制动技术范文10篇

制动技术范文篇1

关键词：线控制动；I-EHB；集成式；再生制动

科技进步推动汽车技术飞速发展，汽车质量与性能大幅提高，我国汽车保有量也越来越大。车速的加快造成交通事故的增多，对人身安全造成了巨大的威胁。由此，汽车安全稳定高效制动正变得越来越重要。汽车正向着智能化、电动化、网联化、轻量化方向发展，以纯电动汽车和无人驾驶为代表的车型成为当前汽车行业发展的主流。技术的升级提升了汽车性能，性能提升要求更安全稳定高效制动。但是传统制动技术体积大、响应慢，无法适应新型车辆的需求，不利于汽车轻量化[1]。线控制动技术不仅解决了传统制动带来的一系列问题，更为汽车制动的快速发展带来了新的契机与方向。

1线控制动技术简介

1.1线控制动技术种类。线控制动技术从航空技术领域引入，正被越来越多的供应商和主机厂所重视。线控制动取消了传统制动的真空单元，以电控模块来实现制动力，同时有着不小的体积优势。汽车线控制动系统目前主要分为电子液压制动（EHB）和电子机械制动（EMB）两种[2]。EMB系统采用电子控制，通过伺服电机直接作用于轮缸产生制动力。由于取消了主缸、液压管路等复杂的零部件结构，制动更迅速，制动力的传递效率得到提升[3]。EHB是将传统液压制动技术的动力源替换为电子控制系统，他取消了传统制动系统中的真空供给部件和真空助力部件，用电子系统来提供动力源[4-5]，同时保留了成熟的液压部分，可以在电子助力失效时提供备用制动，确保车辆安全。传统车用12V电源即可驱动EHB系统，无需设计新的供能系统[3,6]。1.2线控制动技术发展现状。自20世纪末开始，世界各主要制造商都对线控技术展开研究并取得了一定的阶段性成果。进入21世纪后，线控制动的发展更加迅速，有些已经装备在量产车上。如大陆公司(Continental)的电子液压制动系统MKC1，已小批量应用在量产车上[7]；博世公司成功开发出iBooster系统，并集成多种主动安全配置，提升车辆安全性[1,8]。而在国内，以清华大学、吉林大学为首的高校大多数仅仅是对线控制动理论及控制方法的提出，实车试验及系统可靠性研究方面还较少[9]。其中吉林大学提出一种电子机械制动，利用电机和减速机构方案制动[10]。清华大学的王治中等提出了一种分布式电液复合制动系统，同济大学的熊璐等人提出了双动力源电液制动系统等，但目前均未实现量产[11]。

2汽车线控制动工作原理

2.1EMB系统。EMB系统完全不同于传统的真空助力液压制动系统，EMB作为纯机械系统，使用控制模块和伺服电机进行制动。EMB系统主要由踏板模块、控制模块、驱动执行模块等组成，系统有4套独立的制动系统，分别位于四个轮毂的轮缸处，并且配有独立的控制器，以便实现四轮制动力的独立调节。EMB系统的主控制器通过接收踏板位移传感器的位移信号，以及整车其他ECU发出的车速信号、方向盘转角信号等相关信号，分析后控制四个独立的控制器向对应的电机发出制动信号，电机通过减速机构将电机扭矩转化为所需的制动力，进行制动。车辆转向时，每个车轮制动系统分配的制动力不一样，从而达到平稳转向的目的。EMB系统由于没有了液压制动管路的存在，避免的制动液泄露的风险，有利于环保。同时由于是独立的制动系统，布局上更加灵活[12]。但是由于制动电机的增多以及功率的加大，12V电源无法满足制动需求，42V电源成为限制EMB发展的重要因素。同时由于没有备用的制动系统，安全性还有待提升[13]。2.2EHB系统。EHB系统不同于EMB系统，只用了一个伺服电机和一套控制器为系统提供动力，取消了部分传动制动部件，但保留了成熟的液压部分。EHB系统目前主要有两种：一种由液压泵和高压蓄能器提供动力源（P-EHB）；另一种由电机和减速机构为动力源（I-EHB），同时集成电控模块。P-EHB系统获取制动信号后，向电动液压泵发出相应的电信号，将足够的制动液泵入高压蓄能器，利用高速开关阀实现车辆的制动。I-EHB系统主缸液压力由电机通过减速机构提供，电机接收来自控制器的制动信号，经过减速机构直接推动主缸活塞对制动主缸进行建压。相较于P-EHB，I-EHB结构更加紧凑、响应快速，更易于集成诸如EPB、ESP等多种主动安全功能[14-15]，解耦单元使得整套系统灵活制定制动方案，不仅节约了成本，更可缩短车辆的开发周期。

