周征

（南陽職業(yè)學(xué)院 河南省南陽市 474550）

最近幾年，在我國科技水平的不斷提高和汽車行業(yè)的不斷發(fā)展下，電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，憑借著自身可控性強(qiáng)、響應(yīng)速度高等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于汽車生產(chǎn)中，并取得了良好的應(yīng)用效果。同時(shí)，通過應(yīng)用電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)，可以提高汽車的節(jié)能性、環(huán)保性和安全性，為緩解我國能源緊張問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮出重要作用。因此，在信息時(shí)代背景下，如何科學(xué)研發(fā)電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)是汽車行業(yè)在發(fā)展的過程中必須思考和解決的問題。

1 汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用意義

目前，在信息時(shí)代背景下，我國汽車行業(yè)取得了蓬勃發(fā)展，汽車逐漸走人了千家萬戶的生活中，為人們的出行帶來了很大的方便，但是，隨著汽車數(shù)量的不斷增多，引發(fā)了一系列的環(huán)境污染問題。如全球變暖現(xiàn)象越來越嚴(yán)重、能源稀缺問題日益加劇等，為了改善這一現(xiàn)狀，我國逐漸加大了對汽車行業(yè)的節(jié)能化、環(huán)?；l(fā)展的重視。同時(shí)，國內(nèi)知名專家表示，如果將電動(dòng)汽車與插電型汽車進(jìn)行有效結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)新型能源汽車的生產(chǎn)和應(yīng)用，確保汽車行業(yè)向綠色化生產(chǎn)發(fā)展。而電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用為提高汽車的安全性和環(huán)保性發(fā)揮出重要作用。此外，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)憑借著自身性能良好、響應(yīng)高效、控制精確等優(yōu)勢，在縮小制動(dòng)距離和降低交通事故發(fā)生可能性，提高汽車行駛的可靠性和安全性等方面體現(xiàn)出非常重要的應(yīng)用價(jià)值。由此可見，加強(qiáng)對電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)的節(jié)能化、環(huán)?；l(fā)展，還在提高汽車生產(chǎn)廠家的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)廠家生產(chǎn)力和市場核心競爭力的全面提升等方面發(fā)揮出重要作用。

2 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理

2.1 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)而言，在具體的運(yùn)用中，需要將制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間建立起有效的連接，這種連接方式主要以非機(jī)械連接為主。同時(shí)，制動(dòng)器在具體的使用中，可以用電器件直接代替液壓元件[1]，這樣一來，可以避免因使用笨重的液壓元件而增大了汽車整體重量。此外，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)所使用的電子控制方式主要以程序數(shù)據(jù)控制方式為主，用戶僅僅向電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中輸入相關(guān)信息數(shù)據(jù)，就可以利用傳感器，發(fā)送相關(guān)指令，確保汽車能夠可靠、穩(wěn)定、安全地行駛。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與EMB 系統(tǒng)的對比如圖1所示。

從圖1 中可以看出，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)傳感器在設(shè)計(jì)和構(gòu)造的過程中，用電線電子元件取代了傳統(tǒng)傳感器所使用的多個(gè)液壓元件，如液壓閥、密封件和液壓管等。因此，通過使用電線電子元件可以提高元件安裝的效率和效果[2]，同時(shí)，還能更好地降低安裝空間面積。另外，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)具有較高的整合能力，能夠?qū)⒍鄠€(gè)子系統(tǒng)經(jīng)過組裝和整合，使其變成一個(gè)統(tǒng)一的整體，從而確保電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)擁有更強(qiáng)大的功能和特性，為進(jìn)一步促進(jìn)汽車行業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支持。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。

2.1.1 制動(dòng)踏板模擬器

圖1：傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與EMB 系統(tǒng)的對比

圖2：電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理圖

制動(dòng)踏板模擬器作為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其功能主要是指當(dāng)駕駛員向踏板施加一個(gè)作用力后，汽車采用移動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)傳感器信號向電信號的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而將電信號發(fā)送給指定的ECU 系統(tǒng)，由ECU 系統(tǒng)接受到駕駛員的相關(guān)制動(dòng)指令時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)和處理。

2.1.2 電子控制器

電子控制器內(nèi)部含有冗余ECU，電子控制器主要由以下幾個(gè)部分組成，分別是 CPU、輸出電路和輸入電路。其中，輸入電路在具體的運(yùn)用中：

（1）采用信號轉(zhuǎn)化的方式，對傳感器產(chǎn)生的電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化和處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號[3]；

