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[摘 要]随着当代社会经济的高速发展，人民生活水平提高的同时，也对保证人民生活质量的汽车的完善提出了新的要求。作为一种新时代交通工具，虽然出行方式多种多样，但汽车的主要地位仍然无可撼动。人们的实际需求不断提高，对于汽车安全性要求的呼声自然越来越高，而汽车诸多性能中，电子机械制动性能，已然成为衡量安全性的重要标准。因此，加深对汽车电子机械制动系统设计与仿真的研究便成为一个绕不开的课题，相关的探究和实验也变得尤为重要。
[关键词]汽车；电子机械制动系统；设计；仿真
中图分类号：G128 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0353-01
为了达到提高汽车制动性能的目的，制动系统的研究不可忽视。在一定程度上，作为新兴事物，汽车电子机械制动系统的出现，改变了汽车制动系统依赖传统工作模式的现状，让内部液压回路得以取消，节省空间同时，对比传统的制动系统，其优势包括节能环保、可靠安全以及传动高效等。
一、汽车电子机械制动系统的现状
近年来应运而生的线控系统，正是发达国家潜心研究的杰作。依此基础，又转向电控机械的制动系统的开发研究，总体说来，电子机械的制动系统，其工作原理是电动机作为压缩空气或液压传动的机械结构的替代品，使机械的制动效能和响应速度等参数得到提高，达到制动效果最优解。同时，可以最大化精简机械构造，减少维护和装配的成本[1]。综上，这也是人们不断完善机械制动性能要求的原因。为精益求精，现代最新制动系统都添加了很多诸如ABS、ESP和TCS等电子控制元件和系统，使管路布置和内部结构复杂多变，虽然更加精密，却无形增加了不必要的安全隐患，导致维护和装配的难度也因此被大幅度提高。据此，人們把目光投向了电子机械制动系统，原因无他，其可控风险的优势，能让安全风险降到最低。而电子机械制动系统顺应机电一体化的时代潮流，也必将完全取代传动制动方式，成为未来主要发展方向。
二、汽车电子机械制动系统设计
（一）工作原理
工作原理为：若汽车在行驶过程中，遭遇紧急突发情况需要及时有效刹车，那么驾驶员就会将脚踩踏板，将脚部力量传送至制动踏板，也就是俗称的踩刹车。此时的力量的调控方式是信号调控，对途经电子机械制动系统，再由三环调速系统的信号实现有效传输。与此同时，输出电压的作用，应当保证无刷直流力矩电机可以直接接收，之后将电机轴转动而输出的转速信号由传动机构来接收。实质上，制动力的来源是丝杠位移的效应，也就是转速信号在减速增距下起的变化。整体运行工况非常迅速，只要0.1秒。
（二）执行系统
执行系统通常包括无刷直流电机模块、制动模块和传动模块三个部分。如果想在汽车动力学基础上完成汽车电子机械制动系统的仿真着手研究，前提需要建立相应的数学模型，并熟悉其工作原理。具体为：挑选减速装置，与无刷直流电动机进行驱动行星齿轮相匹配，并采用滚珠丝杠，使旋转运动具有可变性，转化为直线运动，产生制动力矩，完成制动指令。另外，我们需要对制动盘的制动压力实时监测，随时接收信号反馈，确保可控。因此压力传感器也十分必要。汽车电子机械制动系统执行系统的具体设计流程为：确定参数，初步试验。目标车辆前轮轮缸活塞直径为48mm，制动压强的最大值为15MPa，那么试验过程中，为确保制动钳制动盘两者完全脱离，可选取0.3mm作为制动间隙初步确定为，选取0.1S作为消除时间间隔，选取前轮制动器为目标车型的设计对象，需要先行确保基本参数无偏差，这样才能确保设计汽车电子机械制动系统执行系统的数据具有可行性。
（三）控制系统