3I-EHB系统关键技术

I-EHB系统是一种集成式电子液压制动系统，不同于P-EHB系统的动力源，而是以电机+减速机构来代替，内部集成电控模块，整个系统结构更加紧凑。图1为Bosch公司的iBooster系统。3.1I-EHB系统主要组成结构。3.1.1意图获取模块。意图获取模块主要有制动踏板、踏板位移传感器、踏板感觉模拟器等，制动踏板经过踏板位移传感器将驾驶员所踩的制动踏板位移信号发送给I-EHB的ECU。踏板感觉模拟器用来模拟真实状态的脚感与路感。踏板和主缸之间完全解耦，脚感较轻，更便于能量回收。3.1.2分析控制模块。分析控制模块是整个线控制动的核心，主要为I-EHB的ECU。ECU通过踏板获取驾驶员的制动意图后，根据相应的算法计算出最佳制动力，控制制动系统的执行。ECU由嵌入式芯片、信号采集及处理电路、通讯电路、电机驱动电路、冗余电路及I/O口等组成。3.1.3液压执行模块。分析控制模块为线控制动的执行部分，包括伺服电机、减速机构、制动主缸等。伺服电机作为驱动电机，与减速机构连接，可直接使用传统车载12V电源，减速机构可增强整个系统的扭矩，获得更大制动力。伺服电机接收来自ECU的制动信号，通过减速机构推动制动主缸建压。3.2I-EHB系统工作过程。I-EHB系统通过意图获取模块、分析控制模块、液压执行模块等几个模块协调完成整个制动过程，I-EHB系统协调控制示意图如图2所示。在车辆正常工况下，I-EHB的ECU接收踏板位移传感器从踏板采集的制动力位移信号，以及其他外部ECU发出的方向盘转角、轮速、横摆角速度等信号，来获取驾驶员的驾驶意图，利用算法计算得出车轮所需的最佳制动力。在制动踏板与主缸完全解耦条件下，踏板感觉模拟器可以根据驾驶员的制动动作输出线性的脚感同时反馈车辆制动状态。制动力转化为电信号输出给伺服电机，电机和减速机构连接，通过减速机构将电信号大小转变为齿条行程大小，推动制动主缸活塞，最终完成建压。制动主缸液压力信号将实时反馈给I-EHB的ECU，用于精确控制主缸压力以及对制动主缸保压。当车辆处于紧急状态下需要急停或者制动系统电子助力失效时，如图3所示，I-EHB提供备用机械制动系统。驾驶员快速紧急制动，迅速克服系统内部的解耦腔，此时制动踏板推杆将直接作用于制动主缸，主缸液压力大小直接由制动踏板提供，一定程度上保证紧急情况下的制动安全。3.3I-EHB系统控制方法。在传统制动系统中，主缸液压力完全来自制动踏板推进的深度，因此，制动时无法精确控制主缸液压力。对于驾驶新手来说，驾驶经验不足不仅影响车辆制动感觉，更影响车辆在紧急状况下整车制动的安全性。I-EHB系统由于采用了电控单元，同时制动踏板与主缸活塞之间完全解耦，使得主缸液压力控制更加迅速与精确。对于I-EHB系统主缸液压力的控制，实际上就是对伺服电机的控制，利用ECU根据相应的控制算法计算驾驶员需要的最佳制动力，将最佳制动力转化为电机的电流信号或者命令力矩，从而完成主缸的建压。如图4所示，对以电动机+减速机构为动力源的I-EHB系统的控制算法，大多以闭环反馈控制为主。在闭环控制中，比例积分微分控制（PID控制）是一种最常用的控制方法，同时可通过参数整定变化多种控制结构，获得不同的控制效果。运用在I-EHB系统中的主要控制思路是通过液压力传感器将主缸液压力实时反馈给ECU，将ECU计算出的期望主缸液压力和输出的实际主缸液压力进行对比，然后将二者之间的偏差值利用ECU中设好的PID算法对其整定，输出一个最合适的量给电机，对主缸液压力进行补偿。

4结论

制动技术范文篇2

论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。四、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。

2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

制动技术范文篇3

论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。

四、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。

2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

制动技术范文篇4

论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。

四、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

制动技术范文篇5

论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。

四、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

制动技术范文篇6

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

2、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。

3、新型制动方式（电容反馈制动）

1、主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块IGBT、充电、反馈电抗器L及大电解电容C（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块IGBT组成。保护回路，由IGBT、功率电阻组成。

(1)电动机发电运行状态

CPU对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向VT1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380VAC—530VDC）高到一定值时，CPU关断VT3，通过对VT1的脉冲导通实现对电解电容C的充电过程。此时的电抗器L与电解电容C分压，从而确保电解电容C工作在安全范围内。当电解电容C上的电压快到危险值（比如说370V），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制VT3的关断与开通，从而实现电阻R消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。

(2)电动机电动运行状态

当CPU发现系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电抗器L上行成了一个瞬时左正右负的电压（如图标识），再加上电解电容C上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。CPU通过对电解电容C上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。

2、系统难点

(1)电抗器的选取

（a）、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。

(2)控制上的难点

（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500VDC，而电解电容C的耐压才400VDC，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容C的瞬时充电电压为νc=νd-νL，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400V），就得有效的控制电抗器上的电压降νL，而电压降νL又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容C所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。

3、主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列。

随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

参考文献

1、韩安荣.通用变频器及其应用(第2版)[M].北京:机械工业出版社,

制动技术范文篇7

【关键词】EPB电子驻车应用

一、EPB与传统手制动相比的优点

1.1EPB系统可以在发动机熄火后自动施加驻车制动。驻车方便、可靠，可防止意外的释放（比如小孩、偷盗等）。

1.2不同驾驶员的力量大小有别，手驻车制动杆的驻车制动可能由此对制动力的实际作用不同。而对于EPB，制动力量是固定的，不会因人而异，出现偏差。

1.3可在紧急状态下组委行车制动用。

二、EPB的功能

2.1基本功能：通过按钮实现传统手刹的静态驻车和静态释放功能。

2.2动态功能：行车时，若不踩踏板刹车，通过EPB按钮，一样也可以实现制动功能。

2.3“熄火控制”模式：当汽车拔钥匙熄火时，自动启用驻车制动，发动机不打火驻车不能解除。

2.4开车释放功能：当驾驶员开车时，踩油门，挂挡后自动解除驻车。

2.5启动约束：点火关闭，释放约束模式（保护儿童），不用操作制动踏板，即可释放约束模式。

2.6紧急释放功能：当电子驻车没电需要解除驻车时，可用专门的释放工具释放驻车。

三、拉线式EPB的组成及各部件的作用

3.1拉线。拉线和传统的驻车系统中拉线所起的作用完全一样，就是把力从EPB总成传递到驻车制动器上实现驻车功能。拉线式EPB有单拉线和双拉线两种。

单、双拉线有各自的优点和缺点。相比较起来双拉线有较大的拉线效率，拉线行程短，但布置没单拉线灵活，产生相同的拉力，控制器需要加载的力大。工作时，双拉线EPB控制器同时带动两根拉线运动，带动制动器驻车，而单拉线时，EPB控制器是只带动了一根拉线，然后通过拉索平衡器此拉线带动后面的两根拉线驻车。

单拉线式样的EPB，一根拉线带动两根拉线的原理为：第一根拉线的芯线在控制器的带动下产生移动，其带动拉线向右移动，然后因为第一根拉线受力弯曲，第一根拉线通过固定在其拉线护套上面的平衡器带动拉线1向左移动，从而实现了一根拉线带动两根拉线移动的目的。

3.2按钮。通过按或者拉按钮控制EPB驻车和解除驻车，按钮上有背景灯，提醒驾驶者是否已工作。

3.3紧急工具。在EPB因断电不工作时，实现驻车解除功能。

3.4电机。EPB工作时的动力来源，由其来带动齿轮机构工作实现驻车。（有人仅靠电子驻车纸面意思可能会担心驻车后，出现没电的情况怎么办？实际上电子驻车只是靠电触发齿轮机构工作，最终使车长时间驻车的还是机械机构，并且国家法规中也明确要求，驻车要用可靠的机械机构来完成）。

