電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與運(yùn)用論文
1.電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求
電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)電一體化領(lǐng)域中技術(shù)較為復(fù)雜的產(chǎn)品之一，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須全面兼顧產(chǎn)品的功能性和安全性。由于國(guó)家尚未出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)可參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262中的相關(guān)等級(jí)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了保證電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，還應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，優(yōu)化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，改善系統(tǒng)性能。在制動(dòng)性能設(shè)計(jì)方面，可以參照國(guó)家GB7258-2004的相關(guān)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，并對(duì)制動(dòng)性能的優(yōu)劣程度作出合理評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，引入模塊化設(shè)計(jì)思想，構(gòu)建無(wú)冗余的系統(tǒng)功能模型。隨著車載智能輔助駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用，車輛上的電子組件逐步增多，進(jìn)而提升了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，經(jīng)常出現(xiàn)組件相互干擾、系統(tǒng)故障、硬件失效等問(wèn)題，不僅對(duì)車輛制造企業(yè)的信譽(yù)造成了不良影響，而且還會(huì)削弱用戶對(duì)電子智能系統(tǒng)的信任程度。為了解決上述問(wèn)題，必須做好車載電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，保證系統(tǒng)的使用功能。
2.電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)核心功能模塊要重點(diǎn)完成各控制節(jié)點(diǎn)和車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，形成具備可行性的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步完善各核心模塊的實(shí)用功能，具體包括以下方面：
2.1 識(shí)別模塊
電子機(jī)械制動(dòng)識(shí)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(dòng)意圖，即接收制動(dòng)信號(hào)。所以，識(shí)別模塊的關(guān)鍵工作就是將駕駛員的制動(dòng)意圖準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的制動(dòng)信號(hào)，不允許出現(xiàn)差錯(cuò)，也不允許出現(xiàn)轉(zhuǎn)變延遲。一旦發(fā)生制動(dòng)意圖傳達(dá)失誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)處于失控狀態(tài)，進(jìn)而釀成嚴(yán)重后果。傳感器是制動(dòng)識(shí)別模塊的關(guān)鍵元器件，可采用異構(gòu)靜態(tài)冗余設(shè)計(jì)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(duì)制動(dòng)意圖進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，避免因使用單一傳感器而易造成的意圖傳達(dá)失誤，提高意圖轉(zhuǎn)換的精確性。通過(guò)濾波算法將這三組傳感器的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而后將其輸入仲裁模塊，對(duì)信息進(jìn)行權(quán)重分配與仲裁，并通過(guò)安全性評(píng)估模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)估后，再將其輸出。輸出信號(hào)主要包括以下六路：一是可信制動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)最終仲裁輸出；二是緊急制動(dòng)信號(hào)，在緊急模式下輸出；三是故障信號(hào)，通過(guò)制動(dòng)意圖識(shí)別后輸出；其他三路均為傳感器信號(hào)，通過(guò)通信模塊進(jìn)行收集信號(hào)，并向外界傳出信號(hào)。
2.2 分配模塊
該模塊中所接收的輸入信號(hào)主要來(lái)自于外部制動(dòng)命令、踏板制動(dòng)命令，前者源于對(duì)外通信模塊，后者源于制動(dòng)意圖識(shí)別模塊。分配模塊接收的信號(hào)以踏板制動(dòng)命令為先，以便對(duì)駕駛員制動(dòng)意圖作出快速響應(yīng)，在沒(méi)有該類型信號(hào)的情況下，再接收外部制動(dòng)信號(hào)。通過(guò)車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將已經(jīng)分配的各輪制動(dòng)力傳遞到相應(yīng)的控制模塊，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力在四個(gè)車輪間的最優(yōu)化分配。根據(jù)預(yù)先制定的制動(dòng)力分配方案，將與制動(dòng)力相關(guān)的信息傳輸?shù)街苿?dòng)力控制模塊中。同時(shí)，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(tǒng)操作的相關(guān)信息，并以此為依據(jù)對(duì)各輪制動(dòng)力進(jìn)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(dòng)意圖信息、失效模式、安全策略調(diào)度、制動(dòng)力分配、故障診斷等相關(guān)狀態(tài)的記錄信息進(jìn)行備份，提供信息查詢服務(wù)，為測(cè)試實(shí)驗(yàn)和故障維修提供可靠數(shù)據(jù)支持。此外，通信模塊還具備總線監(jiān)聽功能，可以實(shí)時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，一方面搜集基本制動(dòng)信息，另一方面實(shí)現(xiàn)傳感器信息共享。通信模塊可越級(jí)接收制動(dòng)命令，配合別的車載智能駕駛模塊，提供高層次的通信服務(wù)，使駕駛員獲取更加舒適的體驗(yàn)。
2.4 故障診斷模塊
該模塊的作用是保障制動(dòng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，主要針對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的殘余風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)督。故障診斷模塊要結(jié)合具體的故障診斷信息，自動(dòng)從車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中剔除不具備自修復(fù)和自靜默功能的診斷模塊，保證該模塊運(yùn)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(shí)為駕駛員提供預(yù)警信息，根據(jù)診斷故障類型的不同，提供不同的預(yù)警模式。故障診斷模塊具備自定義功能，可按照實(shí)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(fù)責(zé)將制動(dòng)力控制數(shù)值進(jìn)行精確分配，在配合故障診斷模塊的情況下，可判斷識(shí)別所輸入的制動(dòng)力分配信息，并對(duì)周邊各傳感器和功率驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷其是否存在運(yùn)行故障。一旦發(fā)現(xiàn)故障信息，則立即將故障執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能予以關(guān)閉，并立即將故障信息進(jìn)行上報(bào)。在控制模塊運(yùn)行過(guò)程中，需詳細(xì)記錄制動(dòng)力分配的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)，為日后類似故障的發(fā)生提供診斷依據(jù)。
2.6 電源模塊
該模塊是能量來(lái)源模塊，對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。為此，必須保證電源管理模塊運(yùn)行的安全性。通常情況下，電源失效問(wèn)題較為罕見(jiàn)，常見(jiàn)的問(wèn)題是因剎車頻繁、下長(zhǎng)破等操作造成電源消耗過(guò)大，進(jìn)而出現(xiàn)耗盡電能的情況。所以，應(yīng)在該模塊中設(shè)計(jì)電源電量檢測(cè)系統(tǒng)，安置備份電源，并改進(jìn)充放電管理，便于駕駛員合理使用電源。
3.結(jié)論
綜上所述，本文在簡(jiǎn)要闡述電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)現(xiàn)已在某品牌的車輛中進(jìn)行了應(yīng)用，由于該系統(tǒng)采用的是當(dāng)前最為先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)思路，從而確保了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，它的應(yīng)用使車輛的制動(dòng)性能獲得了顯著提升，具有一定的推廣使用價(jià)值。
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