电子机械式制动器的控制方法分析

电子机械式制动器的控制方法分析

摘要：从第一辆真正汽车诞生到现在，汽车行业经过了上百年的发展，从而使

汽车的功能变得更加的丰富，性能也更加的卓越，并且全球汽车尤其是我国的汽

车保有量在逐年上升。但汽车数量增多的同时多发的交通事故也导致了较多的问题，导致消费者在选择汽车时首先考虑的是汽车的安全性能。汽车的制动安全性

最为汽车最基本也是最重要的指标，对保证乘车人员的人身安全至关重要。根据

目前的发展情况，电子机械式制动系统正成为多数汽车厂商的首选。为了进一步

了解电子机械式制动器，本文对电子式制动器的原理进行了详细的介绍，同时对

其控制方式进行了具体的分析，对汽车制动系统的进一步发展与完善能够起到一

定的借鉴作用。

关键词：机械式制动器；电子；控制方法

1 电子机械式制动器概述

1.1 电子机械式制动器的组成及原理

电子机械式制动器简称EMB，而目前常用的电子机械式制动器主要由电子制动踏板、通

信网络、EMB电机控制器、电机以及EMB控制器组成。而EMB具体工作原理主要为以下过程：首先通过防抱死制动系统（简称ABS）、车身电子稳定系统（简称ESP）以及电子制动

踏板等将信号传输到EMB控制器当中，利用控制器的算法进行相应的运算，传出目标制动力的信号并传输到EMB电机制动器当中。然后电机制动器根据得到的信号对电机输出力矩的大小以及方向进行调整，最终使制动力的大小达到合适的状态。其中EMB执行器包括三部分，分别为能够进行减速增扭的减速装置、能够实现电能向机械能转化的电机、能够将电机的旋

转运动转变为直线运动的运动转换装置。而电子制动踏板能够将踏板的位移以及速度转变为

电信号，通信网络能够将EMB的内部控制信号与其他控制系统之间相互的信号传递。

在实际工作过程中，EMB按照不同控制系统输入的信号，同提前设置完成的数据进行比较，从而对是否需要进行制动以及需要的制动力的大小进行判断。之后将具体的制动力大小

的信号传输到EMB控制器以及电机控制器当中，进而使EMB执行器能够产生对应的制动力。

1.2 电子机械式制动器的特点分析

同原有的制动系统相比，电子机械式制动器的优势更加明显。首先从结构上看，与传统

的控制系统不同的是，EMB没有液压管路以及制动主缸等部件，从而使得整体的结构更加的

简单，能够使设备的装备更加容易，同时便于后期的维修。其次从可靠性上看，EMB的结构

使用的是模块化的形式，因此接口连接更加牢固，从而使制动的可靠性更高。此外从精确性

上看，EMB的电信号能够进行更为快速准确的传输，精确性明显优于传统的机械制动系统，

并且因为制动时间短，能够明显降低制动距离。而从整体性能上看，EMB兼容性更强，能够

比较容易的同ABS、ESP等不同的控制系统进行配合，从而使制动系统具备较高的性能。最

后从适应性上看，EMB的升级改进更为容易，对环境以及车型的适应性更强，并且汽车的整

体噪声与振动较低，舒适性也更好一些。

尽管EMB优势比较明显，但现阶段其还存着一些问题，具体如下：（1）EMB系统采用

的较多的电子元件，从而大幅的提高的速度与效率，但出现故障的频率也高，一旦出现问题

不能够得到及时的发现与解决，导致系统电子电路的可靠性较差。（2）在安全性上，EMB

对于现实行车过程中的恶劣环境能否适应，对高温和严寒的适应情况还需要进行较多的模拟

检验；此外，电子电路的抗电磁干扰能力还需要进一步的验证才能得知；经济性上，因为EMB使用了较多的先进技术，因此导致其实际的成本会明显的高于传统的制动系统。（3）从汽车的整体设计角度进行分析，因为EMB执行机构的存在，会导致在布置其他结构时会出现困难，进而对汽车的整体性能产生影响。

2 控制方法分析

2.1 ABS+EBD 综合控制分析

EBD简称电子制动力分配装置，其与ABS在汽车的制动过程中都有非常重要的作用。ABS是汽车车轮马上将会出现抱死的情况时发挥作用，提升行车的安全系数，而EBD则是在汽车制动的初期就对制动力进行控制，通过将ABS与EBD进行结合，则能够使汽车的制动性能得到较为明显的提升。

EBD的控制子程序按照前后轮的参考因素不同，主要分为以下两种：（1）以滑移率作为参考因素，假如汽车后轮的滑移率低于前轮的滑移率时，在某个数值的附近能够得到一个最优的分配关系。可以先调节后轮的制动力，之后对前轮的制动力进行调节，或者只是对后轮进行调节也可以。为了能够利用滑移率对制动力进行更好的分配，需要在滑移率较低时对EBD进行控制，因此这种方法需要车辆车轮的滑移率具有较高的精度。（2）以车轮速度作为参考，因为能够对轮速的信号进行反应，因此控制的实时性更强，从而使这种方法具有较强的实用性。车辆在行驶过程中，为了增加后轮的制动力，可以对前后轮的转速进行调整，使后轮的转速小于前轮的，为了得到合适的转速，通常都是对制动压力进行调整，同时按照低速的后轮与高速的前轮的速度差值当做参照因素。

ABS的控制子程序同样也是两种：（1）通过检测车轮的速度信号，ABS能够进行判断，按照提前设置的参数，向车轮的制动装置输出调节信号与调节大小，进而进行制动。（2）根据滑移率测定装置输出的信号进行反映，输出调整车轮制动力的信号，从而完成制动力的调整。

ABS的控制方法对制动性能会产生十分直接的影响，如果在制动过程中存在较高的非线性因素，只通过建立数学模型是难以实现的。而以经验作为基础的控制方法则需要通过进行大量的实验才能够得到测定控制参数的大概范围，因此这种方法不可取。目前非常流行的仿真技术则能够避免上述问题，因此应用的十分广泛。

2.2 EMB 硬件在环技术分析

随着近几年CAE技术的快速发展，越来越多的汽车厂商在汽车的设计制造环节中应用仿真模拟等技术，通过运用高速运行的实时仿真模型在真实的模拟环境中进行运行分析，取代传统的真实环境汽车实验，从而能够将需要测试的细节在模型中逐个体现并得到反馈，根据反馈的内容在对相关的设计进行进一步的完善与修改。通过采用这种方法在保证了实验效果的基础上能够显著降低时间与人力成本，缩短汽车研发设计的周期，使工作的效率能够得到较大的提高。因此可以将这种技术应用在EMB系统的进一步完善与开发环节当中。EMB硬件在环仿真实验平台包括：EMB控制执行系统、电子制动踏板以及数据采集系统等组成，通过建立数学模型取代汽车与道路的实际情况，从而使实验的硬件要求显著降低。

3 结论

现阶段，汽车行业的竞争日益激烈，为了能够更好的发展，电子机械式制动器凭借其在汽车制动上的卓越性能，逐渐成为多数汽车厂家的首要选择。本文从原理、结构以及特点对电子机械式制动器进行了详细的介绍，在此基础上对其控制方法进行了具体的分析。不过本文在分析的角度上还不够全面，因此其他有关电子机械式制动器的特点还需要进行更深入的分析，同时现阶段的电子机械式制动器还存在较大能够继续完善与改进的地方，希望本文能够对相关的研究设计人员在实际工作中有一定的帮助。