3.5齿轮机构。不同厂家EPB的此部分机构的工作原理不一定相同但其作用是一样的。都是力的传递机构，把力由电机齿轮的转动转化成拉线方向上力。其齿轮结构的工作原理如右图电机带动拉线所在的外齿轮机构和内齿轮机构旋转，因为旋转方向相反，带动连接在内外齿轮机构的拉线运动，实现驻车。

3.6ECU和传感器。ECU用来控制EPB对外的信息交流和反馈。传感器用来感应拉力的大小。

四、EPB总成的工作原理和其功能的实现原理

4.1EPB总成的工作原理。拉线式EPB工作原理为：通过开关给ECU一个通断信号，EPB的ECU控制电机进行旋转，然后由内部的齿轮机构把此力输出到拉线上，由拉线带动制动器进行驻车。

4.2EPB各功能的实现原理

（1）基本功能。最基本的功能，静态释放和静态驻车功能，通过按钮驻车和解除驻车此工作原理简单，也就是上面的EPB工作原理。

（2）EPB卖点之一的动态功能。当车在行车状态，速度大于12km/h,若按下EPB按钮，ECU指挥马达带动拉线驻车，当车轮要抱死，有滑移的倾向时，ECU通过CAN得到这个信号后，会使拉线力减小，以便不使车轮抱死，如此循环，直至车停下为止。虽然EPB有此功能，但各个EPB厂家，并不推荐客户把EPB当作行车制动器使用，并且还明确要求客户，此功能只能在常规制动器失效或不可使用踏板的紧急情况下才能使用，这是因为在行车中，驻车制动器启动后，那么就把制动力全部加在后轮，对后制动器的损害是很大的。

（3）“熄火控制”模式。发动机熄火后，通过CAN把此信息传递给ECU，ECU指挥EPB驻车。

（4）EPB的另一卖点功能：开车释放功能。要实现该功能，则EBP系统需要知道驾驶员是否希望车辆开始行驶。对自动挡车辆来说，EPB可以通过变速器信息及油门信息了解车辆状态。然后ECU指挥EPB释放驻车。而对手动挡车辆来说，原有的配置所能提供的信息无法确认驾驶员的期望。为了实现该功能，需要在车辆上加装档位传感器及离合器传感器。

（5）紧急释放功能。用专门开发的紧急释放工具来实现此功能。工具的工作原理为，用专门开发的EPB工具，先插入紧急工具孔，然后旋转，使齿轮旋转带动涡杆移动，解除驻车。有时为了使解除驻车方便，或者不便于使用刚性的紧急释放工具，也可以使用易曲工具，实现过程为：把紧急释放工具由刚性改成可弯曲的易曲工具，然后根据EPB的布置位置，设计合理的导向管，设计导向管的原则为将来在使用工具时比较方便，不需要拆卸其它零件，或者钻到车下。导向管一端裸露，另一端固定死在电子驻车工具孔上，使用时，取出紧急工具，把工具从导向管裸露端插入，顺着导向管，把工具连接到电子驻车上，然后转动工具摇把，即可释放驻车。在开发易曲工具中需要注意的是：1.工具的易曲长度不能太长否则会因工具弯曲端过长而使传递到电子驻车的力矩解除不了驻车。2.导向管扭曲的幅度不能过于大，否则工具在通过导管时的难度就很大，甚至通不过导管。

五、拉线式EPB的布置

5.1EPB的布置

EPB的布置需要注意以下几点：

（1）若EPB布置在车身下，要设计合理的支架，力求把EPB包起来，防止车底下高速飞起的石子打在EPB壳体上。（2）注意保证EPB周围的温度不能过高，要在其工作温度范围内。（3）注意选择合理的缓冲垫来起到防震的效果。（4)EPB位置的选择，要考虑到将来紧急工具使用的方便性。

5.2拉线的布置

拉线的布置需要注意以下几点：

（1）拉线之间的间隙要求，需要满足一定要求。（2）单拉线式。EPB是由一根拉线带动后面两根拉线来实现驻车的，为了实现一根拉线带动二根拉线，所以布置时一定要保证第一根拉线的末端是可移动的，不能在此处做支架给其固定死。公务员之家

六、结论

EPB是近来研究的重要成果之一。它替代了手驻车制动，用电子按钮实现停车制动，且节省了车厢内部的空间。符合现在消费者们希望在车内安装更多的基本配置和功能的这个趋势。因此设计小巧的EPB倍受青睐。目前电子驻车在国外已应用的比较普遍。在不久的将来电子驻车也会频频装配在中国的汽车上。

参考文献：

舒华，姚国平.汽车电子控制技术.北京．人民交通出版社，2002.

董辉.汽车用传感器.北京：理工大学出版社，1998.

制动技术范文篇8

关键词:汽车;电子机械制动;执行器;控制技术;线控制动踏板

电子机械制动系统属于线控制动系统的一种,其通过线束传递制动信号和制动能量,线控技术的使用使得制动系统抛弃了原有的复杂而又承重的液压管路和元件,整个系统的电子化、集成化能力更强。对于汽车上现在应用的所有制动和稳定功能都要求制动力的稳定性和精确性,电子机械制动系统可以通过对制动电机的精确控制实现制动力的稳定输出。且可以通过在控制器中添加制动程序实现更多的功能,无需再额外配置复杂的液压管路和机械部件[1-2]。根据制动器结构可将线控制动系统分为两大类:电子液压制动系统(Electro-hydrau-licBrake,EHB)和电子机械制动系统(Electro-mechani-calBrake,EMB)[3]。后者相对于前者实现了制动结构的全机械化,具有制动更快、效果更好的特点是线控制动系统的最终形态。电子机械制动系统可以分成5个组成模块:(1)线控制动踏板模块,主要由踏板位移传感器和制动感觉模拟器两部分构成,负责采集踏板位置和变化速度等信息;(2)中央电子控制模块,接收踏板位移传感器感知的踏板位置和变化速度等信息,经过信号处理分析决策后产生相应的制动信号;(3)车轮制动模块,由制动执行器、执行器控制单元以及相关传感器构成,将制动信号转变为具体的制动动作;(4)车载电源,为电子机械制动系统供电,主要是为制动电机以及系统传感器等提供电能;(5)车载计算机网络,实现车轮制动模块和中央电子控制模块以及线控制动踏板模块的通信[4-7]。电子机械制动系统中车轮制动模块、中央电子控制模块以及线控制动踏板模块是系统的重点和难点,也是提升系统性能的关键点。本文作者将从EMB执行器技术、制动控制技术以及线控制动踏板技术3个方面进行分析。

