汽车电子机械式制动系统的安全设计分析
Safety design and analysis of automobile electronic mechanical brake system
摘要：汽车制动系统的性能与驾驶员的行驶安全存在密切联系，传统电子液压制动系统的制动距离加长，响应速度较慢，硬件的重量较高，不能满足驾驶安全的相关要求。而电子制动机械制动系统可以改善此类问题，具有良好的应用价值。针对于此，下文分析汽车电子机械制动系统的应用现状与结构特点，提出几点安全设计的相关建议，旨在为提升相关电器机械式制动系统安全性提供依据。
关键词：汽车；电子机械式制动系统；安全设计
Abstract: the performance of automobile brake system is closely related to the driver’s driving safety. The traditional electro-hydraulic brake system has longer braking distance, slower response speed and higher hardware weight, which can not meet the requirements of driving safety. The electronic brake mechanical brake system can improve this kind of problems, and has good application value. In view of this, the following analysis of the application status and structural characteristics of the automotive electronic mechanical brake system, put forward some safety design recommendations, in order to provide a basis for improving the safety of the related electrical mechanical brake system.
Key words: automobile; electromechanical brake system; safety design
近年来我国在汽车的制动系统方面，已经开始采用电子机械式的制动系统，能够弥补传统电子液压制动系统的不足，但是，由于电子机械式的制动系统正处于发展阶段，还存在一些不足之处，因此，在未来的设计工作中，应结合相关的电子机械式制动系统运行特点和现状，正确的开展安全设计活动，以此全面增强整体的系统运作安全性。
一、汽车电子机械式制动系统的安全现状与整体结构
（一）安全现状
从本质上来讲，制动系统是汽车在行驶过程中安全性的重要影响因素，主要功能表现为：汽车在行驶过程中能够快速的实现减速目的或是停止目的，稳定的于路面上驻车。对于电子机械式的制动系统而言，其中的主要结构就是电子元件与导线，这就导致在运作期间经常会出现电子踏板的传感器设备失灵问题、电源稳定性问题、车载网络系统的故障问题、制动力的控制系统存在稳定性的缺陷，这些问题的出现均会对汽车行驶的安全性造成直接影响，如果不能合理的改善，将会导致汽车的行驶安全性降低。因此，在实际工作中应全面分析电子机械式制动系统的运作特点，开展安全设计的相关工作，有效预防出现安全性的问题，维护人们的生命财产安全。
（二）整体结构
一般情况下，对于汽车的电子机械式制动系统而言，其是线控类型的制动系统，主要有车载电源结构、电子制动踏板结构与车载网络结构等等。其中，车载电源的结构，属于整体系统中较为主要的部分，具有能源供应的功能。而电子制动踏板结构，可以按照汽车的驾驶员具体意图，形成一定的制动反力，而且在传感器设备的支持下，形成制动反应，将车辆的运行状态信息传递出来，能够为每个车轮独立性的分配制动力。对于制动力的控制与制动执行相互结构，则属于车轮制动力控制模块中十分主要的部分，也是控制系统的核心所在，通常情况下，其组成部分分为矩电机部分、传动部分与制动钳部分，在实际设计的过程中，可以结合具体状况，正确开展各方面的处理工作，以此形成良好的制动模式[1]。
二、汽车电子机械式制动控制系统的安全设计建议
以往的汽车制动力输出方面，是利用液压油路和机械结构的相互作用进行传导，在此过程中，必须要利用液压制动管路的系统，合理针对制动力进行传输。而对于电子机械式的制动系统，在运作期间能够去除其中的液压制动管路的环节，直接进行了制动踏板部分和执行器部分的对接，能够有效提升整体制动工作效率。在此情况下，为有效提升系统运行的安全性，应结合实际情况，正确开展相关的安全设计活动，以此改善目前的系统运作现状，促使汽车的安全驾驶，形成良好的支持作用。具体安全设计措施为：
（一）设计制动意图的识别功能
