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拖拉机电控机械式自动变速器电控系统设计研究拖拉机电控机械式自动变速器电控系统设计研究摘要：拖拉机是农业机械中的重要组成部分，而自动变速器又是拖拉机的核心部件之一。
本文通过对拖拉机电控机械式自动变速器电控系统进行设计研究，以提升拖拉机的工作效率和操作便利性。
1. 引言随着农业机械化的不断进步，拖拉机作为农业生产中的主力军，其性能和功能要求也不断提高。
自动变速器作为拖拉机传动系统的核心部件，其效率和可靠性直接影响着拖拉机的工作质量和效率。
因此，设计一套高效、可靠的电控机械式自动变速器电控系统对于提升拖拉机的工作效率和操作便利性至关重要。
2. 变速器电控系统的基本原理拖拉机自动变速器电控系统主要由变速器传感器、控制电路、执行机构和显示装置等组成。
其中，变速器传感器通过获取拖拉机车速、油门开度和制动踏板等参数的信号，并将其转化成电信号。
控制电路接收来自传感器的信号，根据预先设定的控制策略，发出指令给执行机构，实现变速器的自动换挡和换程。
显示装置用于显示拖拉机的车速、挡位和工作状态等信息。
3. 系统设计与开发3.1 变速器传感器设计通过安装车速传感器、油门传感器、制动踏板传感器等设备，准确获取拖拉机的车速、油门开度和制动踏板状态等参数，并将其转化成电信号。
传感器的设计要考虑其耐久性和可靠性，以适应恶劣的工作环境。
3.2 控制电路设计控制电路是电控系统的核心部分，其主要功能是接收传感器的信号，并根据预设的控制策略来控制变速器的换挡和换程。
在设计过程中，需要考虑控制电路的稳定性、可靠性和实用性，确保其能够适应各种工作条件和负荷要求。
3.3 执行机构设计执行机构是控制电路的输出部分，主要负责接收电控系统的指令，并通过电动、气动或液压等方式实现变速器的换挡和换程。
执行机构的设计要考虑其快速响应、稳定可靠，以确保变速器能够准确、迅速地实现自动变速。
3.4 显示装置设计显示装置用于显示拖拉机的车速、挡位和工作状态等信息，便于驾驶员实时掌握拖拉机的运行情况。
新型的应用于重型卡车的电子控制制动系统（EBS）; 主要介绍EBS （electronic braking system）系统在发动机制动基础上结合涡流缓速器（HSQ）以及防抱死制动系统（ABS）的控制策略及工作原理。
1. 综述我们知道当重型卡车位于长大下坡道时对于其制动系统是一个严峻的考验。
汽车下长坡连续制动或频繁使用紧急制动时,都可能由于制动温度过高而导致制动器摩擦材料的摩擦系数降低使制动能力降低,既不经济也不安全。
目前应用广泛的ABS系统虽然能够防止车轮抱死、车身侧滑,但是它也不能解决制动系统的所有缺陷,如系统响应滞后、制动过程存在驾驶员的犹豫及动作控制与愿望存在差异等。
而本文所介绍的这种新型EBS系统则将发动机制动装置、涡流缓缓器及ABS三种制动方式相结合,通过检测踏板传感器信号的强弱可迅速启动制动,控制制动压力大小通过内部CAN数据总线完成内部通信,实现了重型卡车的经济、安全制动。
EBS系统示意图如图1所示：图1 EBS系统图2. 涡流缓速器涡流缓速器（HSQ）,是一种应用于汽车车辆制动的电磁装置。
相比于传统的制动装置（制动鼓、制动蹄片等的制动系统）它的优越性在于可以有效减少机械式制动器的使用频率显著地延长机械式车轮制动器的使用寿命能够实现平缓、舒适、柔和的减速制动。
下面简要介绍其工作原理。
当驾驶员踩下制动踏板进行制动时,涡流缓速器的激磁线圈自动通过大小经调节的直流电流而激磁,产生的磁力线在定子磁轭、空气隙和转子铁圆盘之间构成回路。
磁通的大小与励磁线圈的匝数以及所通过的励磁电流大小有关。
当转子圆盘随传动轴旋转时,会引起磁通的变化,即产生旋转磁场,由于电磁感应的原理,会在旋转的转子铁圆盘上产生电涡流。
这种涡流的大小与切割磁场的速度成正比,即随转子的旋转速度成正比,也就是与制动时的车速有关;电涡流的方向可用右手定则进行判断。
这个涡流形成的磁场产生一个与转子旋转方向相同的转矩,由于作用与反作用的关系,转子则产生一个与自己转动方向相反的转矩,该转矩是转子转速即制动时的车速和定子磁场电流的函数。