1EMB执行器技术

制动执行器作为整个系统的核心部件之一,通常由驱动电机、增力装置、运动转换装置和制动钳体四部分构成。现有的制动执行器主要运用行星齿轮机构、增力杠杆机构、涡轮蜗杆机构或楔形机构作为增力装置。运用滚珠丝杠机构,偏心轮机构或齿轮齿条机构作为运动转换装置。通常根据驱动电机的布置位置将执行器分成内置和外置两大类[8-9]。主要有以下几种具有代表性的结构:ContinentalTeves公司的Drott,RIETH等[10]在2001年申请了电子机械制动器结构专利。采用了滚珠丝杠加行星齿轮组合的方式并驱动电机内置方式,当电机转子正向转动时带动太阳轮转动之后经过行星齿轮系的两级减速后由行星架输出转矩,行星架带动滚珠丝杠运动,最后由顶杆推动制动块压紧制动盘实现制动,反之则解除制动。设计棘轮结构实现驻车制动的功能。该方案需要手动调节制动间隙,电机外置式设计使得整个机构轴向尺寸较大。西门子公司采用了滚珠丝杠和增力杠杆组合的结构[11],该方案采用电机内置将电机与滚珠丝杠融合在一起,当通电时转子转动作为丝杠带动螺母水平位移,螺母与心轴相连,心轴也随之运动,心轴上的力经过增力杠杆被增大,力和位移经过传动套筒和制动活塞传递到制动钳块,制动钳块在力和位移的作用下夹紧制动盘完成制动。由于使用增力杠杆使得该结构具有自动间隙调整的功能。西门子VDO公司采用楔形结构作为增力装置[12]。系统采用两台对置式的电机作为动力源,制动时两台电机以相反的方向转动时使推块朝主动楔形块小端方向运动,主动楔形块的运动使得从动楔形块和与之固接的制动块产生向上位移压紧制动盘完成制动,反之朝楔形块大端方向运动制动解除。该方案采用楔形块作为自增力机构具有巨大的增益系数,采用了双电机结构降低单个电机的功率要求。但由于楔形机构巨大的增益系数,为保证制动力的精确稳定,对电机的控制精度的要求也相对比较高。Bosch公司的KELLER[13]在2001年申请了带有电磁离合器的制动器结构。该方案属于电机外置式,当驱动电机通电时电机输入轴带两级行星轮系运动,动力经过行星轮系后传递给心轴,心轴带动滚珠丝杠机构运动完成运动转换过程,最终由丝杠螺母推动制动钳块压紧制动盘完成整个制动过程。通过一个杯形弹簧将摩擦盘与二级行星轮系的太阳轮连接在一起,摩擦盘与二级行星轮系的行星齿圈以同样的方式固接。该方案通过使用两套电磁离合器,实现减速增矩、调整制动间隙、实现驻车等功能。清华大学的宋健团队设计一种采用曲柄连杆结构作为运动转换装置的EMB制动器,曲柄连杆结构将电机的旋转运动转变为平动推动制动块压紧制动片。同时利用曲柄连杆机构在死点附近整个机构有非常大的力增益系数的特点,实现对制动力放大作用。该方案对加工装配的精度要求较高,容易出现制动时卡死的现象,且机构不具备自动间隙调整的功能[14]。北京理工大学的沈沉团队在2007年提出了一种电子机械盘式制动器结构。它的最大特点就是模块化,整个机构又可分为:驱动部分、一级减速部分、滚珠丝杠螺旋传动部分[15]。吉林大学的李静团队在2008设计了一款EMB制动器,该制动器结构上也采用了行星齿轮与滚珠丝杠组合的形式[16]。这两种结构与ContinentalTeves公司执行器结构类似,区别在于结构只采用了一级行星齿轮系进行减速增距。2010年同济大学的刘志乙团队在制动器结构加入了电磁离合销实现了几种不同的工作模式,实现了减速器减速比改变,且具有间隙自动调整和制动力保持功能[17]。该结构与Bosch公司结构有异曲同工的效果,都是通过电磁机构实现不同的制动效果,但相对而言结构比较复杂。现阶段就市场的占有率而言电子机械制动器主流设计方案是以ContinentalTeves为代表的行星齿轮和滚珠丝杠相配合的设计方案,该方案结构相对简单、减速比较大,对电机的要求不高,能够实现行车制动和驻车制动两个功能,技术成熟、性价比较高。较具发展潜力的方案是以西门子为代表的具有自增力效应的电子楔形制动器方案,该方案采用两个电机,降低了对电机性能的要求,提高了系统安全性,楔形机构制动效果显著,整体机构紧凑,机械安装结构较少便于装配。综合多种制动器结构的优缺点可以得出,现阶段制动执行器设计要求结构简单、性能稳定、便于控制、整体空间结构紧凑、尺寸尽量小便于安装,制动间隙能自动调整。但是以上两种方案都无专门的间隙自动调节功能,是以后需要改进的地方。

