智能化，也没有便捷性，同时还没有完善的制动机制，缺乏制动系统有效性。随着时代发展，汽车种类和重量也不断增多，手动制动的汽车已经不能满足社会发展要求，从而研发出汽车制动系统，使汽车有紧急制动能力。随着对原有系统的不断改造和优化，液压制动系统被研发出来，并未在制造汽车和汽车发展中占有重要位置[3]。但是，液压制动系统不具兼容性和灵活性，不能有效与汽车自动化中枢控制系统进行同和，所以在汽车职工系统中应用到了机电一体化技术。

3.2 机电一体化技术在汽车制动系统中的应用优势

机电一体化制动系统主要通过电路来进行控制，在很大程度上使制动系统基本稳定性得到提高。在制动系统中，机制的控制不使用油液线，主要控制中心为中枢控制系统，从而为其提供制动指令。该系统的全面为Brake-By-Wier，简称为BBW。

机电一体化技术在汽车制动系统中的应用使系统有更快反应速度，可在第一时间执行使用者发出的指令，从而使制动距离得到缩短，进而提高系统使用安全性。维护系统也更加便捷，安装流程来说也相对简单，但是由于中枢系统控制机电一体化，所以要连接位数不多的电线路，繁琐的油路系统不需要加入。车体重量的减轻离不开设计影响，不仅延长使用寿命，还是汽车基本动能得到提高[4]。

此外，系统布局的灵活性也在应用机电一体化技术之后得到有效提高，因为不需要使用增压器输出压力，使得汽车运行系统刨除了增压系统，增加了汽车内部的布局空间。同时，制动踏板与人体力学设计更加符合，因为传统液压制动系统的制动他爸强度过高，生硬的踏板导致在实际使用过程中效果较高人体动力指数，要是长期使用还会使制动踏板出现松懈的问题，导致制动效果不佳，而机电一体化设计可以按照人体操作力度来针对制动踏板力度进行调节，进而将制动系统使用寿命延长[5]。同时，还提高了ABS系统兼容性，在踩下踏板之后不会有不必要的回弹振动产生，降低噪音。

4 机电一体化技术在汽车制动系统中的应用

4.1 BBW系统工作原理

汽车发出驻车制动信号的时候，通过踩踏制动脚踏板，在中央电控单元输入制动信号，然后电控机械制动控制单元会开启电机。旋转丝杆螺母沿着丝杆螺纹方向转动，紧密触碰着制动器活塞，使加速制动摩擦片出现挤压，并且挤压到制动盘上，这一系列反应主要是电机通过皮带驱动丝杆和斜盘齿轮来实现。当上述流程完成之后，密封圈变形问题会在挤压作用下产生，进而提高了电机电流，因此整个制动过程对电机电流的动态监测需要通过制动控制单元来实现，要是电路电流高于额定额度，那么电机的供给电流会被制动控制单元自动断开[6]。结束制动操作之后，要顺着丝杆放线将旋转螺母旋转回原来的地方，使活塞压力得到迅速释放，以及降低制动盘失衡度，促使活塞恢复原本状态，分开制动盘和摩擦片。

4.2 BBW系统结构

汽车全电路制动BBW系统可以分为车轮制动单位元、中央电子控制模块还有电子踏板单元着3个部分。

车轮制动单元：车轮制动部分主要有2个部分构成，制动执行器和制动执行器ECU。该单量单元进行制动和电子控制主要是通过电路的电力能量，功能电流信号和点电信号是由系统进行输出。预估系统制动夹紧力要利用电子转子的转角或者电流来进行，要是在预算系统夹紧力的时候，器件出现破损或者受到外界因素影响，除了此估算指标之外，还需要利用集成力和力矩传感器针对制动力矩或者系统制动力进行实时估算，才能使系统制动准确性得到提升[7]。

中央电子控制模块：BBW系统的主要控制部门就是中央电子控制模块，通过反应自制动踏板传达出的汽车制动信号，然后汽车制动的调节要利用制动器来进行，通过反应驻车信号以完成驻车制动。判定车轮的状况要通过分辨车轮传感器信号来进行，判断是否有打滑、抱死的问题出现，才好及时采取解决措施，控制车轮制动力采用制动来加以控制，才能有效预防驱动打滑和汽车抱死的问题。

电子踏板单元：BBW系统由全电路制动控制，传统液压制动系统的液压油、机械式传力结构、真空助力器都被摒弃，利用踏板模拟器转变踏板上力和速度，并以电信号的方式传输到中央处理器中。通过分析研究踏板模拟器的输入和输出等特性曲线，可以更进一步了解到汽车驾驶员的驾驶习惯，然后应用人体工程学技术，来提升汽车安全性和舒适性，从未使汽车的制动距离和制动速度也能得到提升。

4.3 BBW系統技术要点

4.3.1 系统执行能量需求

一般情况下鼓式制动执行器需要的功率为100W，盘式制动执行器需要的公路为1kW，经常使用的12V车辆电气系统不能使电气制动高功率要求得到满足，所以可以搭建42V电压系统，但是电压的升高会带来安全隐患，所以在实际设计过程中要考虑多方面的影响因素以及由于电压升高而带来的安全问题。

4.3.2 容错需求

由于BBW系统完全摒弃传统液压元件系统，所以后背执行系统是不具备独立性的。及时可以通过多种技术缓解容错系统安全性问题，但是还是要配置后备执行系统才是最根本办法。要是电子控制单元和节点等有问题出现，那么保持现有系统的完整性，然后以此为基础，利用启动装置后备系统来调整汽车运行。

4.3.3 抗干扰问题

在实际运行汽车的时候会有各类故障信号出现，所以汽车需要设置抗干扰控制系统。对称式和非对称式抗干扰控制系统是现阶段经常看到的抗干扰控制系统，其中对称式抗干扰控制系统分析制动信号主要是借助2个同样的CPU和相同的运算程序来进行，并且采取相关解决对策较为及时。非对称式抗干扰控制系统分析制动信号主要是借助2个不同的CPU和不同的运算程序来进行，并且及时应用相关的处理方法。

4.3.4 应用自动控制系统

BBW系统的汽车，主要应用了自动控制系统和机电一体化技术，使汽车精准定位的实时性得到提高，并且还能及时针对能耗进行补偿，汽车运行状态也能自动调节，进行使汽车运行安心性和效率都得到提高。

4.3.5 驱动技术的要求

在汽车BBW系统中，应用机电一体化技术主要是通过系统执行元件来满足汽车制动需求，当脚踏板将制动信号传送之后，通过传递电信号，控制系统可以实时接收制动信号并且发出制动指令，然后执行单元会接收到执行元件传递的制动指令，接着开始制动执行，与此同时，执行效果也通过制动执行返送回控制中心。

5 结语

通过上文的分析探究，我们知道机电一体化技术的综合性较强，安全性也相对较高，其数字化特性使生产性能提高，正是由于有诸多的优势，所以在汽车制动系统中得到应用，从而使汽车制动系统更加具有安全性，提升了运行效率，在很大程度上推动了汽车制造业的发展。

参考文献：

[1]吕烁.机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J].山东工业技术，2017（3）：174-174.

[2]万江云，李志武，刘果.机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J].科技创新与应用，2018，No.242（22）：165-166.

[3]王钱动.机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J].商情，2017（19）：207.

[4]陶文坚，孙华，崔宣.机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J].机械管理开发，2012（06）：107-108.

[5]赵德芳.试析机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J].机电信息，2013（18）：107+109.