電子機械制動系統的關鍵模塊的設計與運用論文

電子機械制動系統的關鍵模塊的設計與運用論文

　　1.電子機械制動系統的基本設計要求

　　電子機械制動系統是機電一體化領域中技術較為復雜的產品之一，在進行系統設計時必須全面兼顧產品的功能性和安全性。由于國家尚未出臺相應的標準，所以電子機械制動系統可參照國際標準ISO26262中的相關等級要求進行設計，為了保證電子機械制動系統安全可靠運行，還應當對系統進行冗余設計，優化系統的薄弱環節，改善系統性能。在制動性能設計方面，可以參照國家GB7258-2004的相關要求，進而實現系統性能的優化，并對制動性能的優劣程度作出合理評價。在此基礎上，引入模塊化設計思想，構建無冗余的系統功能模型。隨著車載智能輔助駕駛系統的應用，車輛上的電子組件逐步增多，進而提升了電子機械制動系統的復雜性，經常出現組件相互干擾、系統故障、硬件失效等問題，不僅對車輛制造企業的信譽造成了不良影響，而且還會削弱用戶對電子智能系統的信任程度。為了解決上述問題，必須做好車載電子機械制動系統的設計工作，保證系統的使用功能。

　　2.電子機械制動系統的關鍵模塊的設計與應用

　　電子機械制動系統核心功能模塊要重點完成各控制節點和車載計算機網絡設計，形成具備可行性的設計方案，進一步完善各核心模塊的實用功能，具體包括以下方面：

　　2.1 識別模塊

　　電子機械制動識別模塊是最為重要的模塊之一，該模塊可接收駕駛員輸入的制動意圖，即接收制動信號。所以，識別模塊的關鍵工作就是將駕駛員的制動意圖準確轉換為可識別的制動信號，不允許出現差錯，也不允許出現轉變延遲。一旦發生制動意圖傳達失誤，就有可能導致整個制動系統處于失控狀態，進而釀成嚴重后果。傳感器是制動識別模塊的關鍵元器件，可采用異構靜態冗余設計方案，引入不同種類的多功能傳感器，如位移傳感器、和角度傳感器、力傳感器等，對制動意圖進行準確轉換，避免因使用單一傳感器而易造成的意圖傳達失誤，提高意圖轉換的精確性。通過濾波算法將這三組傳感器的信號進行轉化，而后將其輸入仲裁模塊，對信息進行權重分配與仲裁，并通過安全性評估模塊對信號進行評估后，再將其輸出。輸出信號主要包括以下六路：一是可信制動信號，經過最終仲裁輸出；二是緊急制動信號，在緊急模式下輸出；三是故障信號，通過制動意圖識別后輸出；其他三路均為傳感器信號，通過通信模塊進行收集信號，并向外界傳出信號。

　　2.2 分配模塊

　　該模塊中所接收的輸入信號主要來自于外部制動命令、踏板制動命令，前者源于對外通信模塊，后者源于制動意圖識別模塊。分配模塊接收的信號以踏板制動命令為先，以便對駕駛員制動意圖作出快速響應，在沒有該類型信號的情況下，再接收外部制動信號。通過車載計算機網絡，將已經分配的各輪制動力傳遞到相應的控制模塊，實現制動力在四個車輪間的最優化分配。根據預先制定的制動力分配方案，將與制動力相關的信息傳輸到制動力控制模塊中。同時，該控制模塊還具備獲取信息的能力，能夠在各模塊中搜集系統操作的相關信息，并以此為依據對各輪制動力進行分配。

　　2.3 通信模塊

　　該模塊主要功能是與外界通信，并將制動意圖信息、失效模式、安全策略調度、制動力分配、故障診斷等相關狀態的記錄信息進行備份，提供信息查詢服務，為測試實驗和故障維修提供可靠數據支持。此外，通信模塊還具備總線監聽功能，可以實時獲取相關數據，一方面搜集基本制動信息，另一方面實現傳感器信息共享。通信模塊可越級接收制動命令，配合別的車載智能駕駛模塊，提供高層次的通信服務，使駕駛員獲取更加舒適的體驗。

　　2.4 故障診斷模塊

　　該模塊的作用是保障制動系統的可靠運行，主要針對制動系統的殘余風險進行監督。故障診斷模塊要結合具體的故障診斷信息，自動從車載計算機網絡中剔除不具備自修復和自靜默功能的診斷模塊，保證該模塊運行的有效性。此外，故障診斷模塊還擁有在線故障診斷功能，及時為駕駛員提供預警信息，根據診斷故障類型的不同，提供不同的預警模式。故障診斷模塊具備自定義功能，可按照實際操作需求激活多種操作模式，具體包括完全功能操作、基本功能操作、緊急操作等模式，使其更加符合駕駛員的操作需求。

　　2.5 控制模塊

　　該模塊主要負責將制動力控制數值進行精確分配，在配合故障診斷模塊的情況下，可判斷識別所輸入的制動力分配信息，并對周邊各傳感器和功率驅動電路的穩定運行情況進行監測，判斷其是否存在運行故障。一旦發現故障信息，則立即將故障執行機構的各項功能予以關閉，并立即將故障信息進行上報。在控制模塊運行過程中，需詳細記錄制動力分配的相關數據，以及相應執行機構的性能參數，為日后類似故障的發生提供診斷依據。

　　2.6 電源模塊

　　該模塊是能量來源模塊，對電子機械制動系統的穩定運行起著決定性的作用。為此，必須保證電源管理模塊運行的安全性。通常情況下，電源失效問題較為罕見，常見的問題是因剎車頻繁、下長破等操作造成電源消耗過大，進而出現耗盡電能的情況。所以，應在該模塊中設計電源電量檢測系統，安置備份電源，并改進充放電管理，便于駕駛員合理使用電源。

　　3.結論

　　綜上所述，本文在簡要闡述電子機械制動系統設計要求的基礎上，對系統關鍵模塊的設計進行了論述。本文所設計的系統現已在某品牌的車輛中進行了應用，由于該系統采用的是當前最為先進的模塊化設計思路，從而確保了系統運行的可靠性，它的應用使車輛的制動性能獲得了顯著提升，具有一定的推廣使用價值。

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