2EMB控制技术

控制方法是整个控制系统的灵魂,好的控制方法可以优化系统硬件的不足,最大限度地提高控制系统的精度,控制算法的优劣直接决定了整个控制系统的品质,国内外众多学者针对电子机械制动系统控制技术展开了大量的研究[9]。在制动器控制方面,清华大学的张猛[18]采用一种开环控制方法对制动器进行控制,实现了制动力矩随制动踏板位移线性增加。该控制方法以电机的电流-力矩特性为依据,运用较少的传感器实现了压力平稳输出,但其无制动压力、电机转速等参数的反馈,因此控制效果较差,执行器动态响应较慢。为了提高控制的精度实现制动力的精确输出,需要设计具有反馈回路的闭环控制系统。针对EMB制动执行器最重要的控制变量制动力或制动力矩,李晖晖团队在运用于飞机上的EMB执行器控制中使用了力矩闭环控制技术[19],采集制动力矩作为控制系统的反馈信号,与其目标值做差后经过算法计算出执行器电机的输入信号,属于一种单闭环控制方法。要想提高控制性能需要增加反馈环的数量提高系统动态和静态响应。ChristofMaron团队针对制动力控制采用了制动力-转速双闭环控制,并且在1995年建立了专门用于EMB控制算法开发的测试标准,研究了电子控制单元的开发、执行器建模、制动力控制、制动间隙管理、ABS功能实现等问题[20]。达姆施塔特工业大学的Ralf-Schwarz团队提出了一种电子机械制动的力-转速-电流三闭环串联PI控制方法,该方法基于制动力传感器搭建闭环反馈控制模型,将电流控制回路、电机转速控制回路以及制动力控制回路进行串联,系统的响应速度得到提高[21]。对于闭环反馈控制优化方面,墨尔本大学的ChrisLine团队在三闭环PI反馈控制的基础上对控制体系的结构进行了改进,加入增益调度、摩擦补偿和反馈线性技术,实现了模型预测控制,优化了制动器饱和、负载相关摩擦和非线性刚度对制动性能的影响,更好地利用了电机转矩[22]。由于压力传感器成本高、安装困难且在高温状态下精度很低,因此在闭环反馈控制中摩擦力和夹紧力的估算方法十分重要。SCHWARZ团队利用电机角位移与夹紧力的关系提出了夹紧力估计方法;此外,还考虑了补偿方法,以调整因磨损而产生的摩擦片厚度的变化,该方法是利用了夹紧和释放过程中的平均扭矩,不需要考虑摩擦力[23]。HOSEINNEZHAD团队提出了另一种利用电机角位移与夹紧力在频域关系的方法。该方法可用于要求具有快速响应特性的系统,如防抱死制动系统(ABS)[24]。但以上两种方法均不考虑齿轮的齿隙,因此存在一定的误差。针对上面夹紧力估算方法所存在的问题,KI团队提出了一种基于电机转子位置的夹紧力估计算法,该算法将制动时夹紧和松开动作的迟滞特性考虑了进去使得算法的精度更高[25]。JO团队利针对行星齿轮减速器摩擦特性提出了一种新的制动力估计算法,提高了反馈控制中夹紧力估算的准确度提高了控制精度[26]。PARK和CHOI基于一种具有自适应律的自适应滑模控制方法来减小摩擦力矩模型的误差,是一种通过精细的曲线拟合对制动器制动力进行估计的算法[27]。对于以上提到的闭环控制主要是通过增加封闭环的数量,并将多个调节器串联起来提高控制的精度,各闭环大多采用PID控制算法。但是PID算法具有一定的局限性,当系统工况变化时,单一的PID控制方法无法保证系统控制精度。此时需要加入其他控制方法对PID控制进行整定。吉林大学的杨坤等人进行了基于EMB的EBD/EBS控制系统的研究,为实现ABS功能采用了模糊PID控制,通过模糊控制器得到比例、积分、微分参数实现不同工况下的控制要求[28]。吉林大学的唐亮,选定以神经网络整定PI作为EMB的控制方式实现ABS功能,主要是通过神经网络的自学习能力完成对神经网络加权系数调整,利用不断优化的神经网络实现对PI控制器参数的整定[29]。韩国的KIM等2018年在EMB系统中应用了仿生控制策略,以基于PI的级联控制作为基准应用遗传算法优化了脑边缘系统控制参数,经过仿真验证了新算法能有效改善EMB控制系统的性能[30]。为了提升车辆基于EMB的各制动及车身稳定功能的性能,需要对控制技术的不断优化改进,纵观控制技术的发展历程需要朝着精度更高、适应性更强、制动性能更稳定、响应速度更快、成本更低的方向不断进步,并通过更优的控制方法解决一些现阶段难以解决的问题。

3线控制动踏板技术

线控制动踏板可以看作是整个系统的信号发生装置,采集驾驶员施加在制动踏板上的信号转变为电信号,信号以电信号的形式传送到制动控制单元,控制器根据接收到的电信号控制执行器完成车辆的制动。结构上由机械部分和传感器部分组成。对于线控制动踏板的研究主要包括制动踏板感觉、制动感觉模拟器以及制动意图识别三方面的研究。

3.1制动踏板感觉与模拟器研究

制动踏板感觉的目的是给驾驶员以传统制踏板类似的制动感觉,将制动情况间接反馈给驾驶员,消除制动时的不适感,研究表明线控制动踏板感觉模拟器的引入降低了事故发生的概率,国内外相关的研究内容归纳起来可以分为以下几方面:如何将驾驶员主观感觉与车辆中影响踏板感觉的客观参数联系起来,即什么样的踏板感觉才是好的踏板感觉,以及踏板模拟器的设计开发等[31-32]。1994年,通用公司的EBERT和KAATZ提出了制动感觉指数(BFI)用于主观评价制动踏板感觉,该指数通过对踏板力和踏板位移等参数分别赋予相应的权重最后相加得到[33]。DAIROU和PRIEZ在2003年通过实验得到制动踏板特性曲线,开发制动感觉的预测模型,使得可以从制动规律定性预测制动的感觉特征[34]。辽宁工业学院王天利团队利用AMESim软件建立传统液压制动系统模型并且通过仿真得到反映制动踏板感觉的关系曲线[35]。吉林大学郑宏宇团队针对传统制动系统车踏板力与踏板行程关系设计了一种踏板力模拟算法,该算法描述了传统制动系统运行过程中踏板力与行程之间的关系。并对算法进行了仿真,结果表明该算法能比较精确地模拟出传统制动系统踏板力,该方法对于线控制动系统中踏板力模拟具有一定实用性[36]。同济大学的孟德建团队开发设计了一套用于乘用车制动踏板感觉试验台架,对制动踏板感觉影响的关键因素进行了研究,该试验台架的使用很好地弥补了制动踏板感觉整车试验和评价的不足[37]。制动踏板感觉的研究为线控制动的感觉模拟器的设计提供了理论支持和试验基础。南京航空航天大学的金智林设计了一种制动踏板模拟器,该模拟器通过进、出油电磁阀控制实现制动感觉的模拟,控制方法方面采用踏板特性跟踪的PID控制策[38]。王奎洋团队设计了一种采用磁流变液体的制动踏板感觉模拟器,通过改变磁流变液体外部磁场强弱从而实现不同的踏板感觉[39]。Delphi公司汽车底盘部门的ZEHNDER、KANETKAR和OSTERDAY设计了一种采用橡胶弹簧的制动踏板感觉模拟器,该模拟器与主缸集成为一体,通过橡胶弹簧不同压缩程度具有不同弹性模量的特点模拟了传统车辆制动时的制动感觉[40]。吉林大学初亮团队提出了一种带有增压模拟器的制动能量回收系统硬件方案,根据开发的制动能量回收系统在制动过程中各个状态下的部件控制过程,结合需求极限流量及轮缸压力与体积对应关系完成对模拟器的结构设计与参数匹配,该套制动系统可以很好地实现电-液制动,并且可以很好地模拟制动踏板感觉[41]。

