电子机械式驻车制动系统结构组成与工作原理分析

电子机械式驻车制动系统结构组成与工作原理分析

从汽车诞生时起，制动系统在汽车的安全方面就扮演着至关重要的角色。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及其采用的新技术。随着电子科技和网络技术的发展，出现了更加高效、节能的电子机械制动系统。电子机械制动系统改变传统液压或气压制动执行元件为电驱动元件，便于实现线控制动，是一种全新的制动理念。由于电驱动系统的可控性好、响应速度快的特点，电子机械制动系统极大的提高了汽车的制动安全性能，显现出良好的发展前景。电子机械制动系统的组成汽车电子机械制动系统主要由制动系统78L、车轮制动模块和电子踏板模块等组成，中央电子控制单元接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死制动和驱动防滑；中央电子控制单元还将对系统的电源进行管理，分配电流；同时还得兼顾车辆其它系统的控制。

一、结构组成

电子机械式车制动与传统的手动制动几乎毫无相似之处。它具有耐磨、制动效果持久并且不抱死等特点。

电子机械式驻车制动系统包括驻车制动功能、车辆起步辅助功能和紧急制动功能。其控制方式从之前的手刹拉杆控制变成了中控台拉杆控制。汽车起步时（如果驾驶员座椅安全带已系好）自动解除驻车制动。

电子机械式驻车制动的控制单元可探测已选的档位、加速踏板位置、发动机转速、扭矩、行车方向和汽车倾斜角。并利用这些信息在汽车上坡时进行控制，防止车辆侧翻。如果同时踩下刹车踏板，只能手动解除制动。与传统手刹相比，用驻车制动器进行车辆紧急制动会达到更好的制动效果。这是因为该系统可通过电子稳定系统（ESP）与防抱死制动系统（ABS）和电子制动力分配（EBD）系统进行通讯。驻车系统可提供全面的驻车和操控协助。系统可探测驾驶员看不见的障碍物，提供可靠的报警信号，甚至帮助寻找合适的停车位–这些对于有限的停车空间而言极具吸引力。

只要有停车空间，一切皆有可能：无论交通状况如何，驻车系统都能帮助您轻松停车，并提醒您注意汽车附近看不见的障碍物。根据选择的配置，该系统还能监控汽车前后的区域。如果在操控汽车期间靠近不明物体，它还能发出声响信号提醒汽车前方有障碍物。

保险杠集成了八个超声波传感器，可探测与障碍物的距离并将测量数据输入控制单元。一旦汽车前方的障碍物距离小于120厘米或后方障碍物距离小于160厘米，系统会发出间歇性声音信号。如果距离小于30厘米，系统将发出连续性声音信号。

安装在保险杠上的传感器采用了一种可见的平板翼布局。音频发射器嵌入仪表盘和后部挡板内。车速超过15 km/h时系统自动关闭。在车辆密度大并且时走时停的交通状况下，该系统还可以通过按钮关闭。始终寻找合适的停车位：驻车辅助系统（包括坡道启动辅助）使用10部超声波传感器寻找路边合适的停车位-此时车速最高为30 km /

h。一旦发现车位，系统立即计算理想的停车路线，并且几乎自动完成停车操作：在汽车自行转向时，驾驶员只需控制加速和制动。二、工作原理

实施驻车制动：直流电机的输出经过传送带传动机构和传动比较大的少齿差行星齿轮传动机构的降速增扭后，由蜗杆传动机构将旋转运动转换为直线运动，最终通过推动制动摩擦块对制动盘产生压紧力；

解除驻车制动：直流电动机反转，制动摩擦块自动松开。由于减速机构传动比很大，电动机转动一周，蜗杆传动机构推动制动块的位移很小，所以通过控制电动机的转速就可以控制摩擦块与制动盘之间的间隙，从而达到间隙自调的目的。

电子机械制动系统和传统的液压制动系统就制动原理来说是相同的，其车轮和制动装置的主要部分也是相同的，只是在电子机械制动系统中，电源代替了液压（或气压）源，机电作动器代替了液压（或气压）作动装置，制动力由电机产生，大小受电子控制器的控制。

