电制动器制动力的计算方法

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1、电制动器制动力的计算SAE1999-01-0482摘要：ContinentalTeves(欧洲ITT汽车公司的前身)和Darmstadt工业大学正联合开发一种不需要以制动力、制动转矩作为反馈低成本电制动系统的控制策略。然而，由于机电化制动系统中齿轮效率变化范围很大，致使这项工作非常棘手。这篇文章首先描述了ContinentalTeves公司的第三代制动器的装置和运行，他们仍然使用了一个集成的制动力传感器，并介绍了Darmstadt工业大学的开发环境，包括一个制动器测试台、一个复杂的制动器模型和一个简化的制动器模型。并对可从制动器上获取的两

2、个信号——电机转子位置和电机电流作了仔细分析，就可能应用的制动力算法讨论了其利弊。基于制动器的简化模型和信号分析，介绍了只从转子位置和电机电流角度对制动力进行优化的算法。为了能在不同力传感器下调整间隙，我们研究了一种检测制动片和制动盘接触点的算法。第一个制动力计算和间隙处理的实验结果也在文章中作了介绍。介绍：现在登记注册装有ABS、TCS、EPS等现代电子控制系统的汽车数量在不断增多。然而，要在普通的液力制动系统中融入这些功能，却需要大量的电液元件。近年来，汽车工业界和许多生产厂家都因此而在开发电制动系统。目前，有两种构想广为接受，一种是

3、电液系统，另一种是纯机电系统，电液系统仍然使用了制动液和常规的制动器，但引用了一些比例阀。据预测，这种系统将在市场上作为首选。然而，随着电液制动系统（制动液、制动电路、比例阀等）弊端的出现，纯机电制动系统就成为一种很有前景的构想，而且值得去深入研究。这项工作的重心就在于在车辆制动器上实现产生制动力的纯机电系统。图1图1像我们展示了ContinentalTeves公司研究的机电制动器，用一种理想的方法使机电系统将一个电子信号值转化为制动力，或是一个作用于制动器的外力。在这一套硬件系统中可以实现常规的和先进的制动功能，控制单元的软件模式和传感

4、装置就决定了电制动系统的功能。减少汽车硬件和整个系统的重量并不是开发纯电制动系统的唯一动因所在，还由于它不需制动液且很少需要维修（只有制动块和制动盘）。它的分离式的制动踏板可以被安装在既防撞又不占用乘客空间的地方。由于对踏板特点的设计没有什么约束，所以人机工程和安全就很容易考虑和实现。这种“即插即用”的构想采用了尽可能少的部件降低了生产和后勤的花费。然而，电制动系统也有些不足。其一就是就是由于恶劣的工作条件和磨损造成制动器效率的不断变化，见图3。每一个子系统，比如机电驱动器、齿轮单元摩擦制动器及轮/路/车系统传输的特性参数变化范围都很大。

5、因此，一个独立的车轮制动器必须在一个闭环控制系统下工作。对盘式制动器来说，一个很明显的需要控制的参数就是制动力[参阅参考文献[8]。然而一个力传感器是很难集成到电制动系统中的，价格昂贵且需要独立标度。这篇文章对所用的社机电驱动制动器介绍了一种新颖的构想，一种不太传统的方法——不采用力传感器。为了这一目的，首先讨论了在已经可以实现的量，分别建立了一个复杂的和简化的制动器模型。基于简化模型和信号分析，我们想出了一种仅从电机电流和转子位置来计算制动机构效率的方法。计算得到的效率可用于调整制动机构模型。通过调整好的制动模型，就可以算出制动力。为了

6、在不使用力传感器条件下检测和调整空间间隙，引入了一种基于电机信号的方法。模拟结果和首次试验结果表明了这些方法的应用潜力。开发环境：开发过程中的一个主要问题就是创造一个使灵活快速算法得以实现的环境。以下的三套环境皆为开发制动力算法和计算处理所建：.拥有配置了单轮模型的可加热制动盘的测试台.复杂的机电制动盘模型.简化的机电制动盘模型车轮模块——一个由一个配有伺服放大器的机电制动器和微控制单元组成的车轮模型，见图2。为了使用适于大批量生产的零部件，采用一个16位微控制器作为数控计算的控制平台。微控制器对制动力和位置进行控制、处理间隙并对负责车轮

7、模块的信号传输和监控。为了驱动车轮制动器的无刷电机，采用一个结构紧凑功能强大的伺服放大器。他对分解器所提供的电机转子位置进行处理，以实现电子信息的传输。另外，伺服放大器还有两个模拟控制器，一个电机电流控制器和一个转子转速控制器。由机电转换器、齿轮、摩擦制动片及传感器所组成的“智能化盘式制动器”的设计重量轻、结构紧凑的思路下完成的。基于可靠已成功应用的FN制动片，ContinentalTeves公司开发了一种结构非常紧凑的电制动器，参考文献1给出了ContinentalTeves的第二代制动驱动器。见图4给出的是配有附加行星齿轮、制动力传感

8、器及其他调整装置的第三代制动驱动器。推动内部制动块的不再是活塞，而是主轴。行星转子齿轮的螺帽是由无刷转矩电机通过行星齿轮驱动的。通过把伺服电机的线圈直接嵌入制动器壳内并只用一个中心轴承支撑齿轮