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电子机械制动系统EMB简介的论文

电子机械制动系统EMB简介的论文电子机械制动系统（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。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。a.Bosch公司的EMB采用的是电机外置结构，而Siemens和Cont