制动意图主要就是汽车驾驶员在制动过程中的意图，将其输入在系统之内，能够直接生成制动信号，而在安全设计中，快速识别制动意图，并且将其转变成为制动的操作信号十分重要，应结合相关的制动系统运作特点与原理，正确开展设计活动。根据以往的工作经验可以得知，传感器设备属于制动意图识别中较为主要的部分，如若传感器设备不能正确的将相关的制动信息搜集整理，将会导致整体的制动工作执行效果受到影响，所以，在设计工作中，建议结合传感器的运作特点，合理使用异构静态冗余的相关措施，将力量、位移与角度类型的传感器设备设计系统中，可综合性的识别分析制动意图，搜集到汽车驾驶员的具体意图信息，然后对相关信息进行转化计算，分配具体的信号权重，然后将所计算出来的信号输出，准确进行制动意图的识别处理。在此过程中，还可以将相关的网络信息技术应用在制动意图的识别中，如图1所示，可通过网络信息技术的支持，在线进行驾驶员意图的识别，以此有效提升相关的意图识别准确性，为维护汽车驾驶安全性提供帮助[2]。
图1.网络信息技术的应用
（二）设计制动力分配的功能
制动力的分配功能，就是在识别制动意图之后，发出制动命令，然后通过车载计算机的网络系统，将相关的信号传输到车轮，以便于合理的进行制动力分配。如图2所示，为制动力的具体分配原理，需要结合汽车电子机械式的制动系统运作特点与实际情况，正确的执行相关制动力的分配任务。如若相关制动力系统有故障问题，就要结合实际情况调整工作措施，重新针对制动力进行分配处理，这样在一定程度上可以确保汽车的安全驾驶与运行；如果车轮的相关制动力控制系统，在运作期间一直维持在稳定的状态，那么就要正确针对前车轮与后车轮的制动力进行协调管理，以此确保稳定性。如：汽车驾驶在弯路的区域，制动力的分配系统，需要结合实际情况，正确进行内侧与外侧车轮制动力的调整，以此预防出现转向不足的现象，是的汽车可以平稳的通过弯道，增强安全性，预防出现隐患问题[3]。
图2.制动力分配
（三）设计制动间隙的调整功能
近年来在汽车的制动系统中开始广泛采用制动器设备，而在制动器运作期间，间隙会逐渐增加，如若间隙的数值过高，将会导致整体的制动效果受到不良影响，很容易出现响应速度减慢的现象，并且制动的距离会延长，甚至还会出现车辆侧滑的隐患问题。所以，在安全设计的工作中，应重点解决制动器的间隙问题，以此维护汽车驾驶的安全性。例如：在系统中设计间隙补偿功能机械结构装置，有效的实现设备间隙调整的目的；可以使用电机转子角度传感器设备，对相关的间隙信息进行搜集与分析，明确是否存在间隙过高的问题，然后按照实际情况自动调整。这类方式在应用期间可以调整设备间隙，但是，安装占用的空间较大，成本会有所增加，所以，建议使用电流信号识别制动的先进技术，针对制动器的间隙准确识别，然后提出具体的间隙调整工作建议与策略，这样在一定程度上可以有效解决相关的间隙问题，全面提升整体的制动控制工作效果[4]。一般情况下，制动器的运行会经过几个阶段，其一就是间隙的消除，其二就是制动力跟随，其三就是间隙产生。在此情况下，采用间隙识别的方式进行临界点判断，应该结合实际情况进行处理，①准确针对接触的临界点进行识别分析。接触的临界点，主要就是汽车在刹车片还有刹车盘接触期间的临界点，在此过程中，按照系统的运作原理，可以通过电流大小进行临界点间隙判断，也就是在电流值已经高于实现设定的数值，就认为已经消除了制动间隙。②针对分离的临界点合理识别。此类临界点，主要就是刹车片和刹车盘之间分开的临界点，按照系统的运作原理，应该结合实际情况准确的计算和识别，以便于动态化的了解制动器的运作是否存在间隙问题，采用有效的措施解决问题[5]。
（四）设计在线故障的诊断功能
汽车的电子机械式制动控制系统安全设计工作中，在线故障诊断功能十分重要，对系统运作的安全性产生直接影响。相关的在线故障诊断，主要就是动态化的监测每个系统模块运行状态，一旦发现有故障隐患问题，就会自动性的修复，如果无法进行自我修复，相关模块就会自动的从计算机系统之内剔除，这样能够有效的提升制动系统安全性[6]。采用相关的在线故障诊断技术，可实现预警信息的自动化发布目的，动态化进行系统的管理，保证操作的安全性。而在线故障诊断，首先需要详细分析制动信息，对其进行合理的诊断，一旦发现有不良信息，预警系统就会发出警告信号，使得驾驶人员可以了解情况，做好准备。与此同时，相关的系统还能有效进行各种失效控制节点的信息管理，在网络系统之内剔除故障的节点，以便于提升整体系统的安全性[7]。
结语：
近年来在汽车的制动控制系统运作期间，还存在很多问题，不能确保制动控制的效果，对汽车驾驶的安全性产生不良影响。因此，在具体的工作中应结合汽车电子机械式的制动控制系统运作特点和实际情况，正确开展相应的安全设计活动，改善系统运作的安全性能，预防出现故障问题与安全隐患问题。
参考文献：
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[7]燕山大学.轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台及实现方法:CN201711335496.8[P].2018-05-15.
