楊衛(wèi)國(guó)

摘 要：自我國(guó)改革開放之后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展，在各行各業(yè)中都廣泛應(yīng)用到了機(jī)電一體化技術(shù)，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)蓬勃發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中有效利用到機(jī)電一體化技術(shù)，在很大程度上推動(dòng)汽車設(shè)計(jì)深化發(fā)展。下文分析了機(jī)電一體化的含義和特點(diǎn)，以及機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用背景和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，探究了機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;汽車制動(dòng)系統(tǒng);應(yīng)用分析

1 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展背景下帶動(dòng)了電子信息技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)還使機(jī)電一體化技術(shù)得到提升進(jìn)步，并且應(yīng)用于各行各業(yè)中，使企業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化，在很大程度上提升了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，確保經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在汽車制造業(yè)中的汽車制動(dòng)系統(tǒng)也應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)，使汽車內(nèi)部的制動(dòng)謝勇實(shí)現(xiàn)智能控制和智能操作，推動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)智能化發(fā)展。下文將針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用展開分析探究。

2 機(jī)電一體化的含義和特點(diǎn)

2.1 機(jī)電一體化含義

機(jī)電一體化技術(shù)的綜合性較強(qiáng)，有著廣泛涉及內(nèi)容，其中包括了信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、微電子技術(shù)、接口技術(shù)、電子電力技術(shù)和軟件編程等技術(shù)。隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用，各行各業(yè)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)使企業(yè)發(fā)展得到有效推動(dòng)，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中占據(jù)一定競(jìng)爭(zhēng)力，還使機(jī)電產(chǎn)品的智能化程度得到提高[1]。

2.2 機(jī)電一體化特點(diǎn)

機(jī)電一體化技術(shù)有較高安全性，通過保護(hù)、檢測(cè)還有報(bào)警程序的設(shè)計(jì)，在出現(xiàn)突發(fā)狀況的時(shí)候可以迅速啟動(dòng)保護(hù)模式，避免以外事故出現(xiàn)。機(jī)電一體化技術(shù)還有明顯數(shù)字化特性，生產(chǎn)性能的提高離不開高數(shù)字化的作用，使機(jī)械加工的精準(zhǔn)度得到提升。同時(shí)還有很強(qiáng)的實(shí)用性，通過程序的快速編輯，然后利用數(shù)字化加工技術(shù)可以使機(jī)械加工效率得到提升，操作方便便捷有效[2]。此外，機(jī)電一體化技術(shù)有廣泛應(yīng)用范圍，功能具有多樣性，市場(chǎng)前景廣闊。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用背景和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用背景

汽車設(shè)計(jì)過程中必須具備制動(dòng)系統(tǒng)，在早期研制汽車時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展尚未成熟，而當(dāng)時(shí)汽車設(shè)計(jì)也沒有制動(dòng)能力。雖然在后期發(fā)展過程中優(yōu)化了汽車結(jié)構(gòu)，使汽車具有制動(dòng)能力，但是制動(dòng)方式還是通過手動(dòng)操作來實(shí)現(xiàn)，沒有實(shí)現(xiàn)智能化，也沒有便捷性，同時(shí)還沒有完善的制動(dòng)機(jī)制，缺乏制動(dòng)系統(tǒng)有效性。隨著時(shí)代發(fā)展，汽車種類和重量也不斷增多，手動(dòng)制動(dòng)的汽車已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展要求，從而研發(fā)出汽車制動(dòng)系統(tǒng)，使汽車有緊急制動(dòng)能力。隨著對(duì)原有系統(tǒng)的不斷改造和優(yōu)化，液壓制動(dòng)系統(tǒng)被研發(fā)出來，并未在制造汽車和汽車發(fā)展中占有重要位置[3]。但是，液壓制動(dòng)系統(tǒng)不具兼容性和靈活性，不能有效與汽車自動(dòng)化中樞控制系統(tǒng)進(jìn)行同和，所以在汽車職工系統(tǒng)中應(yīng)用到了機(jī)電一體化技術(shù)。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

機(jī)電一體化制動(dòng)系統(tǒng)主要通過電路來進(jìn)行控制，在很大程度上使制動(dòng)系統(tǒng)基本穩(wěn)定性得到提高。在制動(dòng)系統(tǒng)中，機(jī)制的控制不使用油液線，主要控制中心為中樞控制系統(tǒng)，從而為其提供制動(dòng)指令。該系統(tǒng)的全面為Brake-By-Wier，簡(jiǎn)稱為BBW。