动力集中动车组车列电空制动控制研究摘要：动力集中动车组是由动力车、拖车和控制车组成的编组运行的动车组。
动车组为了提高制动及缓解波速、减少空走时间和制动距离、提高列车操作性能需要设置车列电空制动。
动力车及控制车都具有车列电空制动器的控制作用。
动力集中动车组需要具备车列电空制动和车列电空线贯通的控制功能以及实时探测功能。
必须要重视对其控制及故障进行实时探测方案设计，对其可能出现的问题进行分析并提出切实可行的解决措施。
关键词：动力集中动车组；电空制动控制前言：当前动车组一般采用空电复合制动的控制策略并在制动混合单元中优先选择电制动的方式有效地减少了闸片磨耗。
通过充分利用轮轨黏着力来降低列车级制动力的损耗进而降低限速和动车组的利用率。
一、动力集中动车组概述动力集中动车组机车和拖车车厢可单独更新不受任何影响。
有时候机车旧得比车厢还快，有时候又反过来车厢旧得更快。
动车组在不运行时将是一种被浪费得有价值的动力装置，而动车组能够比较方便地进行调整分派。
在动力过程中会伴随噪音的产生，特别是（分散）功率机车，如果把功率集中化可以降低客车车厢噪音，改善乘坐品质。
动力集中动车组主要包括动力车、拖车、控制车。
动车组的编组形式大致可分为如下3种。
第一种方式是在一动一控的模式下，确定7-8辆的拖车组。
不论是前后哪一段都可以由驾驶员来进行操控驾驶。
但是这两端的功能是不同的，一端是动力车，可以将整列火车驱动。
另外一端则是只能发挥控制功能，不能发挥动力也不能驱动整列火车。
第二种方式是重联模式。
通过将一动一控的模式的两组火车连接在一起，驾驶员在火车的前端进行控制。
此时火车的前端具有动力作用作为主控车来行事，火车的后端也具有动力作用，但是其发挥的是从动能力，辅助车辆行驶。
通过使用网络能够进一步协调控制系统。
在这种方式的结合下能够让列车的整体供电更加稳定。
第三种方式是推挽模式。
在这一模式下需要9-16辆拖车，并且保证列车的两端都可以由驾驶员来进行驾驶操控。
燕山大学本科毕业设计文献综述课题名称：汽车制动系统学院（系）：车辆与能源学院年级专业：车辆工程学生姓名：户仕源指导教师：***完成日期： 2014年3月20日一、课题国内外现状随着汽车安全性的日益提高，汽车制动系统也经历了数尺变迁和改进。
从最初的皮革摩擦制动，到后来的鼓式、盘式制动器，再到机械式ABS制动系统，紧接着伴随电子技术的发展又出现了模拟电子ABS制动系统、数字式电控ABS制动系统，等等。
近10年来，西方发达国家又兴起了对汽车线控系统的研究，线控制动系统应运而生，并开展了对电控机械制动系统的研究。
简单来说，电控机械制动系统就是把原来液压或者压缩空气驱动的部分改为电动机驱动，借以提高响应速度，增加制动效能，同时大大简化了结构，降低了装备和维护的难度。
由于人们对制动系统的要求不断提高，传统的液压或者空气制动系统在加入大量电子控制系统（如ABS、TCS、ESP）后，结构和管路布置越来越复杂，加大了液压（空气）回路泄漏的隐患，同时装配和维修的难度也随之提高；因此，结构相对简单、功能集成可靠的电控机械制动系统越来越受到青睐。
二、研究主要成果液压制动现在已经是非常成熟的技术,随着汽车技术的进步,一些提高制动性能的技术如防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序等已经融人到制动系统当中。
电液复合制动系统是从传统制动向电子制动的一种有效的过渡方案，采用液压制动和电制动两种制动系统。
这种制动系统既应用了传统的液压制动系统以保证足够的制动效能和安全性，又利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩，提高汽车的燃料经济性，同时降低排放，减少污染。
三、发展趋势：液压制动系统的结构越来越复杂,增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度。
制动系统要求结构简单,功能全面,可靠性高。
