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电子制动踏板单元的研发 (Safe and Reliable - or Just Complex?) Methode Electrics Malta公司 Konrad Slanec [摘要]本文阐述了电子制动系统中制动踏板的性能和作用。制动系统朝着电子制动(EMB)的发展标志着制动系统技术的突 在历史上，司机驾驶汽车的安全感总是与机械零件的可靠性联系在一起，由于汽车性能不断地提高，驾驶汽车所须的力也 大，年复一年，新的机械、液压和电子设备和系统的发明，为司机更好地驾驶汽车提供了很大的支持。汽车安全性通过高可靠 件和简单地叠加冗余的特性得到保证，同时，所用的系统复杂性也不断地增加。 司机与汽车的界面 制动系统朝着机电制动(EMB)发展，标志着制动系统技术的一个突破。司机的希望是在他踩下刹车时，传感器能检测到制 的运动，并将含有制动踏板位置信息的电信号传送到制动主机，该主机通过电缆与制动钳上的执行器相连。由于该系统未装任 赖的机械装置，因而，该系统没有机械安全装置，新的安全装置还在开发之中[见参考文献 1 、 2 、 3] 。 EMB系统的踏板单元见图 1 所示，该单元按提供新的功能，可分为以下两类： ● 将司机的刹车意图传输到制动主机的制动执行机构 ● 系统脚踏感的产生并反馈给司机 图 1 EMB 制动踏板单元的系统界面 本文把注意力集中在安全性和可靠性方面，包括踏板位置信息的产生和将信息传输给制动主机。不过，将信息反馈给司机 是EMB系统制动踏板装置的一个关键安全功能。[见参考文献 4] 。 制动器踏板位置的识别 乍一看，制动器踏板位置的识别看起来很容易，已有很多种方法可以识别汽车加速踏板的位置，通过电缆对电动机进行控 什么不能很容易地应用到EMB系统？ 首先，这种加速踏板的传感器单元的设计思路是基于自动防故障装置的要求，它能通过电缆控制发动机。而 EMB 系统需 无噪声和无操作失灵的特性，即，在任何时候产生一个故障信息，系统必须能继续操作并纠正该故障。 第二，假如在加速踏板的剩余位置有一个偏离的信号，可能会由于机械的磨损或电子的老化，从发动机控制点观察到的是 性不相关的信号。而对EMB，这种偏离的信号将被判定为酿成悲剧的信号，诸如在司机无意中踩下制动踏板时，悲剧就发生了 第三，对于当前流行的加速踏板传感器，其信号评价和判断是在发动机控制模块中进行。为了达到EMB设计的诸多要求， 用相同的方法，系统的复杂性将会迅速地增加。 设计方法 设计中最大的挑战是不仅要考虑上述的安全要求，而且确保高的可靠性，以及提出一个商业上可行的方案。这些能通过故 技术与 FMEA[见参考文献 5、6] 相结合的迭代设计方法来完成。 第一步是识别故障，表1 列出了故障的种类和 EMB 系统中制动踏板传感器单元对应的结果。设计思路应首先从考虑选择 感器和控制其风险开始。如有必要在下一次迭代中必须对故障进行控制，这种反复迭代过程一直持续下去，直至剩余故障为低 止[见参考文献7]，与此同时，在每个迭代阶段其可靠性和成本都必须重新检验。 表 1 由于EMB的制动踏板单元的失灵而产生的故障种类及对应的效果 故障的种类 制动踏板传感器装置对应的效果 制动器失效 制动器没有起作用 减速度下降 制动距离加长