控制系统具有准确、快速调节制动力的作用[2]。控制系统越完善，制动间隙的消除工况就会越快。控制系统由压力环、电流环和转速环组成，互相配合，共同完成反馈控制的功能。其中内环主要将本环控制量，维持在可控幅度，以此对电动机产生保护作用。若具体设计，其方法为：由内而外，不断扩展，可表现为电流控制环——转速控制环——压力控制环。前者是后者的设计基础，然后层层深入，直至最后压力控制环设计。在此设计过程中，对控制环的要求不能忽视：针对压力控制环，制动压力的超调不能小于百分之五；消除制动间隙的时间不能超过0.1S：针对转速控制环，启动时要保证电流饱和，从而加快消除制动间隙的工况：针对电流控制环，超调不小于百分之二。另外，汽车电子机械制动系统控制系统的设计试验中，保证电流控制环的积分系数和比例系数有一定要求，分别为610、0.945；转速控制环的参数为8.6、1.9；压力控制环的参数为6、8.6。
三、汽车电子机械制动系统仿真
（一）汽车电子机械制动系统的仿真模型
汽车电子机械制动系统的仿真模型主要包括三种：无刷直流控制模型、电流无刷直流电计算环控制模型和转速双闭环控制模型[3]。
（二）仿真结果
第一，电流环仿真，调节电流环时，要阻止电动机保持转动，使其达到空载状态。这也是这个试验的前提。如果电动机没有任何负载时，其电流值也相应较小，仿真结果误差也会小；
第二，转速环试验，试验转速环的过程中，电动机同样需要空载，相关结论表明，电动机启动初期，电流数值相对较大，极短时间达到规定转速并不是难事，另一方面，但由于电动机在快速旋转会产生换相的动态波动，电流也会随之波动，人为无法控制，电动机的转速也就不会高；；
第三，压力环试验.由压力环试验结论可得，在低于0.1s的极短时间内，消除制动间隙的操作才有可能成功，即便如此，5%也应是制动压力超调的临界值，需要比之过低。试验中，汽车电子机械制动系统的执行器可以输出制动压力最大化，响应动作也极为迅速。
结束语
综上所述，本文针对汽车电子机械制动系统的发展现状进行了深入的思考，围绕设计方面分析了工作原理，执行系统和控制系统，针对汽车电子机械制动系统，进行试验仿真，详细模拟了并记录了三种仿真结果。通过结果试验得知，汽车电子机械制动系统可靠性比传统机械结构更高，将成为汽车未来主要发展方向。
参考文献
[1] 付长胜.汽车ABS系统优化及关键技术研究[D].江西理工大学，2016.
[2] 荆志远.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].科技风，2015（18）：37.
[3] 杨许.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].内燃机与配件，2017（7）：10-11.
[关键词]汽车；电子机械制动系统；设计；仿真
中图分类号：G128 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0353-01
为了达到提高汽车制动性能的目的，制动系统的研究不可忽视。在一定程度上，作为新兴事物，汽车电子机械制动系统的出现，改变了汽车制动系统依赖传统工作模式的现状，让内部液压回路得以取消，节省空间同时，对比传统的制动系统，其优势包括节能环保、可靠安全以及传动高效等。
一、汽车电子机械制动系统的现状
近年来应运而生的线控系统，正是发达国家潜心研究的杰作。依此基础，又转向电控机械的制动系统的开发研究，总体说来，电子机械的制动系统，其工作原理是电动机作为压缩空气或液压传动的机械结构的替代品，使机械的制动效能和响应速度等参数得到提高，达到制动效果最优解。同时，可以最大化精简机械构造，减少维护和装配的成本[1]。综上，这也是人们不断完善机械制动性能要求的原因。为精益求精，现代最新制动系统都添加了很多诸如ABS、ESP和TCS等电子控制元件和系统，使管路布置和内部结构复杂多变，虽然更加精密，却无形增加了不必要的安全隐患，导致维护和装配的难度也因此被大幅度提高。据此，人們把目光投向了电子机械制动系统，原因无他，其可控风险的优势，能让安全风险降到最低。而电子机械制动系统顺应机电一体化的时代潮流，也必将完全取代传动制动方式，成为未来主要发展方向。
二、汽车电子机械制动系统设计
（一）工作原理