3.2制动意图识别

制动意图识别是指当驾驶员对踏板做出动作后,根据踏板的开度和开度变化率等参数选择合适的参数对驾驶员的制动意图进行判断的过程[42]。制动意图属于驾驶意图的一部分,它反映了驾驶员对于车辆制动的需求,只有正确识别出驾驶员的制动意图,才能保证车辆的安全性能。制动意图识别的目的为了准确制动减小制动距离,也为再生制动和摩擦制动的协调控制提供制动强度信息,其有利于制动力协调控制兼顾能量回收效率和制动安全性[43]。对于制动意图识别的控制方法,由于经典控制理论和现代控制理论都建立在被控对象的精确数学模型之上,根据数学模型以及需求的性能指标选择适当的控制规律,进行制动系统的设计。由于制动踏板开度与总制动力存在非线性的关系,所以制动过程的有关参数,如车速、制动减速度、制动踏板开度等都是随机变量,具有时变性及非线性等特点[44]。因此建立制动踏板开度、开度变化率与制动强度的关系这一精确的数学模型困难很大。这样,就难以通过自动控制对驾驶员的制动意图进行精确识别。针对这种情况制动意图识别通常使用逻辑门限法[45]、频域建模法、模糊逻辑法[46-47]或神经网络法[48]。基于规则的逻辑门限控制策略的门限值事先已经设定好并且是固定值,制动踏板给出踏板行程和踏板速度两个参数,然后结合车速等信息根据规则得到需要输出的制动力大小控制制动电机输出制动力,该方法控制精度以及对于工况和参数改变时的适应能力都比较差。频域建模法需要具有明确的物理模型,该方法辨识过程简单、稳定性可靠性较好。但需要对多变量建立模型,模型庞大建模过程比较复杂。神经网络法的模型输入输出明确,训练的神经网络法可以调整模型使得模型准确性提高,但是神经网络对于模型的物理意义和模型中间层的解释较难,并且对于干扰数据识别能力不足。相对于以上几种方法模糊逻辑法的物理意义比较明确,通过语言接近人类想法,但是识别的精确度不是很好,可以用来识别制动类型,但对于具体定量的制动意图识别则很难有较高的精度[49-50]。驾驶员的制动意图一般通过驾驶员踩踏踏板的行程、速度和力度等参数作为判断依据,选择参数的不同往往会影响制动意图识别的精确程度因此参数选择是十分重要的[51]。林志轩等通过实验验证了踏板力只在有限的影响范围内影响了驾驶员制动意图识别的准确性,制动踏板的速度、加速度受驾驶员驾驶习惯影响,具有随机性,且加速度信号在制动强度动态调节过程中存在尖峰现象,易造成识别结果不准,不宜直接单独作为驾驶员制动意图识别的参数。制动踏板位移是进行驾驶员制动意图识别的最佳参数,其不受驾驶员驾驶习惯的影响,易测量,并能真实反映出驾驶员的制动意图[43,52]。线控制动踏板作为整个电子机械制动系统的人机交互模块,需要保证信号采集的准确性和快速性,对于线控制动踏板感觉模拟器的是提高驾驶员驾驶安全性的重要手段,对于制动意图识别方法的研究是保障整个系统制动准确性关键决定了制动性能的好坏,对于制动能量回收以及汽车操控性能均有较大的影响。

4电子机械制动系统存在的问题及发展预测

现阶段电子机械制动还存在以下问题需要解决[4,53-57]:(1)执行器的能量需求。电子机械制动系统驱动电机采用42V的电压,采用42V的电压有利于提高执行器的性能,而传统的汽车车载电源一般是12V,42V供电系统带来的高压会带来线路绝缘、耐压以及电磁干扰等问题,也是对汽车整个电路系统寿命的一种挑战。(2)提高力矩电机性能。保证力矩足够大,反应速度快,体积尽量小巧便于安装在轮毂狭小的空间内,长期工作在“转堵”的恶劣工况下需要进一步提高电机性能的可靠性。(3)性能稳定且体积小、灵敏度高的传感器。因制动时间极短,现阶段传感器存在反应较慢、体积偏大不利于在狭小空间安装的问题。(4)为不同的制动稳定功能设计最适合的控制方法。由于车辆制动具有非线性以及工况不确定性的特点,对于实现车辆参数的准确估计以及制动力的准确控制,需利用多种控制方法综合且能实现对车辆制动的最合适控制,并对其进行不断地改进以提高控制精度。(5)电子制动踏板模块的制动意图识别精度和准确性及符合实际的踏板感觉模拟器的进一步研究。需实现不同工况下制动转向、加速意图的混合融合且准确识别。为了实现与传统制动类似的踏板力反馈,需研发更符合实际情况的踏板感觉模拟器,提高车辆制动安全性。电子机械制动系统的诸多优点使其势必取代传统的液压制动系统,线控技术的应用及产品智能化、自动化促进了电子机械制动系统的应用速度预期,符合未来车辆发展模块化、集成化、机电一体化、智能化、自动化的特点。依据目前EMB技术现状和存在问题,其发展趋势预测如下:研发性能稳定且体积小、灵敏度高的智能化、适合于车辆制动系统使用的传感器;研究适合各种车辆制动工况下的最佳控制方法,使电子机械制动系统制动力的控制精度和稳定性达到最佳状态;进一步优化和改进制动执行器结构,向结构简单、性能稳定、便于控制、整体空间结构紧凑等方向发展;研究制动意图识别算法,保证制动意图识别的准确性;制动感觉模拟器的研究依旧是一个具有潜力的方向。

5结束语

制动技术范文篇9

关键词：电子机械；制动系统；EMB

科学技术的迅猛发展大大推动了我国各行各业的发展，其中传统的液压制动系统逐渐被电子机械控制技术所取代，电子机械制动系统是一种以电动机来驱动控制钳块，从而实现对车辆制动的控制，尤其是该制动系统具有响应时间短、系统硬件体积小和质量轻等特点，在现代工业中广泛运用。

1研究目的和意义

我国的汽车工业制造水平，在一定程度上反应出了我国电子机械技术水平。汽车电子技术水平发展越高，汽车的操作性与安全性越有保障，因此汽车的制动系统决定了汽车的安全性[1]。现阶段，汽车的制动控制技术的发展，已经进入到了电子机械制动技术发展应用的阶段，对此技术的深入研究具有十分重要的意义。

