1背景
为驾驶员踩下制动踏板，通过液体压力驱动制动器工作，完成汽
车制动。然而随着电子技术，特别是大规模集成电路的发展，汽
车制动将朝着线控制动(Brake-by-wire,BBW)控制方向发展[1]。线控制动是由电源导线取代传统制动的机械连接，不需要经过
油液转换，直接通过电单元驱动活塞实现汽车制动，具有质量更
轻，布置更方便，响应速度更快等优点[2]。线控制动最开始仅在航天航空和F1赛车上得到应用，近年来，随着新能源汽车的进一步发展和人们对无人驾驶技术的迫切需求，线控制动成为人们在汽车制动道路上的新选择。现阶段，汽车线控制动技术尚未得到普遍应用，主要是因为汽车对线控制动系统的响应可靠性要求极高，系统一旦发生故障，发生的汽车事故往往是致命的。基于此，本文采用了一种新型肘杆增力式电子机械制动器作为汽车的线控制动器，分析了其增力特性，并通过Carsim Simulink联合仿真对该制动器进行了制动可靠性研究。
2线控制动系统总成
线控制动作为线控技术的一个分支，是最关键也是难度最
高的。汽车线控制动系统主要分为两种类型，一种是电子液压制
动系统(Electro-Hydraulic Brake,EHB)，另一种为电子机械制动
系统(Electro-Mechanical Brake,EMB)。其中,EHB相较于传统的
液压制动系统虽然在制动性能和布置方式方面有了较大提升,
但仍受自身结构的限制，该系统存在液压泵、高压管路等液压部
件，其制动性能提升潜力有限[3]。EMB相较于EHB最大的区别在于EMB不再需要制动液和液压部件，制动力矩完全通过安装在4个轮胎上的电机产生，各车轮的制动力能够独立调控，且随着制动液的取消，该制动系统对环境的污染得到了进一步降低。因此结构相对简单、功能集成可靠的电子机械制动系统成为未来汽车制动系统的发展方向，亦是本文的研究重点。
本文研究的制动器模型结构由制动盘、卡钳、支架、第一销轴
组件、连接件、第二销轴组件、第一连杆、第三销轴组件、第四销轴
组件、开口缸套等组成(图略)。制动时，控制器通过电信号控制永
磁直流力矩电机转动，永磁直流力矩电机将扭矩传递给滚珠丝杠
组件的丝杆，滚珠丝杠组件的丝杆带动其螺母沿着开口缸套的开
口槽向电机减速机组件方向直线移动，滚珠丝杠组件中螺母带动
第二连杆移动，第二连杆拉动连接件移动，第一连杆将以第三销
轴组件中心轴为中心做摆线运动，进而使第三连杆挤压推缸，在
挤压力作用下，推缸左移将使第一摩擦片、第二摩擦片压紧制动
盘产生制动力矩，对车辆进行制动。由于增力机构的存在，会有效
降低能量消耗，缩短制动距离，提高行车安全性。3Carsim Simulink联合仿真
整车动力学仿真。Carsim作为一款专门针对车辆动力学的仿
真软件，被国际上众多汽车厂商采用，用户可以通过简单的变量
输入，推导出复杂的多刚体机械系统动力学模型并生成相应的计
算机程序，亦可与Matlab/Simulink软件进行联合仿真[4]，由于本文研究的主要内容为车辆的制动性能，在与Simulink联合仿真的过
程中，省去了建立车辆其他模型的过程，节省了大量时间，且利用Carsim软件输出的结果具有准确可靠、展示方便等优点。
本文选用的仿真车型为B级车，该车辆的仿真参数如表1
所示。
表1车辆仿真参数
名称数值重力加速度/m·s-2)0.1
名称
最佳滑移率
汽车整车质量/(kg)车轮半径/m0.31初始速度/(m·s-1)车轮转动惯量/kg·m20.7
数值
汽车的9.8
1390
65
选用峰值附着系数分别为0.5和0.2的对开道路作为路面
输入，利用Carsim软件建立车辆整车运动学仿真模型，该仿真模
型中包括车体模型、空气动力学模型、传动系模型、制动系模型、
转向系模型、悬架模型和轮胎模型。尤其针对制动模型，定义与Simulink联合仿真的输入输出接口，整车模型的输入变量为四个车轮的制动扭矩，输出变量为四轮轮速、车速与车轮制动力。将Carsim中的整车模型作为一个S-Founction导入Matlab/Simulink 中进行操作。
通过试验表明：采用线控制动的制动距离相较于采用传统
液压制动的制动距离明显缩短，采用线控制动制动方式的车速