工作原理为：若汽车在行驶过程中，遭遇紧急突发情况需要及时有效刹车，那么驾驶员就会将脚踩踏板，将脚部力量传送至制动踏板，也就是俗称的踩刹车。此时的力量的调控方式是信号调控，对途经电子机械制动系统，再由三环调速系统的信号实现有效传输。与此同时，输出电压的作用，应当保证无刷直流力矩电机可以直接接收，之后将电机轴转动而输出的转速信号由传动机构来接收。实质上，制动力的来源是丝杠位移的效应，也就是转速信号在减速增距下起的变化。整体运行工况非常迅速，只要0.1秒。
（二）执行系统
执行系统通常包括无刷直流电机模块、制动模块和传动模块三个部分。如果想在汽车动力学基础上完成汽车电子机械制动系统的仿真着手研究，前提需要建立相应的数学模型，并熟悉其工作原理。具体为：挑选减速装置，与无刷直流电动机进行驱动行星齿轮相匹配，并采用滚珠丝杠，使旋转运动具有可变性，转化为直线运动，产生制动力矩，完成制动指令。另外，我们需要对制动盘的制动压力实时监测，随时接收信号反馈，确保可控。因此压力传感器也十分必要。汽车电子机械制动系统执行系统的具体设计流程为：确定参数，初步试验。目标车辆前轮轮缸活塞直径为48mm，制动压强的最大值为15MPa，那么试验过程中，为确保制动钳制动盘两者完全脱离，可选取0.3mm作为制动间隙初步确定为，选取0.1S作为消除时间间隔，选取前轮制动器为目标车型的设计对象，需要先行确保基本参数无偏差，这样才能确保设计汽车电子机械制动系统执行系统的数据具有可行性。
（三）控制系统
控制系统具有准确、快速调节制动力的作用[2]。控制系统越完善，制动间隙的消除工况就会越快。控制系统由压力环、电流环和转速环组成，互相配合，共同完成反馈控制的功能。其中内环主要将本环控制量，维持在可控幅度，以此对电动机产生保护作用。若具体设计，其方法为：由内而外，不断扩展，可表现为电流控制环——转速控制环——压力控制环。前者是后者的设计基础，然后层层深入，直至最后压力控制环设计。在此设计过程中，对控制环的要求不能忽视：针对压力控制环，制动压力的超调不能小于百分之五；消除制动间隙的时间不能超过0.1S：针对转速控制环，启动时要保证电流饱和，从而加快消除制动间隙的工况：针对电流控制环，超调不小于百分之二。另外，汽车电子机械制动系统控制系统的设计试验中，保证电流控制环的积分系数和比例系数有一定要求，分别为610、0.945；转速控制环的参数为8.6、1.9；压力控制环的参数为6、8.6。
三、汽车电子机械制动系统仿真
（一）汽车电子机械制动系统的仿真模型
汽车电子机械制动系统的仿真模型主要包括三种：无刷直流控制模型、电流无刷直流电计算环控制模型和转速双闭环控制模型[3]。
（二）仿真结果
第一，电流环仿真，调节电流环时，要阻止电动机保持转动，使其达到空载状态。这也是这个试验的前提。如果电动机没有任何负载时，其电流值也相应较小，仿真结果误差也会小；
第二，转速环试验，试验转速环的过程中，电动机同样需要空载，相关结论表明，电动机启动初期，电流数值相对较大，极短时间达到规定转速并不是难事，另一方面，但由于电动机在快速旋转会产生换相的动态波动，电流也会随之波动，人为无法控制，电动机的转速也就不会高；；
第三，压力环试验.由压力环试验结论可得，在低于0.1s的极短时间内，消除制动间隙的操作才有可能成功，即便如此，5%也应是制动压力超调的临界值，需要比之过低。试验中，汽车电子机械制动系统的执行器可以输出制动压力最大化，响应动作也极为迅速。
结束语
综上所述，本文针对汽车电子机械制动系统的发展现状进行了深入的思考，围绕设计方面分析了工作原理，执行系统和控制系统，针对汽车电子机械制动系统，进行试验仿真，详细模拟了并记录了三种仿真结果。通过结果试验得知，汽车电子机械制动系统可靠性比传统机械结构更高，将成为汽车未来主要发展方向。
参考文献
[1] 付长胜.汽车ABS系统优化及关键技术研究[D].江西理工大学，2016.
[2] 荆志远.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].科技风，2015（18）：37.
[3] 杨许.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].内燃机与配件，2017（7）：10-11.