以浮动盘式制动器为例。该执行器采用了电机内置的结构，它的最大特点就是模块化，整个机构又可分为三个部分：驱动部分—永磁无刷直流力矩电机；一级减速部分—行星齿轮减速器；滚珠丝杠螺旋传动部分—把旋转运动变成丝杠的直线运动。车辆制动时，在制动踏板信号的控制下，制动执行器中的电机转动，并驱动行星减速器及滚珠丝杠副，使丝杠平动，以消除整个机构各部件间的间隙及制动盘与摩擦片间的间隙，此时电机外部负载很低，主要是各部件间的摩擦阻力和制动器回位弹簧力；当整个机构的间隙消除后（制动钳与制动盘接触

后），电机进入堵转工作状态，此时电机产生的堵转力矩经行星齿轮减速机构、滚珠丝杠副在制动器上形成制动压力，进而产生制动力矩；解除制动时，电机反转，丝杠回位，并进行制动器间隙的自调整目前，制动执行器有两种设计方案：一是集成了力或力矩传感器；二是没有集成力或力矩传感器。第一种方案，由于有了力或力矩传感器，可省去对制动力或制动力矩这一重要参数的计算，使系统变得更准确、可靠。但力或力矩传感器价格昂贵，而且集成困难。第二种方案，需要根据电流或电机转子转角来估算制动夹紧力。但由于外界环境的变化带来的温度的变化及磨损的影响，不可能只根据电流或电机转子转角来计算夹紧力，须将两者结合起来，才能收到好的效果。

电子机械式制动执行器的设计汽车制动时，制动器制动力矩表达式为式中：—制动器制动因数；—丝杠输出推力；—克服弹簧力所需推力。由上述制动执行器的工作原理可知，电机通过行星齿轮减速器驱动滚珠丝杠副，将电机的旋转运动转化为丝杠的直线运动，对制动盘施加压力。由于滚珠丝杠副将电机的旋转运动转化为直线运动，则下式成立式中：!—滚珠丝杠副螺母的角速度；*—丝杠的位移；%,—丝杠导程；)—滚珠丝杠副的动作时间。滚珠丝杠副所承受的转矩，即行星减速机构输出的转矩，包括滚珠丝杠的驱动力矩、阻力矩及其传动系统的摩擦力矩。即式中：1—行星减速机构输出转矩；—滚珠丝杠的阻力矩；—滚珠丝杠的驱动力矩；—滚珠丝杠传动系统的摩擦力矩。其中：式中：2+—滚珠丝杠的轴向预紧力。!0———除滚珠丝杠本身的摩擦力矩外的摩擦阻力矩，主要为支承轴承的摩擦力矩和密封

装置的摩擦力矩。考虑式（%）、式（）），用滚珠丝杠副的传动效率"3来表示系统的阻力矩和摩擦力矩，式（$）可表示为：

其中："适当选择行星减速器的传动比，即可确定在制动工况下所需力矩电机输出的堵转力矩!6，进而选择力矩电机。式中：7—行星减速机构传动比；"1—行星减速机构的机械效率。将式得由上述分析可知，丝杠所提供的推力与电机堵转时的输出转矩是线性关系，因此可以计算出加在制动装置上的压力和制动力矩的大小。在设计过程中，可以通过所需的最大制动力矩

传统的手刹在斜坡起步时需要依靠驾驶者通过手动释放手制动或者熟练的油门、离合配合来舒畅起步。而AUTO HOLD自动驻车功能通过坡度传感器由控制器给出准确的驻车力,在起动时,驻车控制单元通过离合器距离传感器,离合器捏合速度传感器,油门踏板传感器等提供的信息通过计算,当驱动力大于行驶阻力时自动释放驻车制动,从而使汽车能够平稳起步。

就算平时在市区行驶的塞塞停停,只要你启用AUTO HOLD功能,便会启动相应的自动驻车功能。聪明的AUTO HOLD自动驻车功能可使车辆在等红灯或上下坡停车时自动启动四轮制动,即使在D挡或是N 挡,你也无需一直脚踩刹车或使用手刹,车子始终处于静止状态。当需要解除静止状态,也只需轻点油门即可解除制动。这一配置对于那些经常在城市里走走停停的车主来说确实实用,同时也减少了大家由于麻痹大意造成的一些不必要的事故。