因此电子技术的应用是大势所趋。
目前制动系统的各个组成部分,都不同程度地实现了电子化。
人作为控制能源,只是启动制动系统,发出制动信号；采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元(ECU)进行制动系统的整体控制,每个制动器有各自的控制单元。
24AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨智能网联汽车线控制动系统的技术分析刘彪杰 杨果仁 邹瑾 兰旭 陈伟 李定明成都师范学院 四川省成都市 610000摘 要： 现在的中国在产业技术研发、政策法规制定等各个方面不仅有效推动了我国智能信息网络汽车联合电动汽车产业的快速发展，为有效促进汽车相关产业技术的不断进步。
本文详细性地介绍了智能网联汽车线性制动刹车辅助控制制动系统的基本结构和应用发展，并对其基本原理和功能特点分别进行了分析比较。
结合目前汽车市场上两种主流的混合油压线控制动技术系统，深入研究分析目前汽车采用线性式控制油压制动技术系统所可能面临的各种技术难题，我们最新提出了一种基于更实用的新型电子机械油压制动器(EHB)和基于电机驱动器(EMB)的线性制动技术系统。
为未来几年智能网联汽车高速制动监控系统的广泛发展应用奠定了坚实基础，推动汽车时代的快速发展。
关键词：智能网联 线控系统 技术分析1 引言在汽车产业的进步中，汽车线控制动系统是线控底盘技术的关键。
实现电控制动，通过制动力分配，使各车轮摩擦片磨损更均匀，能有效提高汽车的操控稳定性，有效防止侧滑、甩尾现象，使驾驶员可以紧急避让或修正方向。
随着汽车系统效果的持续发展， 智能网联汽车线控制动系统的技术研究成为研究者的一大课题。
2 汽车线控系统的定义汽车线控制系统的历史是上世纪末，汽车线控制系统技术密切联系汽车电子技巧和网络信息技术，促进汽车全自动化水平提高，使汽车技术得到突出的进步。
汽车行驶的高速传动系统大致可以再细分为大型汽车高级EHB 系统和小型汽车高级EMB 控制传动系统两种[1]。
2.1 EHB 系统EHB 系统改进了旧的制动系统，将电子控制系统用于电液制动系统，提高了油压控制系统的结构和效果，在利用的经验中同时利用踏板传感器和电子控制器踏板传感器控制信号的导火。
同时EUC 在过程中开始工作计算数据，掌握制动强弱，确保制动好快进步，EHB 系统可以保证运行中较大的把握安全性提高将噪音带来的危害程度减到最小，使车的构造更符合现实的运用状况[2]。
电子机械制动系统的设计及工作原理作者：侯荣兴来源：《环球市场信息导报》2014年第10期随着电子科技的迅速发展，传统的机械制动系统已经难以满足汽车行驶过程中日益增加的安全需求。
在这样的背景下，电子机械制动系统基于其迅速的响应速度和安全可靠的制动功能，开始逐渐取代传统机械制动系统的位置。
该文基于此，对电子机械制动系统的设计要求作出了简要分析，并简要探讨了应该如何实现电子机械制动系统的设计。
电控机械制动系统（Electromechanical Brake System，简称EMB）是一种全新的汽车制动系统，它由电机驱动产生制动力，由电线传递能量、由数据线传递信号，完全摒弃了传统制动系统的制动液及液压制动管路等部件，结构简洁，便于布置，而且更加环保、节能。
EMB易于实现集成化、模块化，可以同实现ABS、TCS、ESP等多种汽车动力学控制的功能。
它简捷的结构，高效的性能极大的提高了汽车的制动安全性。
电子制动系统作为汽车安全行驶的灵魂，在现阶段的汽车安全形成评测方面具有举足轻重的重要作用。
而随着电子科技的迅速发展，传统的机械制动系统渐渐难以和汽车行驶过程中日益增加的安全需求相匹配，其依靠传统的气压、液压的制动方式不仅使得整个制动系统的响应速度较长，也使得后期的装配及维修工作更为困难。
而电子机械制动系统的主要元件是电驱动元件，其在保证迅速的响应速度的基础上，还能够进一步整合ABS、TCS及电子驻车制动等多样化功能，提供更为可靠的制动方式。
因此，在未来的数十年内，电子机械制动系统将会有着极为广阔的发展前景，对这一制动进行有效的分析与研究，也将会有极其重要的参考价值。