2研究现状

汽车的制动性直接关系到人们生命财产安全。汽车自诞生以来，制动系统一直朝着响应时间短、速度快、制动距离短的方向发展。汽车制动技术从电子控制防抱死系统发展到现在的电子机械制动技术，完成了质的变革[2]。在国内，电子机械制动的研究起步较晚，部分高校在国外的理论基础上，对EMB展开了深入研究。从总体上看，国内对电子制动系统的研究处于起步阶段和理论阶段，离实车实验和应用还有一定的距离。

3电子机械制动系统的概念、特点与内涵

电子机械制动系统，简称为EMB，它是一种全新的制动理念。该系统以电能作为能量提供来源，由电动执行机构驱动制动垫块压迫制动盘，实现车轮制动功能。整个系统内去除液压管路与制动液体，改由电线传递动能，数据线传递各种信号，机械连接减少，这是线控制动系统的一种形式[3]。电子机械制动系统结构由四部分组成：制动执行机构、中央控制模块、各种传感器和电源。与一般机械制动系统或电子液压制动系统相比，电子机械制动系统有其自身的特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、能源供应要求宽松等。

4电子机械制动系统结构及工作原理

电子机械制动系统与传统的液压制动系统不同，EMB完全不需要制动液和相关的液压系统。EMB系统主要由以下3个部分构成：EMB执行机构、中央控制器（以电子控制单元为核心）和制动踏板模块（由制动踏板处的踏板位移传感器和踏板力模拟器构成）[4]。汽车在运行过程中，驾驶员要通过踏动制动实施制动；整个过程中踏板位移传感器感知踏板位置和变化速度等信息，并迅速将所获得的信号传递给制动控制器，控制器根据此信号判断出驾驶员的制动意图，同时综合其他传感器获得的外界和汽车当前所处状态，实时的计算各个车轮所需的最优制动力，来驱动电机做出正确动作。EMB执行机构是将电机的转矩转化为制动垫块与制动盘间的夹紧力，从而实现各车轮的制动。

5汽车制动系统的基本理论

汽车在行驶时，能够在较短的距离内把车停住且维持行驶原方向的稳定性，同时在下坡时能够维持一定的车速能力，称为汽车的制动性能，车辆的制动性能是衡量车辆的重要性能之一，一般主要从以下2方面评价：1）制动效能。即制动减速度与制动距离，它是指在良好的路面上，汽车以一定的初速度制动到停车时的制动距离，它是制动性最基本的评价指标。2）制动效能的恒定性。即抗热衰退性能，汽车高速行驶下或下坡连续制动时制动效能的保持程度，因为制动的过程实际上就是把汽车行驶过程中的动能通过制动器吸收后再转为热能，因此制动器温度升高后能否保持初始状态时的制动效能，也成为了设计制动器时需要考虑的重要问题。

6EMB控制系统设计方案

汽车制动时，往往存在制动滞后的问题。为了解决这个主要问题，就要求踏板位移传感器必须在制动过程中根据驾驶员踩下踏板时的踏板行程轨迹，快速来识别车轮的制动状态，进而提高制动的响应速度。安装在汽车四个轮子上的制动器是互相独立控制的，它必须由高速度的数据传送车载网络来集中处理控制，同时该系统还必须具备很好的稳定性和可靠性。根据设计要求综合考虑，本研究预采用CAN总线为本系统的总线网络，CAN是一种串行通信网络，它具有通信效率高、实时性强、容错性强、纠错能力强、传输距离远、支持差分收发、适应高干扰环境等特点。

7电子机械制动系统发展的展望

本研究主要围绕电子机械制动系统开展研究工作，同时对电机控制方法及传感器选择进行了初步的研究，多数工作都是探索性、基础性的，旨在为今后电子机械制动系统控制器开发及多种汽车主动安全功能的实现提供一个试验平台以及一些有益的经验。电子机械制动系统是一种全新的制动理念，虽然现阶段受到电机性能、车载电力系统负荷、成本、可靠性等方面的制约未能实现产业化，但凭借响应速度、节能、环保等方面的优势，成为车辆制动系统未来的发展方向之一。

参考文献：

[1]左斌.汽车电子机械制动(EMB)控制系统关键技术研究[D].杭州：浙江大学，2014.

[2]王奎洋，唐金花，刘成晔，等．线控制动系统踏板感觉模拟器的分析与设计[J]．机床与液压，2011(21)：108-111.

[3]苗政，李莽，张超，等.浅谈轮式车辆线控制动系统[J].农业与技术，2009(1)：176-178.

制动技术范文篇10

关键词：下运带式输送机制动装置

下运带式输送机是煤矿生产中的一种重要的运输设备,其可靠平稳运行对保证矿井正常、安全、高效生产有着重要的意义。目前常用的制动系统有机械闸块制动，电气动力制动，液力制动和液压制动等。电气制动性能较稳定，但在突然断电时制动系统就无法工作；液力制动不仅系统复杂，并且在转速较低的情况下制动力矩迅速减小，仍需机械闸块进行干摩擦制动；而对于机械闸块制动，由于其会产生火花及烧灼现象，对矿井生产安全产生危害，因而液压制动的采用就显得越来越迫切。

1制动控制系统的原理及基本构成

1.1制动控制系统的原理

随着长距离、大运量、大功率的下运带式输送机的广泛应用，其制动装置功能的完善、性能的好坏，直接影响着下运带式输送机的安全与可靠运行。主要体现在以下几个方面：

（1）制动力矩可控；

（2）具有断电可靠制动；

（3）具有定车功能；

（4）具有重载起车制动力矩零速保持功能；

（5）实现多机制动力矩平衡；

（6）易实现井下防爆要求；

（7）尽量做到节能。

在下运带式输送机制动过程中，制动装置不但要能克服负载力矩的作用，同时要不断地吸收制动过程产生的热量。若制动减速度取较小时，制动装置的制动力矩可以较小，但是此时要求制动装置作的制动功较大，要求制动装置的热容量也要大。由于这个原因，在现场使用中，制动装置的制动力矩由于设置不当，制动时间过长，产生了大量的热，使得制动装置温升过高。但是当制动减速度过大时，虽然产生的发热量小了，但要求制动装置输出的制动力矩大了，对带式输送机系统的机械冲击也大，甚至出现减速机齿轮损坏或断轴事故。所以一般情况下，对于大功率的下运带式输送机都要采用可控制动装置，同时要求制动装置具有较大的热容量和良好的散热条件。

此外，对于大功率、长距离的下运带式输送机的制动技术而言，直接机械抱闸可能会产生滚料、打滑、飞车、冒火花等问题。因此，为保证正常停车和紧急停车需要，避免发生事故，也要求大功率、长距离的下运带式输送机采用可控制动装置。

