電子楔擠式煞車器(Electronic Wedge Brake),由德國的汽車機械電子產品開 發商西門子威迪歐公司(Siemens VDO)所提出的一種新式車用電子煞車器,藉由 控制其楔塊的位置,便能將車輛的動能轉換成有效的制動力,而且因為 EWB 的 運作原理,所產生的自我增強煞車力,可以大幅減少輸入能源的需求,因此 EWB 能用很小的電力來操作,也有較小的體積與質量,有別於以往慣用的車用煞車模 組,EWB 更適合用於電動車之線傳煞車(brake-by-wire)設計。
2.4.1 楔擠式煞車器運作原理
圖 2.8 楔擠式煞車器運作原理[13]
由圖 2.8 可以清楚了解,楔擠式煞車器進行煞車時,當楔塊被推入並且接觸 到煞車碟盤時,轉動的煞車碟盤會順勢帶給楔塊一個同方向的施力,造成楔塊與 煞車碟盤會在接觸後,快速緊密地貼合,產生自我增強式的煞車力道,有別於傳 統的直推式的煞車必須持續地給予煞車力道,楔擠式煞車很明顯有更佳效率的煞 車運作模式。
2.4.2 模型架構與動態分析
假設煞車碟盤正在旋轉,由庫倫摩擦模型可推得煞車力道為:
ë
楔塊插入的角度ì 馬達的施力方向於楔塊上的夾角
ö
楔塊對煞車碟盤的摩擦係數FM 馬達的施力
FR 施加於楔塊的反作用力
F
N 施加於楔塊的正向力F
B 煞車力道KCal 卡鉗的剛度
mW 楔塊的重量
xW 楔塊的
x
軸向位置ñ 滾珠螺桿的傳動效率
L 滾珠螺桿的旋進係數
J
m 滾珠螺桿的轉動慣量第 3 章 電子楔擠式煞車器之控制
電子楔擠式煞車器是一種全新概念的煞車系統,藉由其特殊的煞車運作模 式,搭配電子控制與馬達驅動的煞車元件,因此有更快的反應時間、更小的裝置 體積與更少的能源消耗,卻同樣可以達到足夠的制動性能。隨著電子科技的進步 與能源危機的逼近,許多綠能科技也因此蓬勃發展,電動車也是其中一項重要的 發明,而相較於較笨重龐大的傳統的液/油壓式煞車裝置,有著上述特色的電子 楔擠式煞車器因此更適合用於電動車的制動設計。在電子科技日新月異的現代生 活中,因為有越來越多的重要設施或設備,皆是以電子化的概念所設計出來的,
所以電子裝置的運作穩定性或是抗干擾能力,便是很受到重視的議題,倘若這些 電子裝置在運作中遭遇雜訊干擾或是系統內部不穩定性的影響,有可能會因為運 作失誤或異常,造成生命財產的損失,以應用電子楔擠式煞車器為制動系統的電 動車為例,便有可能因為車輛制動系統的功能失靈,而發生可怕的車禍或是其他 不可預期的元件損傷。
而順滑模控制有反應快速、對系統的不確定性或外在干擾具有穩健性、以及 設計方式容易實現等若干項優點,所以很適合用於設計具穩健性的控制系統,目 前也有許多文獻採取順滑模控制來解決相關的控制問題[17]-[23],因此本論文針 對電子楔擠式煞車器採用順滑模控制的設計方式,用以達到穩健性控制的目的。