（2）將數(shù)字信號傳輸給CPU，由CPU 對其進(jìn)行識別和處理，并完成對電信號的分析和計(jì)算，以達(dá)到有效判斷需要制動(dòng)的車輛類型；

（3）還要嚴(yán)格按照工況相關(guān)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和要求，精確計(jì)算和統(tǒng)計(jì)制動(dòng)力的大??；

（4）借助輸出電路的應(yīng)用優(yōu)勢，向電子制動(dòng)器傳送控制信號。

2.1.3 傳感器

傳感器內(nèi)部主要由以下幾種類型組成，分別是塔板傳感器、制動(dòng)傳感器和輪速傳感器陳。其中，塔板傳感器作為常用的一種傳感器，其存在形式比較多樣化和多元化，主要存在形式有兩種，一種是光電式傳感器，另一種是磁敏式傳感器。

2.1.4 電能制動(dòng)器

電能制動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下兩個(gè)部分組成，一個(gè)是盤式電能制動(dòng)器，另一個(gè)是鼓式電能器。電能制動(dòng)器在具體的運(yùn)用中，需要采用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的方式，將電機(jī)形成的力矩轉(zhuǎn)化為壓向制動(dòng)盤，以其起到制動(dòng)汽車的作用。此外，汽車輪毅內(nèi)部缺乏足夠的空間[4]，因此，電能傳感器需要在確保自身運(yùn)行性能良好的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對其尺寸大小的科學(xué)設(shè)計(jì)。

2.2 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)原理

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理圖如圖2所示。

從圖2 中可以看出，駕駛員采用踩制踏板的方式，將制動(dòng)信號發(fā)送給電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（英文簡稱為“ECU 系統(tǒng)”），此時(shí)，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)會針對駕駛員踩制踏板的用力大小，為駕駛員提供相應(yīng)的制動(dòng)力，并利用CAN 總線，向各個(gè)電子機(jī)械制動(dòng)器發(fā)送制動(dòng)信號，以達(dá)到控制制動(dòng)力的目的。另外，通過利用電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)對傳感器信號的有效采集和處理，從而不斷修改、優(yōu)化和完善電子制動(dòng)流程，以實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)力的科學(xué)控制和調(diào)整。如果主控制系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行異常問題，那么冗余ECU 會作為一種備用資源用于汽車的正確、安全地啟動(dòng)和行駛。

3 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)體現(xiàn)的特征

汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)主要以下幾個(gè)特征：

（1）系統(tǒng)性能穩(wěn)定，能夠減小制動(dòng)距離。這是由于電能制動(dòng)器能夠取消與踏板之間的機(jī)械連接，加強(qiáng)數(shù)據(jù)線的應(yīng)用，這樣一來，為縮短制動(dòng)器響應(yīng)時(shí)間，減小制動(dòng)距離提供有力的保障[5]。

（2）省掉了制動(dòng)液的使用，整個(gè)安裝流程變得簡單化、快捷化，具有良好的環(huán)保性能，不僅有利于最大限度地提高系統(tǒng)利用率，還能降低相關(guān)設(shè)備自身的重量和體積，使得相關(guān)設(shè)備變得小型化、輕巧化。

（3）去掉了真空增壓設(shè)備的使用，增加電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部空間，確保系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置的靈活性和科學(xué)性，由于省掉了部分零件的使用，使得系統(tǒng)整個(gè)安裝過程變得更加簡單化和高效化。

（4）系統(tǒng)的制動(dòng)踏板具有較高的調(diào)節(jié)能力，能夠?yàn)轳{駛員提供舒適的開車環(huán)境[6]，同時(shí)，還具有較高的穩(wěn)定性和安全性，在ABS 模式下，制動(dòng)踏板比較穩(wěn)固，不會出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，從而有效地避免了噪音污染的出現(xiàn)。

（5）能夠與交通管理系統(tǒng)建立良好網(wǎng)絡(luò)連接，有利于充分利用和發(fā)揮相關(guān)附加功能的應(yīng)用價(jià)值，如駐車制動(dòng)功能等。

