车辆电子驻车制动(epb)控制系统的硬件设计分析

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1、1绪论硕士论文规模集成电路和4位、8位微处理器广泛应用，从而减少了电子系统的体积，增加了可靠性。+I12鱼Q生I122Q生I121Q生Ii里2Q生·发明光纤·光纤通讯问世·第五代计算机·人工智能采用晶体管维修方便提高性能发动机具备更高智能人工智能智能功能低排放交通系统抑制排放低油耗协调管理图1．1．1电子学、社会背景与汽车电子技术的发展第三阶段：从20世纪90年代末期，预测到2015年，汽车电子作为工程技术已经成熟。汽车电子学也就在这一时期诞生，它是一门机电一体化的多学科的特色鲜明的新兴边缘学科。它由第一和第二阶段的“机械功能替代"或“增添式

2、”的设计思路和方法转变为“机电一体化"的汽车整体设计思想，重视总体、系统。在这一时期，出现更先进的灵巧电源、灵巧传感器和具有大容量内存的16位或32位微处理器。汽车电子技术开始广泛应用计算机网络与信息技术，使汽车更加自动化、智能化。就像汽车电子技术在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，近10年数据总线技术的引入将推动线控技术在汽车领域中的推广和使用，将会是汽车电子技术发展的一个里程碑。1．2电子驻车制动技术及其应用现状1．2．1电子驻车制动技术概述电子驻车制动技术是线控技术的一类，而线控技术(x-by．Wh)源于飞机控制系

3、统。飞机控制系统是最初投入实际应用的一种线控系统(Fly-by-Wire)，它将驾驶2硕士论文车辆电子驻车制动(EPB)控制系统的硬件设计研究员的操纵命令转换成电信号，利用机载计算机控制飞机的飞行。这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过网络直接传输到执行机构。线控技术中“x-by-wire"可理解为电控方式，而这里的“x"就像数学方程中的未知数，代表汽车中传统上由机械或液压控制的各个部件，如：发动机、悬架、油门等。例如线控转向(Steer-by-Wire)、线控制动(Brake-by-Wire)、线控

4、油门(Throttle-by-Wire)等【31。线控系统网络实际上是一种特殊的局域网，它的使用环境与普通的局域网不同。汽车机舱内温度变化大；汽车行驶中可能出现较大振动；点火喷射系统等装置会带来较大的电磁干扰等。尤其是转向系统和制动系统对车辆安全性的要求极高，这就要求网络系统具有高速度、实时性、可靠性和抗干扰能力。电子驻车制动技术就是利用线控技术将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。从技术升级上看，比长期使用的传统型手驻车制动模式推进了一大步。1．2．2电子驻车制动技术国内外研究现状

5、及发展趋势目前，国内关于电子驻车制动技术的研究成果较少，还处于实验阶段。国际上已经起步，几乎所有大型汽车制造商都在研制开发此类线控技术的相关产品。EPB与传统的驻车制动系统有着极大的差别，其执行和控制机构需要完全的重新设计。其执行机构需要能够把电动机的转动平稳转化为制动蹄块的平动、需要能够减速增矩、需要能够自动补偿由于长期工作而产生的制动间隙等，而且由于体积的限制其结构也必须巧妙和紧凑，是整个EPB系统中非常重要的组成部分；其控制部分也要求能精确控制电动机的转速和转角从而快速响应驾驶员意图。最近几年，一些国际大型汽车零配件厂商和汽车厂进行了一

6、些关于EPB制动系统的研究工作，也申请了一部分专利，主要参与竞争的公司有：ContinentalTeves、Siemens、Bosch、Eaton、AlliedSignal、Delphi、VarityLucas、Hayes等等，而国内在此项目上的研究基本为空白，仅有二汽、清华大学和南京航空航天大学进行了一些相关的研究工作。如前所述的各家公司都取得了各自的研究成果并成功申请了部分专利保护。从这些专利成果来看，EPB驻车制动系统从节省能量的角度来说可以分为两个大类，其一是电动机直接带动机械执行机构然后作用到制动盘上，其典型是Continental

7、Teves公司研制的制动器；第二类是电动机通过一个自增力机构，间接作用到制动盘上，可以大大降低系统所消耗的能量。GermanAerospaceCenter(DLR)I内部资料显示其公司研制的EPB制动系统e．Brake比第一类结构节省了约83％的能量。第一种结构形式的31绪论硕士论文制动器特点是控制简单，制动过程稳定；但是由于电机提供所有推动制动块所需的推力，使得所需的驱动电机的功率很大，从而造成电机的尺寸、重量和能耗都较大。第二种结构形式的制动器由于间接利用了汽车的动能作为制动自增力，驱动电机所需功率可大幅下降，只需要约3％的其它替代方案的

8、能耗，其体积、尺寸和重量也必然比第一种结构形式的制动器小，不过目前这种形式的制动器控制难度大，制动稳定性也不如前者。电子驻车制动系统所采用技术的核心和本质就是线控技