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線控制動之機電制動（EMB）系統(tǒng)的綜述：結(jié)構(gòu)、控制與應(yīng)用
本文是同濟大學(xué)熊路老師團隊發(fā)表于2023年3月，英文版發(fā)表于Sustainability期刊，DOI:10.3390/su15054514。
本文由小明師兄翻譯，如由不妥之處歡迎隨時溝通
1. 引言
在汽車電氣化和智能化的發(fā)展趨勢下，制動系統(tǒng)迎來了革命性的變革。為了最大限度地提高制動能量回收率并實現(xiàn)主動制動控制，有必要將制動力與制動踏板解耦，以便能夠通過電信號精確控制摩擦制動力 [1]。線控制動（BBW）系統(tǒng)正是為滿足上述要求而被提出的，它可分為兩類：電液制動（EHB）和機電制動（EMB）。盡管電液制動（EHB）憑借其兼容性好、易于實施等優(yōu)勢已成為當(dāng)前市場的主流方案，但它仍然保留了大部分液壓部件，并采用電液控制方式。這就導(dǎo)致了制動響應(yīng)遲緩、管路布置復(fù)雜以及制動液泄漏等問題 。
相比之下，機電制動（EMB）完全摒棄了液壓回路。執(zhí)行器由電機直接驅(qū)動來產(chǎn)生夾緊力，它具有以下優(yōu)勢 ：
?減小了系統(tǒng)體積和重量，便于安裝和維護；
?不存在制動液泄漏問題，對環(huán)境污染更?。?br />
?零殘余拖曳扭矩，能耗更低，制動使用壽命更長；
?易于與駐車制動器集成；?制動響應(yīng)更快，控制精度更高；
?易于與復(fù)合制動系統(tǒng)以及主動安全控制系統(tǒng)相匹配。
作為線控制動系統(tǒng)的一種完備形式，機電制動（EMB）在未來將逐步取代電液制動（EHB），這已成為行業(yè)共識。然而，機電制動（EMB）的設(shè)計、控制和應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。而且，機電制動（EMB）的控制和應(yīng)用是基于執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的。目前，存在多種結(jié)構(gòu)和功能各異的執(zhí)行器方案，但尚無成熟產(chǎn)品。如何設(shè)計出緊湊的結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)行車制動、駐車制動、制動間隙補償?shù)裙δ?，是需要解決的首要問題。
如表 1 所示，已有數(shù)篇關(guān)于機電制動（EMB）的綜述性論文發(fā)表。例如，施拉德等人 對與安全概念相關(guān)的機電制動（EMB）執(zhí)行器、控制拓?fù)?、能量供?yīng)以及通信架構(gòu)進行了綜述。在與我們的研究最為相關(guān)的論文中，龔等人對線控制動執(zhí)行器的發(fā)展、控制方法以及應(yīng)用前景進行了綜述。但據(jù)我們所知，任何論文都未曾詳細分析執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)方案。執(zhí)行器的集成結(jié)構(gòu)會對控制算法的有效性以及車輛應(yīng)用產(chǎn)生根本性影響。因此，我們提供了一種研究方法來總結(jié)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)方案。在廣泛查閱專利和文獻的基礎(chǔ)上，我們分析了機電制動（EMB）執(zhí)行器的基本配置，并將其分解為五個模塊。
本文其余部的結(jié)構(gòu)安排如下：第 2 節(jié)回顧了機電制動（EMB）執(zhí)行器的發(fā)展現(xiàn)狀；第 3 節(jié)分析了其基本配置，并介紹了各個模塊的功能及方案；第 4 節(jié)總結(jié)了用于間接夾緊力控制的估計算法以及直接控制算法；第 5 節(jié)根據(jù)功能安全要求分析了機電制動（EMB）系統(tǒng)的架構(gòu)，并簡要總結(jié)了關(guān)于機電制動（EMB）系統(tǒng)在智能駕駛中應(yīng)用的研究情況；第 6 節(jié)給出了關(guān)鍵的結(jié)論性意見。
表 1. 現(xiàn)有關(guān)于機電制動（EMB）的綜述性論文對比情況
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