一、电子机械制动系统执行机构的设计要求分析电子机械制动系统执行机构需要以产生较大的制动力作为设计前提。
顾名思义，制动系统的作用在于产生迫使汽车减速或是停止时的制动力。
因此，无论是传统的机械制动系统，还是现阶段汽车逐渐采用的电子机械制动系统，都需要以产生较大的制动力作为基本前提。
液压制动的终结－电子机械制动（EMB）技术1 EMB研究现状及发展趋势1. 1 EMB研究现状电控机械制动系统（Electromechanical Brake System,简称EMB）最早是应用在飞机上的，目前正处于向汽车领域转化的研究发展时期。
从20世纪90年代起，一些著名的汽车电子零配件生产厂商，如德国的Bosh（博世）、Siemens（西门子）和Continental Teves（大陆天合）等相继开始了对EMB的研究，并作过一些相应的系统仿真和装车试验[10]。
另外Eaton、Allied、Signal、Delphi、Varity Lucas、Hayes也参与了EMB的研发竞争之中。
而国内在此项目上的研究基本为空白，仅有清华大学研究过EMB的试验台、同济大学试制出了样机；其他高校也只是进行了一些相关的初步研究，一些核心技术仍未被突破。
由于鼓式制动效能恒定性差；制动鼓空间小，使EMB的电机和传动装置的布置受到限制。
现在各大公司均以浮钳盘式制动器为基体，进行EMB的研发。
EMB与汽车目前使图2 Continental Teves 公司第三代EMB样机用的普通盘式制动器结构类似，只不过其制动钳的促动力不是由液压产生，而是由电机经过传动装置直接驱动制动钳，来产生制动力。
如图2所示为Continental Teves（大陆天合）公司生产的EMB样机[4]。
另外一种采用楔块机构增力的EMB称为EWB(ElectromechanicalWedge Brake)，EWB是2006年法兰克福车展上电子和机械电子产品开图3 西门子EWB样机发商Siemens VDO（西门子VDO）推出的（如图3 所示）。
其原理是在支座和旋转的制动盘之间架起一对楔块，楔块相对运动时产生推动制动衬片压向制动盘方向的运动，从而产生制动力，同时利用伺服电机控制该楔块的运动，使之不至于锁死。
在智能控制下，楔块将车辆的动能直接转换为刹车能，由于其自增力作用，EWB 比现有的液压刹车更快，因此楔块式EMB电机的功率可大幅度下降。
飞机电制动刹车系统研究申请工程师主送论文机务部修理分部工艺科华维立摘要：阐明电制动刹车系统的优点，分析了电刹车系统结构和关键部件的构型及其差异，结合民用航空公司的需求情况对两种电制动刹车系统在技术上提出了选型的建议。
关键词：电制动刹车；电制动作动器；Boeing787飞机Research for Electrical Drive Break System of AircraftAbstract：Account for the virtues of the electrical drive brake system, analyze the configuration of this system and the difference between 2 type of the key parts, then give the airlines some advice how to choose the EDBS for the Boeing 787 airplane.Keywords：electrial drive brake；electrical brake actuator；Boeing787 airplane随着大功率电子设备和分布结构的发展，当前民用飞机正向“多电化”方向发展，越来越多的电控部件取代了液压控制部件，从而更有效的利用了发动机的输出功率，降低了耗油量。
在此发展过程中，飞行控制系统和刹车系统是最先开始实现全电化的部件系统。
