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轿车电子机械制动系统设计文献综述

 2020-04-14 19:54:18  

1.目的及意义

1.目的及意义(含国内外研究现状分析):

我国汽车工业在不断发展和进步,为了尽快缩短我国在汽车核心技术以及高新技术领域方面与世界老牌汽车强国之间的差距,需要在整车和零部件的关键技术上有更多的自主研发和革新。

电动汽车是未来汽车的发展方向,目前生产的电动车(特别是纯电动车),在车辆辅助系统(如转向、制动系统等)多采用传统的液压的助力或辅助系统,其制动所需的压力由电动机带动液压泵来形成,这其中电能、机械能、势能的多次转换造成了巨大的能源损耗,这限制了电动汽车的持续形式里程,使本就还在瓶颈的续航问题更加严峻。而且传统的液压制动系统管路繁多,制动过程中有着响应速度慢、制动液泄漏等安全和环境问题。

随着人们对汽车产业安全、节能、环保主题的不断追求,新能源电子机械制动逐渐成为汽车制动的发展趋势。汽车电子机械制动系统以其结构简单,性能优良,操作方便,而且环保、节能的特点深受国内外研究的欢迎。

国内外研究现状:

汽车电子机械制动系统EMB(Electric Mechanical Brake)很早就就在国外汽车企业得到广泛研究,从上世纪九十年代开始,国外一些著名的汽车零部件厂商,如德国的大陆·特威斯(Continental Teves)、博世(Bosch)、西门子·威迪欧(Siemens VDO)、美国的天合公司(TRW)、德尔福公司(Delphi)等都对电子机械制动系统EMB进行过系统的研究,也开发出了各自的EMB执行机构原理样机,并且做过相应的系统仿真和装车试验,在一定程度上取得了突破性进展。

Bosch公司主要是研究制动执行器的执行形式,包括如何实现自增力、液力与电子机械的复合制动系统、电子机械驻车制动系统、带电控离合器的制动器的设计开发等,找到了利用电磁离合器实现制动间隙的快速进给的方法,并通过二级减速齿轮机构实现了制动蹄块的增力。Continental Teves公司设计出了一种结构紧凑的EMB系统,采用内置电机带动齿轮减速机构并通过滚珠丝化完成制动,并且采用棘爪锁完成驻车功能。Siemens公司也提出了自己的技术设计方案,采用内置电机带动滚珠丝杠运动,用化杆增力机构代替常用的一级齿轮减速装置,使电子机械制动的系统结构更为简单。

国内对于 EMB 的研究起步相对较晚,研究主体主要集中在各大高校。清华大学、吉林大学、北京理工大学、同济大学、南京航空航天大学、武汉理工大学等几所高校针对车用 EMB 系统开展了部分基础理论研究以及试验研究。

清华大学是国内较早进行 EMB 系统相关研究的单位之一,并于 2005年申请了一项名为“连杆式电子机械制动(EMB)装置”的专利,该装置巧妙地运用了曲柄连杆机构能够同时实现运动转换和力增益的特点,通过合理选择曲柄连杆的尺寸,充分利用机构死点位置附近力增益系数较大的特性,以此为基础原理设计开发了连杆式电子机械制动装置。吉林大学对于 EMB 的相关研究进展较快,无论是执行机构设计还是在相关模型建立、仿真以及控制算法的实现方面都取得了一定的研究成果,并在 2008 年申请了名为“应用在汽车上的电子机械制动执行器”的专利;吉林大学还开发研制了基于 Matlab/x PC Target 实时平台的 EMB 硬件在环仿真试验台,利用该试验台对所研制EMB 执行器进行性能试验相关研究。北京理工大学也自行设计研制了一套 EMB 执行机构原理样机,通过建立各部分数学模型,进行了相关的测试和试验,并确定了踏板信号与制动器所产生的制动力的关系。

我国对于EMB的研究与国外相比有一定差距,技术发展还不够成熟,面临着不少难题,现阶段大多是基础理论和原理样机方面的研究,但最近几年对电子机械制动系统的研究也有了不少突破,各高校与企业间的联合开发出的专利也是层出不穷,但要实现EMB产业化的目标依然任重而道远。

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