這篇系統工程師論文發表了汽車制動系統機電一體化的應用，汽車制動系統機電一體有效節約了傳感器和運輸管道材料，大大降低了制動反應時間。論文介紹了機電一體化技術的應用優點，并給出了3BBW系統中機電一體化的應用案例。

　　摘要：隨著我國社會經濟的不斷發展，機電一體化技術在各行各業均得到了廣泛應用，顯著提升了社會的生產效率。現首先對汽車制動技術的發展進行介紹，然后分析機電一體化的內涵和特點，最后對機電一體化技術在汽車制動系統中的應用進行了探討。

　　關鍵詞：系統工程師論文,汽車制動系統,機電一體化,BBW系統

　　引言

　　在電子信息技術的不斷發展下，機電一體化技術也在飛快發展，它是集信息技術、機械技術、微電子技術、接口技術、軟件編程技術、傳感器測試技術等先進技術為一體的技術，可以有效提升機電產品的智能化水平。在機械制造行業中應用機電一體化技術可以有效提升生產效率，保證產品質量。

　　1汽車制動系統機電一體化簡介

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

　　2機電一體化技術應用優點

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

　　3BBW系統中機電一體化的應用案例

　　3.1BBW系統工作原理汽車發出駐車制動信號時，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。電機通過皮帶驅動絲桿和斜盤齒輪，使得旋轉絲桿的螺母沿著絲桿螺紋方向轉動，和制動器活塞緊密觸碰，加速制動摩擦片發生擠壓，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監測，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，旋轉螺母將順著絲桿方向旋轉到原來的位置，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，使得摩擦片和制動盤分開.3.2BBW系統結構汽車全電路制動BBW系統分為三部分：車輪制動單元、中央電子控制模塊、電子踏板單元。BBW系統的詳細結構如圖1(1)車輪制動單元。車輪制動部分主要由制動執行器和制動執行器ECU兩部分構成。該制動單元通過電路的電力能量進行電子控制和制動，因此系統輸入電信號和功能電流信號。借助電流或電子轉子的轉角進行系統制動夾緊力的預估，因外界環境因素及器件破損原因，在預算系統制動夾緊力時，除了該估算指標外，還需配合力矩傳感器和集成力對系統的制動力或制動力矩進行實時估算，以提升系統制動的準確性。(2)中央電子控制模塊。這是BBW系統的主要控制部分，通過對自制動踏板傳達的汽車制動信號進行反應，借助制動器調節進行汽車制動;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系統摒棄了傳統液壓制動系統的機械式傳力結構、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變，并以電信號方式傳輸到中央處理器(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系統技術要點(1)系統執行器能量需求。通常鼓式制動執行器所需功率為100W，盤式制動執行器所需功率達1kW;常用的12V車輛電氣系統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，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系統因完全摒棄了傳統的液壓元件系統，故沒有獨立后備執行系統。雖然容錯系統的安全性問題可以通過很多種技術進行緩解，但最根本方法還是配置后備執行系統。若節點、電子控制單元等出現問題，在保持現有系統完整性的基礎上，可以通過啟動裝置的后備執行系統進行汽車運行的調整。(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。目前，常見抗干擾控制系統包括對稱式和非對稱式兩種，其中對稱式抗干擾控制系統是借助兩個相同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。兩種方法各有側重點。(4)自動控制技術的應用。BBW系統的汽車，通過機電一體化技術和自動控制技術的應用，實現了汽車實時的精準定位，并可及時補償能耗，同時能自動調節汽車運行狀態，提升汽車運行的安全效率。(5)驅動技術要求。汽車的BBW系統中，機電一體化技術的應用主要通過系統執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，控制系統可實時接收制動信號并發出制動指令，通過執行元件將制動指令及時傳遞給執行單元，開展制動執行，同時將制動執行效果實時返送回控制中心。3.4BBW系統制動實效通過四個階段的運行比較，相較于傳統制動系統，全電路制動控制的BBW系統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生的時間。實踐監測發現，全電路制動的BBW系統制動力增加周期不超過0.05s。第三階段全電路制動系統因其和汽車防抱死系統具有較高的協調配合度，使得汽車制動距離更短。第四階段全電路制動系統因使用了電能制動器，制動力消失時間更短。

　　4結語

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

　　[參考文獻]

　　[1]孫衛清，李建勇.機電一體化技術[M].2版.北京：科學出版社，2009.

　　[2]關文達.汽車構造[M].北京：機械工業出版社，2009.

　　作者：石慶生 單位：廣州瑞立科密汽車電子股份有限公司

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