飞机刹车系统是飞机重要的机载设备，它是飞机上功能相对独立的一个子系统，其作用是承受飞机的静态重量、动态冲击载荷以及在飞机着陆阶段、滑跑阶段吸收飞机的滑跑动能，使飞机快速降低速度，达到缩短滑跑距离的目的，以及确保飞机在起飞、着陆、滑行、转弯过程中有效的制动和控制，对飞机的起飞、安全着陆起着重要的作用。
所有飞机刹车系统的工作机理都大致一样：飞机在地面滑跑的过程中，充分利用飞机轮胎与地面之间产生的结合力，借助于动、静刹车组件之间的相互作用产生摩擦，将飞机的动能转化为其他形势的能量(主要是热能)，尽快并安全的把飞机的速度降为零。
—154—工装设计1、前言随着散货运输的发展和散货运输规模的扩大，卸船机面临着新的挑战。
我国港口为了提高效率，采用了各种高效桥式抓斗卸船机卸船。
抓斗卸船机的关键控制是抓斗，特别是经过变频器控制和无极调速控制后，控制系统会更加复杂，但控制精度和运行能力则更加优秀。
本文对抓斗卸船机作了简要介绍，研究了抓斗卸船机电气系统的设计方案。
2、抓斗式卸船机概述2.1抓斗式卸船机机械简述抓斗卸船机是用来将大量固态散装货物如矿石、煤炭等从船舱运至码头物料传送带上的机器。
卸船的方法是先用钢丝绳控制的机械抓斗掘起货物，之后通过小车运动将抓斗移动至卸船机的料斗上方进行卸料，再通过料斗将物料卸至码头的物料传送带上。
卸船机通常由一个司机在驾驶室进行所有必要的操作，司机室内会配置显示卸船机相关运行信息的触摸屏。
司机室通常设置在臂架大梁的司机室轨道上，通过托令电缆与电气房进行动力和通讯系统的连接,自带驱动系统。
半自动卸船机可以自动的进行重复的挖料、小车运行和卸料操作，司机可以不用时刻通过手动操纵杆控制卸船机抓斗作业，只须监视卸船过程即可。
2.2抓斗式卸船机电气系统抓斗卸船机控制系统分为驱动、控制、监控三个系统。
随着变频传动更新、电子仪表的不断更新和现代化的技术发展，变频传动装置得到了广泛的运用。
在IGBT 技术发展下，抓斗卸船机电气系统的可控性可靠性更强了，所需的成本也降低了，获取故障信息则更加及时。
3、抓斗卸船机电气控制系统设计3.1抓斗控制与设计优化抓斗控制是起升装置和开闭装置之间的相互作用。
当抓斗准备闭合时，直接简单的停止起升电机运行可能会导致抓斗无法完全捕获物料并降低负载。
快速释放起升制动器，可能会导致钢丝绳脱落。
因此，在设计过程中必须保证抓斗的稳定性，当起升机构在工作时，制动器的释放和起升开闭电机的运行需由电气系统控制，有助于控制抓斗和取料。
电流监测的主要目的是保证电动机的起升机构和开闭机构在负载平衡和输出平衡的闭合状态下工作，从而使抓斗在整体运行中不会出现散料现象。
电控制动系统（EBS）研发建设方案一、实施背景随着汽车工业的不断发展，制动系统逐渐向电子化、智能化方向演进。
电控制动系统（EBS）作为新一代制动技术，具有更高的效能、更安全的性能以及更广泛的应用前景。
目前，国外知名汽车零部件供应商已成功研发出EBS并投入市场，但国内企业在这方面的研究尚处于初级阶段。
因此，开展EBS研发建设具有强烈的现实意义和长远的发展价值。
二、工作原理电控制动系统（EBS）主要是通过电子控制单元（ECU）对制动系统的液压或气压进行智能调控，实现制动力的精确分配。
当驾驶员踩下制动踏板时，踏板位移信号会被转化为电信号传递给ECU，ECU根据内部算法判断出所需的制动力，并相应地调整制动液压或气压，从而实现车辆的平稳减速或停车。
此外，EBS还具备自适应巡航、防抱死制动、坡道起步辅助等功能。
三、实施计划步骤1.开展市场调研，分析国内外EBS技术的研究和应用现状，明确研发方向和目标。
2.建立研发团队，配置相关实验设备和软件，搭建实验平台。
3.开展关键技术攻关，包括ECU算法优化、制动系统动态建模与仿真、高精度传感器研发等。
4.进行样机试制，进行实验室测试和验证，对不合格项进行改进和优化。
5.与汽车整车厂合作，进行装车试验和路试，进一步优化产品设计。
6.完成产品的标准化、系列化和模块化设计，形成完整的产品体系。
7.制定营销策略，拓展销售渠道，开展市场推广。
四、适用范围本研发建设方案的电控制动系统（EBS）适用于各类乘用车、商用车及特种车辆，具有广泛的适用性。
同时，由于EBS具有自适应巡航、防抱死制动等功能，可有效提高车辆的主动安全性能，适用于各类驾驶场景。