降低更快，这也是线控制动器根据车辆滑移率变化做出迅速反
应的一个体现。两种不同制动方式的四轮滑移率都在0.1上下摆
动，但采用线控制动器的滑移率变化频率更快，这说明线控制动
器在频繁控制汽车制动时的制动力矩，比传统液压制动更多时
间地让汽车保持在期望滑移率的状态，达到快速制动的效果。
4总结
本文通过阐述现阶段线控制动器在汽车领域的应用现状,
针对目前市场需求，设计了一种新型肘杆增力式电子机械制动
器，并对该制动器进行了增力特性分析。为了验证所建线控制动
器的制动可靠性，以专业商用软件Carsim提供的B型车车辆整
车模型作为Matlab/Simulink中的S-函数，在Simulink中自行搭
建了ABS控制模块与制动力分配模块，搭建的联合仿真模型以
本文建立的线控制动器数学模型为依托，实现了基于Carsim Simulink的联合仿真。通过与使用传统液压制动的汽车进行对比分析，本文所设计的线控制动器制动性能更优越，可靠性更高。
基于Carsim Simulink联合仿真的汽车线控制动相较于传统液压
制动优越性研究
许本博，蒋德飞，张竹林
(山东交通学院，山东济南250357)
摘要：本文设计了一种新型肘杆增力式电子机械制动器，分析了制动器的增力特性，为了验证该制动器的制动可靠性，以专业商用软件Carsim提供的B型车整车模型作为Matlab/Simulink中的S-函数，在Simulink中自行搭建了ABS控制模块与制动力分配模块，自行搭建的模型以本文设计的线控制动器数学模型为依托，实现了基于Carsim Simulink的联合仿真。通过与采用传统液压制动的汽车进行对比，得出本文所设计的线控制动器制动性能更好，可靠性更高的结论，进一步验证了线控制动器在汽车制动方面的优越性能。
关键词：线控制动；数学模型；系统仿真；制动效能
中图分类号:U463.5文献标志码:A文章编号:1672-3872(2019)21-0098-02
作者简介：许本博(1995—)，男，山东夏津人，硕士，研究方向：汽车运行
安全与节能环保。
由图2可知，前减振器上安装点为凹盆结构，凹盆结构相当于储水器一样，雨水在此处聚集形成积水，无流动的积水易滋生腐蚀生物，未表面处理的连杆螺纹端和已表面处理的螺母长期在此环境下浸泡，均容易锈蚀，最终导致前减振器上安装点连杆端及螺母锈蚀，拆卸困难。因此，减振器上安装点的凹盆结构是连杆上端螺纹端和螺母锈蚀的原因之一。
图2前减振器上安装点结构图
2.3减振器安装位置分析
对前减振器在整车布置上的检查发现，前减振器后部设置了一条水槽，具体如3所示。水槽在雨天或水流经过时，使周围的空气湿度大幅度增加，而连杆螺纹端及螺母长期在这种环境下便很容易生锈。水槽设计涉及到车身部分，更改的可行性差，且车身更改成本非常高。因此，前减振器后部设置了一条水槽是连杆螺纹端和螺母锈蚀的原因之一。
图3减振器安装位置图
3优化设计
经对比及参考市场上同类型减振器结构，提出了在减振器上安装点增加一个防护罩的优化方案，防护罩以回弹限位器共同构成一个封闭空间，防护罩具体结构及尺寸如图4所示。防护罩具有将车体腔内的水汽挡在防护罩外，不进入到罩中的功能。该优化方案周期较短，不需对车身钣金进行任何变更，连杆也不需变化，车间减振器安装工序也不需变化，模具费用较低，且对减震器本身没影响。经过路试及市场验证后，前减振器连杆防锈效果得到极大改善，且该防尘罩很好地将连杆端头与外界潮湿空气及水隔离，形成封闭空间，空间内干燥无锈，解决了连杆螺纹端及螺母锈蚀问题。
图4优化设计方案
4结论
1)前减振器连杆螺纹端未进行表面处理，易引起生锈，减振器连杆端头无防护罩结构，减振器回弹限位器是一个凹盆形结构，减振器上安装点附近设置了一条水槽经过，雨水在该处易聚集，引起连杆端及螺母螺纹锈蚀。
2)提出在减振器上安装点增加防护罩的优化方案，连杆螺纹端及螺母形成干燥封闭空间，与外界潮湿空
气及水隔离。经路试及市场验证后锈蚀情况得到解决，为减振器上安装点结构设计提供参考。
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