機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用使系統(tǒng)有更快反應(yīng)速度，可在第一時(shí)間執(zhí)行使用者發(fā)出的指令，從而使制動(dòng)距離得到縮短，進(jìn)而提高系統(tǒng)使用安全性。維護(hù)系統(tǒng)也更加便捷，安裝流程來說也相對(duì)簡(jiǎn)單，但是由于中樞系統(tǒng)控制機(jī)電一體化，所以要連接位數(shù)不多的電線路，繁瑣的油路系統(tǒng)不需要加入。車體重量的減輕離不開設(shè)計(jì)影響，不僅延長(zhǎng)使用壽命，還是汽車基本動(dòng)能得到提高[4]。

此外，系統(tǒng)布局的靈活性也在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)之后得到有效提高，因?yàn)椴恍枰褂迷鰤浩鬏敵鰤毫?，使得汽車運(yùn)行系統(tǒng)刨除了增壓系統(tǒng)，增加了汽車內(nèi)部的布局空間。同時(shí)，制動(dòng)踏板與人體力學(xué)設(shè)計(jì)更加符合，因?yàn)閭鹘y(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)他爸強(qiáng)度過高，生硬的踏板導(dǎo)致在實(shí)際使用過程中效果較高人體動(dòng)力指數(shù)，要是長(zhǎng)期使用還會(huì)使制動(dòng)踏板出現(xiàn)松懈的問題，導(dǎo)致制動(dòng)效果不佳，而機(jī)電一體化設(shè)計(jì)可以按照人體操作力度來針對(duì)制動(dòng)踏板力度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而將制動(dòng)系統(tǒng)使用壽命延長(zhǎng)[5]。同時(shí)，還提高了ABS系統(tǒng)兼容性，在踩下踏板之后不會(huì)有不必要的回彈振動(dòng)產(chǎn)生，降低噪音。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 BBW系統(tǒng)工作原理

汽車發(fā)出駐車制動(dòng)信號(hào)的時(shí)候，通過踩踏制動(dòng)腳踏板，在中央電控單元輸入制動(dòng)信號(hào)，然后電控機(jī)械制動(dòng)控制單元會(huì)開啟電機(jī)。旋轉(zhuǎn)絲桿螺母沿著絲桿螺紋方向轉(zhuǎn)動(dòng)，緊密觸碰著制動(dòng)器活塞，使加速制動(dòng)摩擦片出現(xiàn)擠壓，并且擠壓到制動(dòng)盤上，這一系列反應(yīng)主要是電機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)絲桿和斜盤齒輪來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)上述流程完成之后，密封圈變形問題會(huì)在擠壓作用下產(chǎn)生，進(jìn)而提高了電機(jī)電流，因此整個(gè)制動(dòng)過程對(duì)電機(jī)電流的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需要通過制動(dòng)控制單元來實(shí)現(xiàn)，要是電路電流高于額定額度，那么電機(jī)的供給電流會(huì)被制動(dòng)控制單元自動(dòng)斷開[6]。結(jié)束制動(dòng)操作之后，要順著絲桿放線將旋轉(zhuǎn)螺母旋轉(zhuǎn)回原來的地方，使活塞壓力得到迅速釋放，以及降低制動(dòng)盤失衡度，促使活塞恢復(fù)原本狀態(tài)，分開制動(dòng)盤和摩擦片。

4.2 BBW系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車全電路制動(dòng)BBW系統(tǒng)可以分為車輪制動(dòng)單位元、中央電子控制模塊還有電子踏板單元著3個(gè)部分。

車輪制動(dòng)單元：車輪制動(dòng)部分主要有2個(gè)部分構(gòu)成，制動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)執(zhí)行器ECU。該單量單元進(jìn)行制動(dòng)和電子控制主要是通過電路的電力能量，功能電流信號(hào)和點(diǎn)電信號(hào)是由系統(tǒng)進(jìn)行輸出。預(yù)估系統(tǒng)制動(dòng)夾緊力要利用電子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角或者電流來進(jìn)行，要是在預(yù)算系統(tǒng)夾緊力的時(shí)候，器件出現(xiàn)破損或者受到外界因素影響，除了此估算指標(biāo)之外，還需要利用集成力和力矩傳感器針對(duì)制動(dòng)力矩或者系統(tǒng)制動(dòng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，才能使系統(tǒng)制動(dòng)準(zhǔn)確性得到提升[7]。

中央電子控制模塊：BBW系統(tǒng)的主要控制部門就是中央電子控制模塊，通過反應(yīng)自制動(dòng)踏板傳達(dá)出的汽車制動(dòng)信號(hào)，然后汽車制動(dòng)的調(diào)節(jié)要利用制動(dòng)器來進(jìn)行，通過反應(yīng)駐車信號(hào)以完成駐車制動(dòng)。判定車輪的狀況要通過分辨車輪傳感器信號(hào)來進(jìn)行，判斷是否有打滑、抱死的問題出現(xiàn)，才好及時(shí)采取解決措施，控制車輪制動(dòng)力采用制動(dòng)來加以控制，才能有效預(yù)防驅(qū)動(dòng)打滑和汽車抱死的問題。