五、创新要点1.采用了高精度传感器和先进的ECU算法，实现了制动力的精确分配和自适应巡航等高级功能。
2.针对中国市场的特点和需求进行了特殊化设计，提高了产品的可靠性和适应性。
3.实现了产品的系列化和模块化设计，方便了不同车型的适配和装车。
4.采用了先进的生产工艺和质量控制手段，保证了产品的稳定性和一致性。
2024年新能源车辆制动系统方案____年新能源车辆制动系统方案摘要：随着科技和环保意识的不断提高，越来越多的汽车制造商开始转向新能源车辆的生产。
新能源车辆的制动系统是其安全性能的重要组成部分，因此需要开发出适应新能源车辆特点的先进制动系统。
本文根据新能源车辆的特点和未来发展趋势，提出了一种适用于____年新能源车辆的制动系统方案。
1. 引言随着全球资源的枯竭和环境污染问题的日益严重，新能源车辆作为一种环保的交通工具得到了广泛的关注和推广。
新能源车辆的制动系统是保证其安全性能的关键要素，因此需要开发出适应新能源车辆特点的先进制动系统。
2. 新能源车辆的特点2.1 高能效新能源车辆一般采用电动驱动系统或燃料电池驱动系统，具有较高的能量转换效率。
2.2 车辆自重较大由于需要搭载大量的电池组或燃料电池系统，新能源车辆的自重相对较大。
2.3 车辆动力系统特点电动驱动系统或燃料电池驱动系统的特点是提供持续平稳的输出功率。
3. 制动系统方案基于新能源车辆的特点，我们提出了以下制动系统方案。
3.1 能量回收制动考虑到新能源车辆的高能效特点，我们应该充分利用车辆制动过程中产生的能量并回收利用。
设计制动系统时，应采用能量回收装置，将制动过程中的动能转换为电能存储到电池中，以供车辆的其他功耗使用，提高车辆的综合能效。
3.2 先进的制动控制系统由于新能源车辆的动力输出响应较快，制动系统的响应时间也要求更短。
因此，我们需要设计一种响应速度快、精确度高的制动控制系统。
可以采用电子制动系统，通过传感器实时监测车辆状态，并通过算法提前预测车辆的制动需求，从而实现更快、更准确的制动操作。
3.3 重量轻、结构简化针对新能源车辆自重较大的特点，我们需要在设计制动系统时尽量减少组件的重量，并采用结构简化的设计。
可以采用轻量化材料，如碳纤维等，来替代传统的制动系统组件，以减轻车辆自重并提高整车的能效。
4. 制动系统方案实施4.1 技术研发为了实现以上制动系统方案，需要进行相关的技术研发。
10.16638/ki.1671-7988.2018.20.051电控机械制动系统研究晁鹏翔，申伶，陶凡，魏宇杰（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710000）摘要：针对重型商用汽车用电控机械制动系统（EMB）提出一种制动器结构，研究了单轮控制系统及控制策略，最后结合单轮制动器样机与控制系统的联合调试进行了初步功能验证，研究结果为进一步整车应用提供了基础。
关键词：电控机械制动；单轮制动器；控制系统；控制策略；功能验证中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)20-138-03Study of Electro Mechanical Brake SystemChao Pengxiang, Shen Ling, Tao Fan, Wei Yujie( Shaanxi Heavy Automobile Co. LTD, Shaanxi Xi'an 710000 )Abstract: A new brake structure is designed aimed at Electro Mechanical Brake System of heavy duty vehicle. Furthermore, the single wheel control system and strategy are researched in this paper. On the basis of the above, functional verification is