隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)在各行各業(yè)均得到了廣泛應用，顯著提升了社會的生產(chǎn)效率。本文對機電一體化技術(shù)在汽車制動系統(tǒng)中的應用進行了探討。

　　《機電新產(chǎn)品導報》以連接制造與市場為辦刊宗旨，提供市場資訊和介紹先進技術(shù)，向中國的機床及相關(guān)產(chǎn)品的用戶推薦優(yōu)秀機床工具產(chǎn)品，為機床制造商提供市場調(diào)查報告和市場分析。

　　引言

　　在電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展下，機電一體化技術(shù)也在飛快發(fā)展，它是集信息技術(shù)、機械技術(shù)、微電子技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)、傳感器測試技術(shù)等先進技術(shù)為一體的技術(shù)，可以有效提升機電產(chǎn)品的智能化水平。在機械制造行業(yè)中應用機電一體化技術(shù)可以有效提升生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

　　1汽車制動系統(tǒng)機電一體化簡介

　　汽車制動最初采用了機械制動，后來發(fā)展為液壓制動，并成為一種廣泛應用的制動模式。隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，科技人員將機電一體化技術(shù)應用到汽車制動系統(tǒng)上，研發(fā)出一種完全靠電路控制、不需要油液的汽車制動系統(tǒng)，稱為BBW系統(tǒng)。BBW系統(tǒng)完全舍棄了傳統(tǒng)的液壓制動，無壓縮空氣和液壓油，整個系統(tǒng)連接機械很少，無液壓運輸管道，全程采用電路電流進行能量傳遞，借助數(shù)據(jù)線傳送制動信號。

　　2機電一體化技術(shù)應用優(yōu)點

　　(1)安全性高。通過設定報警、檢測、保護等程序，遇突發(fā)狀況可以快速啟動保護模式，防止事故發(fā)生。(2)數(shù)字化特性明顯。機電一體化的高數(shù)字化特性使得其具有很高的生產(chǎn)性能，可以高效提升機械加工的精準度。(3)實用性高。機電一體化技術(shù)可以通過快速編輯程序，利用數(shù)字化加工技術(shù)快速實現(xiàn)機械加工，方法簡單有效。(4)應用范圍廣泛。機電一體化技術(shù)具備多樣性功能，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應用，該技術(shù)適應能力非常好，具有廣闊的市場前景。

　　3BBW系統(tǒng)中機電一體化的應用案例

　　3.1BBW系統(tǒng)工作原理汽車發(fā)出駐車制動信號時，借助踩踏制動腳踏板，將制動信號傳輸至中央電控單元，通過電控機械制動控制單元進行電機開啟操作。電機通過皮帶驅(qū)動絲桿和斜盤齒輪，使得旋轉(zhuǎn)絲桿的螺母沿著絲桿螺紋方向轉(zhuǎn)動，和制動器活塞緊密觸碰，加速制動摩擦片發(fā)生擠壓，并擠壓至制動盤上。待完成上述流程后，擠壓作用造成密封圈發(fā)生變形，進而使得電機電流快速升高，故整個制動過程需及時借助制動控制單元對電機電流開展動態(tài)監(jiān)測，一旦電路電流超過固定額度，制動控制單元將及時自動斷開電機的供給電流。當制動操作完成后，旋轉(zhuǎn)螺母將順著絲桿方向旋轉(zhuǎn)到原來的位置，迅速釋放活塞壓力，降低制動盤的失衡度，進而促進活塞回到原來狀態(tài)，使得摩擦片和制動盤分開.

　　3.2BBW系統(tǒng)結(jié)構(gòu)汽車全電路制動BBW系統(tǒng)分為三部分：車輪制動單元、中央電子控制模塊、電子踏板單元。BBW系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)如圖1

　　(1)車輪制動單元。車輪制動部分主要由制動執(zhí)行器和制動執(zhí)行器ECU兩部分構(gòu)成。該制動單元通過電路的電力能量進行電子控制和制動，因此系統(tǒng)輸入電信號和功能電流信號。借助電流或電子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角進行系統(tǒng)制動夾緊力的預估，因外界環(huán)境因素及器件破損原因，在預算系統(tǒng)制動夾緊力時，除了該估算指標外，還需配合力矩傳感器和集成力對系統(tǒng)的制動力或制動力矩進行實時估算，以提升系統(tǒng)制動的準確性。