電子踏板單元：BBW系統(tǒng)由全電路制動(dòng)控制，傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓油、機(jī)械式傳力結(jié)構(gòu)、真空助力器都被摒棄，利用踏板模擬器轉(zhuǎn)變踏板上力和速度，并以電信號(hào)的方式傳輸?shù)街醒胩幚砥髦小Ｍㄟ^分析研究踏板模擬器的輸入和輸出等特性曲線，可以更進(jìn)一步了解到汽車駕駛員的駕駛習(xí)慣，然后應(yīng)用人體工程學(xué)技術(shù)，來提升汽車安全性和舒適性，從未使汽車的制動(dòng)距離和制動(dòng)速度也能得到提升。

4.3 BBW系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

4.3.1 系統(tǒng)執(zhí)行能量需求

一般情況下鼓式制動(dòng)執(zhí)行器需要的功率為100W，盤式制動(dòng)執(zhí)行器需要的公路為1kW，經(jīng)常使用的12V車輛電氣系統(tǒng)不能使電氣制動(dòng)高功率要求得到滿足，所以可以搭建42V電壓系統(tǒng)，但是電壓的升高會(huì)帶來安全隱患，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要考慮多方面的影響因素以及由于電壓升高而帶來的安全問題。

4.3.2 容錯(cuò)需求

由于BBW系統(tǒng)完全摒棄傳統(tǒng)液壓元件系統(tǒng)，所以后背執(zhí)行系統(tǒng)是不具備獨(dú)立性的。及時(shí)可以通過多種技術(shù)緩解容錯(cuò)系統(tǒng)安全性問題，但是還是要配置后備執(zhí)行系統(tǒng)才是最根本辦法。要是電子控制單元和節(jié)點(diǎn)等有問題出現(xiàn)，那么保持現(xiàn)有系統(tǒng)的完整性，然后以此為基礎(chǔ)，利用啟動(dòng)裝置后備系統(tǒng)來調(diào)整汽車運(yùn)行。

4.3.3 抗干擾問題

在實(shí)際運(yùn)行汽車的時(shí)候會(huì)有各類故障信號(hào)出現(xiàn)，所以汽車需要設(shè)置抗干擾控制系統(tǒng)。對(duì)稱式和非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段經(jīng)?？吹降目垢蓴_控制系統(tǒng)，其中對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)分析制動(dòng)信號(hào)主要是借助2個(gè)同樣的CPU和相同的運(yùn)算程序來進(jìn)行，并且采取相關(guān)解決對(duì)策較為及時(shí)。非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)分析制動(dòng)信號(hào)主要是借助2個(gè)不同的CPU和不同的運(yùn)算程序來進(jìn)行，并且及時(shí)應(yīng)用相關(guān)的處理方法。

4.3.4 應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)

BBW系統(tǒng)的汽車，主要應(yīng)用了自動(dòng)控制系統(tǒng)和機(jī)電一體化技術(shù)，使汽車精準(zhǔn)定位的實(shí)時(shí)性得到提高，并且還能及時(shí)針對(duì)能耗進(jìn)行補(bǔ)償，汽車運(yùn)行狀態(tài)也能自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行使汽車運(yùn)行安心性和效率都得到提高。

4.3.5 驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求

在汽車BBW系統(tǒng)中，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)主要是通過系統(tǒng)執(zhí)行元件來滿足汽車制動(dòng)需求，當(dāng)腳踏板將制動(dòng)信號(hào)傳送之后，通過傳遞電信號(hào)，控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)接收制動(dòng)信號(hào)并且發(fā)出制動(dòng)指令，然后執(zhí)行單元會(huì)接收到執(zhí)行元件傳遞的制動(dòng)指令，接著開始制動(dòng)執(zhí)行，與此同時(shí)，執(zhí)行效果也通過制動(dòng)執(zhí)行返送回控制中心。

5 結(jié)語(yǔ)

通過上文的分析探究，我們知道機(jī)電一體化技術(shù)的綜合性較強(qiáng)，安全性也相對(duì)較高，其數(shù)字化特性使生產(chǎn)性能提高，正是由于有諸多的優(yōu)勢(shì)，所以在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，從而使汽車制動(dòng)系統(tǒng)更加具有安全性，提升了運(yùn)行效率，在很大程度上推動(dòng)了汽車制造業(yè)的發(fā)展。

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