performed joint debugging of single wheel brake prototype and control system. The research result can provide basis for vehicle application.Keywords: Electro Mechanical Brake; single wheel brake; control system; control strategy; functional verification CLC NO.: U461.91 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)20-138-031 绪论1.1 研究的背景与意义伴随着我国经济的高速发展，国内汽车产业获得了极大的推动力，随着交通运输行业技术的突飞猛进，在注重行业自身发展的同时，人们开始越来越多的关注道路交通安全，尤其是重型运输车辆的安全性能，近年来由于制动系统问题所引发的各类交通事故也是时有发生，这也正说明了制动系统对于车辆安全行驶的重要性。
制动系统作为保证车辆安全的关键系统，一直在被不断的改进与完善。
对于现如今国内的重型汽车，ABS系统已经是绝大部分的标准配置，随着与国际的接轨，盘式制动器也开始变成主流配置，这都是技术进步的所带来的益处。
EMB作为一项前沿技术，一直以来是汽车领域创新的焦点，尤其是重型汽车，传统的气制动系统由于存在一些缺陷，加之随着性能不断加强的趋势，传统的气制动系统已经无法满足逐渐提高的安全性能要求，因此EMB系统的开发将会对汽车产生深远的影响，也是汽车制动技术发展的一个方向。
作为一项全新的技术，EMB具有明显的优势，具体如下[1]：1）由于取消了气管路，大大减少了制动响应时间，有效地缩短了制动距离，为行车安全提供了有力保障。
2）模块化设计减轻了系统的质量，提高了车辆经济性。
3）取消了空压机、储气筒等部件，使得整车布置更加灵活。
4）制动踏板可调，舒适性和安全性更好。
5）踏板无回弹振动，噪声小，提高了车辆的NVH(Noise，Vibration，Harshness，即噪声、振动与声振粗糙度)性能。
6）通过控制系统即可实现所有附加功能，如ABS，TCS，ESP，ACC等。
7）可与未来的交通管理系统联网。
作者简介：晁鹏翔，陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，工程师，主要从事底盘各系统技术开发及应用。
138晁鹏翔 等：电控机械制动系统研究1391.2 电控机械制动器研究的现状从20世纪90年代起，国际上一些知名的汽车厂商开始了对EMB 的研究[2,3]， Bosch 、Siemens 和Continental Teves等三家公司陆续进行了EMB 的研究，其中Continental Teves 有较为成熟的试验品，并推出过其电子机械式制动执行器。
2007年瑞典Haldex 公司推出了一款EMB 制动器，其以楔块结构为特征进行制动力的放大。
在国内，目前也就个别高校和企业做过相关的研究工作，有代表性的清华大学在发表的专利《连杆式电子机械制动（EMB ）装置》，采用力矩电机+曲柄滑块机构，利用曲柄连杆机构死点附近力增力较大特性实现制动[4]。
吉林大学发表的专利《应用在汽车上的电子机械制动执行器》，采用无刷直流力矩电机+行星减速+滚珠丝杠方案实现制动[5]。
国内轿车企业中，比亚迪公司发表专利《一种电子机械制动装置》，采用电机+行星减速+滚珠丝杠+推杆增力方案[6]。
奇瑞公司发表专利《一种电子机械制动器以及汽车》，结构也是采用无刷直流力矩电机+行星减速+滚珠丝杠方案实现制动[7]。
2 方案设计2.1 制动器功能分解和组成结构制动器首先要有动力源，采用电动机；其次是力放大；还要有力转化，需要将旋转运动转化为直线运动进行制动；最后还要有一些支撑机构，如制动钳、机构壳体等，各功能的逻辑关系如图1。