　　(2)中央電子控制模塊。這是BBW系統(tǒng)的主要控制部分，通過對自制動踏板傳達的汽車制動信號進行反應，借助制動器調(diào)節(jié)進行汽車制動;通過對駐車制動信號進行反應，及時完成駐車制動;通過對車輪傳感器信號進行分辨，來判定車輪狀況，確認是否出現(xiàn)抱死、打滑問題，進而及時做出處理，采用制動控制車輪制動力，進而對汽車的抱死和驅(qū)動打滑進行預防。

　　(3)電子踏板單元。全電路制動控制的BBW系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的機械式傳力結(jié)構(gòu)、液壓油及真空助力器，借助踏板模擬器對踏板上力和速度進行轉(zhuǎn)變，并以電信號方式傳輸?shù)街醒胩幚砥?ECU)。通過對踏板模擬器輸入、輸出等特性曲線的認真分析研究，可以很好地了解駕駛員的駕駛習慣，借助人體工程學的技術(shù)應用，最大程度提升汽車舒適性和安全性，高效提升汽車制動速度和距離。

　　3.3BBW系統(tǒng)技術(shù)要點

　　(1)系統(tǒng)執(zhí)行器能量需求。通常鼓式制動執(zhí)行器所需功率為100W，盤式制動執(zhí)行器所需功率達1kW;常用的12V車輛電氣系統(tǒng)通常無法滿足電氣制動的高功率要求，可選擇搭建42V電壓系統(tǒng)，電壓升高會造成安全隱患，故設計時需考慮高電壓帶來的安全問題。

　　(2)容錯需求。BBW系統(tǒng)因完全摒棄了傳統(tǒng)的液壓元件系統(tǒng)，故沒有獨立后備執(zhí)行系統(tǒng)。雖然容錯系統(tǒng)的安全性問題可以通過很多種技術(shù)進行緩解，但最根本方法還是配置后備執(zhí)行系統(tǒng)。若節(jié)點、電子控制單元等出現(xiàn)問題，在保持現(xiàn)有系統(tǒng)完整性的基礎上，可以通過啟動裝置的后備執(zhí)行系統(tǒng)進行汽車運行的調(diào)整。

　　(3)抗干擾問題。汽車在實際運行時可能會遇到各類故障信號，故汽車需設置抗干擾控制系統(tǒng)。目前，常見抗干擾控制系統(tǒng)包括對稱式和非對稱式兩種，其中對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是借助兩個相同CPU、相同運算程序進行制動信號分析，并及時采取相應處理措施;非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)則是借助兩個不同CPU、不同運算程序進行制動信號分析，并及時采取相應處理措施。兩種方法各有側(cè)重點。

　　(4)自動控制技術(shù)的應用。BBW系統(tǒng)的汽車，通過機電一體化技術(shù)和自動控制技術(shù)的應用，實現(xiàn)了汽車實時的精準定位，并可及時補償能耗，同時能自動調(diào)節(jié)汽車運行狀態(tài)，提升汽車運行的安全效率。

　　(5)驅(qū)動技術(shù)要求。汽車的BBW系統(tǒng)中，機電一體化技術(shù)的應用主要通過系統(tǒng)執(zhí)行元件來完成汽車制動需求，當腳踏板傳送制動信號后，通過電信號的傳遞，控制系統(tǒng)可實時接收制動信號并發(fā)出制動指令，通過執(zhí)行元件將制動指令及時傳遞給執(zhí)行單元，開展制動執(zhí)行，同時將制動執(zhí)行效果實時返送回控制中心。

　　3.4BBW系統(tǒng)制動實效通過四個階段的運行比較，相較于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，全電路制動控制的BBW系統(tǒng)在第二階段的反應速度方面有顯著提高。究其原因，主要是本階段使用了更先進的電能制動器，有效降低了制動力產(chǎn)生的時間。實踐監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，全電路制動的BBW系統(tǒng)制動力增加周期不超過0.05s。第三階段全電路制動系統(tǒng)因其和汽車防抱死系統(tǒng)具有較高的協(xié)調(diào)配合度，使得汽車制動距離更短。第四階段全電路制動系統(tǒng)因使用了電能制動器，制動力消失時間更短。

　　4結(jié)語

　　綜上所述，在汽車制動系統(tǒng)中應用機電一體化技術(shù)比傳動的制動技術(shù)有更多優(yōu)勢，由于智能化程度比較高，機電一體化技術(shù)制動靈敏度和制動效果顯著提升。此外，全電路制動系統(tǒng)可以和其他控制系統(tǒng)更好地協(xié)調(diào)，從而顯著提升汽車制動安全性。

　　[參考文獻]

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