（6）系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平高。通過利用主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)，可以將數(shù)據(jù)總線與制動(dòng)系統(tǒng)之間建立起有效的連接，使得兩者之間能夠有效融合，從而不斷修改、優(yōu)化和完善系統(tǒng)自動(dòng)化控制功能。

4 汽車電子機(jī)械制動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 執(zhí)行器的能量標(biāo)準(zhǔn)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在具體的運(yùn)用中，擁有充足的電能。目前，12V 汽車電器系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足電氣制動(dòng)高功率的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，因此，加強(qiáng)對42V 電壓系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用是勢在必行?？傊?，為了有效地解決高電壓引發(fā)的汽車安全性能較低問題，技術(shù)人員重視對電子機(jī)械制動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行器能量標(biāo)準(zhǔn)的制定和優(yōu)化。

4.2 關(guān)于容錯(cuò)的需求

在電子機(jī)械制動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用背景下，電線電子元件完全取代了液壓元件，并將后備執(zhí)行技術(shù)應(yīng)用于汽車的生產(chǎn)中，以解決汽車的容錯(cuò)問題。同時(shí)，通過應(yīng)用電子機(jī)械制動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò)系統(tǒng)可靠性和安全性的提高，但是，要想從根本上解決系統(tǒng)的容錯(cuò)問題，壞款重視對后備系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用。此外，電子控制元件在具體的使用中，一旦遇到運(yùn)行異常問題，可以在現(xiàn)行系統(tǒng)的監(jiān)督和保護(hù)下，快速完成對后備裝置的啟動(dòng)和運(yùn)行，以達(dá)到及時(shí)解決電子控制元件運(yùn)行異常問題。另外，為了科學(xué)制定和劃分容錯(cuò)范圍，技術(shù)人員需要在結(jié)合電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際使用需求的基礎(chǔ)上，采用重要信息備份的方式完成對主要傳感器設(shè)備內(nèi)部信息的備份處理，以達(dá)到保護(hù)重要信息數(shù)據(jù)的目的[8]。由于電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)均具有支持容錯(cuò)處理的功能，因此，技術(shù)人員在使用該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以快速完成對通信協(xié)議的開發(fā)和應(yīng)用。

4.3 制動(dòng)執(zhí)行設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)

在對制動(dòng)執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行安裝的過程中，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求優(yōu)先選用性價(jià)比比較高的半導(dǎo)體，確保所安裝的制動(dòng)執(zhí)行設(shè)備具有較高的耐高溫特性，避免因制動(dòng)執(zhí)行設(shè)備無法承受較高的溫度而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

4.4 處理干擾的信號

通常情況下，汽車在正常啟動(dòng)和行駛期間，會產(chǎn)生各種干擾信息，為了避免這些干擾信息影響汽車安全、可靠地行駛，我國出現(xiàn)了兩種具有抗干擾特性的控制系統(tǒng)，一種是對稱型控制系統(tǒng)，另一種是非對稱型控制系統(tǒng)。其中對稱型控制系統(tǒng)主要用于對具有同樣性質(zhì)的CPU 制動(dòng)信號和計(jì)算程序制動(dòng)信號進(jìn)行采集、整合和處理；而非對稱型控制系統(tǒng)主要用于對具有帶有差異的CPU 制動(dòng)信號和計(jì)算程序制動(dòng)信號進(jìn)行采集、整合和處理。另外，在電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)應(yīng)用背景下，技術(shù)人員需要采用部件化設(shè)計(jì)方式，不斷提高相關(guān)軟件和硬件的運(yùn)行性能，以達(dá)到汽車配置的標(biāo)準(zhǔn)和要求。只有將制動(dòng)技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和轉(zhuǎn)向技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合和應(yīng)用，才能對相關(guān)算法進(jìn)行部件化處理，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用，為確?？刂葡到y(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行提供重要的技術(shù)支持。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科技技術(shù)的不斷發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，汽車行業(yè)在發(fā)展的過程中表現(xiàn)出以下特征，分別是集成化特征、模塊化特征和機(jī)電特征。而電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為科學(xué)研發(fā)和應(yīng)用大型集成電路提供了重要的技術(shù)支持，同時(shí)，還最大化地縮小了電子元件的生產(chǎn)成本，此外，在無人駕駛技術(shù)、人工智能技術(shù)的等相關(guān)技術(shù)的綜合應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了對智能化電子控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，為促進(jìn)提高汽車智能化控制水平，實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障。