1.2制动控制系统的基本构成

下运带式输送机的制动控制系统主要包括控制单元、制动单元、皮带输送机传动系统和信号传感反馈单元。当控制单元得到主控信号；要求液压制动器实施制动，即向皮带输送机传动系统输出一个制动力矩，则控制单元发送一定值得电流与电压信号，然后由信号传感单元反馈加速信号与速度信号到控制单元中，控制单元即可按一定的指标来实现对力矩的调节功能，使皮带输送机传动系统的制动满足工况要求。

2制动装置

针对下运带式输送机的制动技术要求，目前国内已应用和开发研究成功的大功率可控制动装置主要有以下几种：盘式制动器，液力制动器、液压制动器和粘液可控制动器。

2.1盘式制动器

盘式制动系统主要由机械盘闸和可控液压站组成，其工作原理是通过制动器对工作盘施加摩擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小，可以调整正压力，从而调整制动力矩的大小。液压站采用了电液比例控制技术，所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整，实现良好的可控制动。它具有制动力矩大、可调、动作灵敏、散热性能好、使用和维护方便等优点。但由于需要设置油泵站而导致体积较大。

煤矿井下因有防爆要求，则盘式制动器不能安装在高速轴上，而是将其安装在不足以产生火花的中低速轴上。同时，根据下运带式输送机驱动系统的要求，当大功率或多机驱动时，要在减速器与电动机之间安装软起动装置，以保持功率平衡。

2.2液力制动装置

液力制动器实质上是一个涡轮固定，并对泵轮带动的高速液流产生巨大的阻力矩，使带式输送机减速运行的液力偶合器。它可以通过调整充液量来改变制动力矩的大小，实现下运带式输送机的可控制动功能。主要由带泵累、涡轮的液力制动偶合器和液压冷却控制系统组成。

当带式输送机正常运转时制动器内不充液，泵轮被驱动电动机带动而运转，需要制动时将液体输入，根据所充入液体量的多少来调节其制动力矩的大小。通常采用的液体为油，但是由于在很短的制动时间内需要把带式输送机的全部动能消耗掉，因此油温势必急剧上升，所以油路必须采用循环系统以利散热。它具有制动力矩大，可以调节的优点，但因配有泵站等设备，因此设备体积大。

液力制动器的制动力矩与制动器叶轮转速的平方成正比，一般安装在减速器的高速轴上。由于制动力矩在制动过程中可调，因此非常适用于下运带式输送机。又由于液力制动器不可能把带式输送机制动到零速，当泵轮速度低于400r/min时，必须安装其他类型的制动装置与之配合，满足定车要求。但因设备体积大，在可伸缩带式输送机上无法安装使用。

2.3液压制动装置

液压制动分为液压调压制动与液压调速制动。

1）液压调压制动器

它的工作原理是将容积式油泵连接在带式输送机上，由主机拖动。当制动时，油泵将机械能转变为液压能，通过调节泵出口压力的大小就可以调整制动力矩的大小，从而实现带式输送机制动目的。液压调压制动装置的压力确定后，系统将输出一个不随主机转速变化的恒定制动力矩。其主要优点是制动力矩正比于调定压力，而且它与转速无关，故可将转速制动到零而无需设机械闸。

2）液压调速制动器

该装置的油泵随主机转动，当改变液压油泵的流量时，就可以改变带式输送机的转速，从而实现制动装置的可控制动。

液压制动装置通过控制油压或流量，可以有效地对下运带式输送机实现制动减速。对于大功率下运带式输送机的制动，一般采用高压大流量变量柱塞泵，当制动带式输送机时，排量调到最大，而带式输送机正常运行时，排量调到最小。由于液压泵长时间处于高速运转状态，磨损快，寿命短，在制动过程中，大量的制动热由液压油带走，并经水冷散热器散热，增加了附设系统。当油温过高时，液压元件易出现故障，同时油液由于大流量的循环运动和温度变化，很容易变质，进一步影响液压控制系统的可靠性，同时当带式输送机定车时，由于液压泵和液压系统的泄漏，必须专门加液压推杆制动器以定车。

2.4粘液可控制动装置

液粘可控制动装置工作原理与液体粘性可控软起动装置相同。它是利用摩擦片在粘性液体中的摩擦力来传递力矩的。为实现带式输送机各项制动性能要求，液粘可控制动装置采用常闭式结构。当主动轴带动主动摩擦片旋转时，由于从动摩擦片不动，使得主、从动摩擦片之间产生摩擦力。改变控制油缸中的油压大小，就可以调节主、从动摩擦片之间的压紧力，进一步改变主动摩擦片与从动摩擦片间的摩擦力矩，从而实现带式输送机各项制动技术要求。在制动过程中，制动力矩随油膜间隙的减小而增大，随制动速度的降低而减小。所以在制动过程中，应不断地减小油膜间隙，才能保证一定的制动力矩。

液粘可控制动装置结构简单：能提供可调的、平滑的、无冲击的制动力矩；可以用一个液压站进行多台制动；带式输送机过载时能实现自动过载保护功能；使用安全可靠，制动力矩冲击小，具有良好的使用效果；液粘可控制动装置的主、从动摩擦片都在粘性润滑油中工作，它是通过润滑油来进行冷却散热，可以省去冷却用水，节省了运行费用。液粘可控制动装置是目前较好的制动装置，特别适合应用于长距离、大功率的下运带式输送机上。

3结论

以上各种制动装置在实际使用用中各有特色。根据它们的工作原理和工作特点，在实现大功率下运带式输送机制动要求的设计中，它们的工作性能也各有差别，如表所示。

各制动装置性能比较表

制动装置类型工作原理可控性定车效果可靠性防暴性安装部位维护费复杂性

盘式干摩擦好好好好中低速轴低简单

液力式液体动压好无一般好高速轴低复杂

液压式流体静压好差一般好高速轴高一般

粘液可控湿摩擦好好良好好任意轴一般一般

为满足大型下运带式输送机可控制动的要求，结合现场使用情况，可选用适当的可控制动装置。对具有较高的可控制动性能要求的场合，为更好的达到限速制动的目的，均可与液压推杆制动器配合使用，实现软、硬两级制动。

参考文献

[1]崔根伟.下运带式输送机液压制动系统的研究[J].矿山机械,2002,(11).

[2]霍松山.下运带式输送机的使用与维护[J].煤矿机械,2003,(09).