图1 制动器传动方案图2 制动器结构根据逻辑关系，将电控机械制动器分为三个部分，分别是动力输出机构、推力执行机构以及制动钳及附件，三个部分分别设计，最后整合为一个完整的制动器。
2.2 制动器总成结构方案制动器总成由三部分构成，第一部分提供制动的动力源并经过行星减速机构放大，行车制动时由电机驱动模块提供动力，驻车制动时由驻车制动模块提供动力源。
第二部分将动力平均分配给两个滚珠丝杠副，同时保证了两者运动的同步，丝杠将旋转运动转化为推力杆的直线运动，推动摩擦片进行制动，另外在制动过程中还实现了制动间隙自动调整的功能。
图2为制动器总体结构，制动器主要包括：制动钳，推力执行机构，动力分配机构，行星减速机构以及动力输出机构。
制动钳采用两滑销浮动钳体，其上有对推力执行机构起支撑和导向作用的滑槽；双推杆式推力执行机构由两个滚珠丝杠副将旋转运动转化为制动时对摩擦片的推力 ，同时推力执行机构集成了制动间隙自动调整功能；动力分配机构是将源动力平均分配给两个滚珠丝杠副，实现了双推杆的同步运动；行星减速机构将旋转运动减速增扭，以达到理想的制动力；动力输出机构是制动器的动力源，包含行车制动与驻车制动两部分。
图3 推杆输出力曲线2.3 动力学分析对制动器总成进行ADAMS 动力学分析，电机最大堵转扭矩为24Nm ，因此动力学分析的输入条件为：输入轴转矩T=24Nm ，分析内容为推杆终端所产生的推力，即摩擦片对制动盘的最大正压力，分析结果见图3。
SPRING_1.force 为执行机构推杆所产生的推力，SPRING_1.deformation 为执行机构推杆的位移变化，可以看出，动力学分析的输入转矩为24Nm 时，推杆所产生的推力为17500N ，该分析中没有考虑机构的效率，若按η=0.9计，则分析出推杆所产生的推力为15750N ，同时图中显示推杆的位移量为0.8mm ，发挥稳定制动的响应时间为0.2S 。
3 控制思路一个典型的电子机械制动系统主要由制动踏板模块、控制器（ECU ）、驱动器、电源和机械执行机构组成。
图4电子机械制动系统单轮制动器功能结构简图（实线表示信号传输路线，虚线表示能量传输路线）。
单轮制动器系统构成主要包括电源、制动踏板模块、控制器、驱动器以及机械执行机构。
其中，制动踏板模块和机械执行机构集成所需的传感系统，传感系统包含传感器和测量电路。
常规的行车制动过程中，制动踏板模块接收驾驶员的制汽车实用技术140 动行为指令，角度传感器将制动踏板的角位移量以电信号的形式传送给ECU ，ECU 通过运算，输出所需的电信号传送给驱动器，驱动器将输入信号放大，驱动直流力矩电机转动，传动机构将电机的圆周运动转化为直线运动，推动制动钳与摩擦片接触产生制动力。
图4 电子机械制动系统单轮制动器功能结构简图4 总结本课题分析了EMB 研究的现状，提出了一种全新的电控机械式制动器，为汽车电控机械制动技术提供一种解决方案。
本课题的主要研究内容和成果如下：1）了解了国内外电控机械制动系统现阶段研究的现状，分析了研究的意义。
2）提出了一种制动器总成机构。
3）利用ADAMS 软件对制动器总成进行了运动学及动力学分析。
4）提出了EMB 相关的控制思路。
基于现有的研究成果，未来电控机械制动系统的研究方向将集中在以下几个方面：1）更加小巧的制动器结构：在满足强度要求的前提下应尽可能的减小结构，高度集成的零部件系统是发展的趋势。
2）电机技术的进步：目前电机不能长时间堵转，一个解决思路就是采用水冷形式的电机，但是其笨重的结构也是其不能很好发展的原因，因此电机技术的发展也会影响到电控机械式制动技术的发展。
3）制动踏板模块的设计：基于用户的主观感受，需要设计一种带有一定“路感”的电子制动踏板，才踏板时要让操作者感受出制动力的大小。
4）控制系统的开发：有了一套行之有效的制动器结构，还得需要一个完整的控制系统去实现制动的功能，采用闭环控制，这是发展的趋势。
5）制动器台架及实车试验：作为一项前沿技术的研究，其最终的目的还是实现商品化投入市场，在这之前，相关的台架试验以及后期的整车道路试验将会是其关键的一步。
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