摘 要：本文针对已有电子机械制动系统使用传感器较多，降低了系统的可靠性，提出了在没有力传感器的前提下，通过检测电机电流大小实现车辆制动力的精确跟随的方法，通过分析所提出的通过检测电流幅值来跟随车轮制动力的方案能够满足电子机械制动系统控制系统设计要求，具有响应速度快，动态性能好等优点。
关键词：电子机械制动系统;传感器;电流;离线仿真;制动力
0 引言
制动系统是整个汽车系统的一个非常重要组成部分，直接关系到了车辆的行驶安全，随着电动汽车的发展以及人们对汽车制动性能要求的提高[1]，国内外相继兴起了对汽车线控制动技术的研究[2-3]。其中，电子机械制动系统拥有诸多优点，成为了汽车制动系统未来的发展现状[4-7]。 目前，电子机械制动系统在一些方面仍然存在很多不足，比如应用了较多的传感器，导致制动器结构庞大易出现故障，同时造成成本过高[7]。因此，本文提出了一种通过检测电流大小来精确跟随车辆制动力方法。
1 电子机械制动系统工作原理
电子机械制动系统主要由动力控制单元、控制系统单元、执行机构单元三个主要部分组成，具体包括了电源、电子制动踏板、中央控制单元、Can总线、四个独立的EMB执行器等几个部分。其中EMB执行器主要由无刷直流电机、行星齿轮减速机构、滚珠丝杠机构以及制动钳体等组成[7]。制动时，通过电子制动踏板处的传感器检测踏板位移以及角速度传感器来感知驾驶员的制动意图，将驾驶员期望的制动力大小、制动速度转化为电信号输送给EMB中央控制单元，中央控制单元将接收到的电子踏板信号转化为相应的目标制动力信号并分配给4个车轮独立的EMB执行器，经过CAN总线发送给相对应的EMB执行器控制器，经过EMB执行器控制算法计算，将目标制动力信号转化成电机的电压控制量，然后采用脉冲宽度调制技术驱动电机工作，经过动力传动机构的减速增矩、运动转化，推动制动垫块压紧制动盘，完成车辆制动的全过程[5-7]。
2 电子机械制动系统数学模型
无刷直流电机内部结构十分复杂，其数学模型具有高阶性、强耦合性、非线性等特点。
2.1 BLDCM转矩方程和机械运动方程
式中，为电机产生的电磁转矩，为负载转矩，为转子极对数，为电机和发射在电机轴上的负载的等效转动惯量，为电机转子角速度，为电机和发射在电机轴上的负载的等效摩擦系数，为反电动势系数。
2.2 电子机制动系统传动机构
电子机械制动系统执行机构主要由动力源，减速增矩机构，运动转换机构，自增力機构等组成，其中，动力源采用的是无刷直流电机，减速增矩机构采用的是行星齿轮减速器，运动转换机构采用的是滚珠丝杠。电子机械制动系统传动机构的数学模型可用以下式子表示：
式中为丝杠转角;为电机输出端转角;i为行星齿轮减速器传动比;x表示丝杠螺母位移;为丝杠转角;L为滚珠丝杠机构导程;为加紧力系数;为滚珠丝杠公称直径;为滚珠丝杠螺纹升角;P为滚珠丝杠当量摩擦角;i为行星齿轮传动比。
3 电子机械制动系统转速-电流PI控制模块
电子机械制动系统应该具有能够快速消除制动间隙，并且能够对制动力进行快速准确的调节的功能。根据电流与制动盘加紧力的线性关系，本次电子机械制动系统采用了电流跟随制动力的方式，所以采用了转速-电流双闭环控制，通过对目标电流的准确跟随，实现加紧力的精确控制。电子机械制动系统转速-电流双闭环控制中，转速环控制采用了传统的PI控制方式，电流环控制采用了电流滞环控制方式，通过将目标电流与实际电流的差值连接到滞环比较器模块产生PWM信号，从而控制逆变器功率管的通断，实现对电流的调节，电流的滞缓控制具有实时控制、响应速度快等特点，在一定程度上能够满足控制要求。
4 总结
以上给出了驱动电机和执行机构的数学模型，并且给出了控制模块的建模方式，可以建立电子机械制动系统无力传感器的控制系统模型，通过相应的参数调整以及仿真可以得到不错的车轮夹紧力控制效果，能够为电子机械制动系统的设计提供一定的参考。
参考文献：
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[3]傅云峰，王维锐，葛正.新型汽车电子机械制动系统建模仿真与实验研究[J].杭州：工程设计学报，2017（03）：56-61.
[4]赵一博.电子机械制动系统执行机构研究和开发[D].北京：清华大学，2010.
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