汪軍

（長(zhǎng)沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，湖南長(zhǎng)沙410111）

對(duì)汽車而言，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的重要性不言而喻。安全、性能好、響應(yīng)速度快的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)成為各大知名汽車企業(yè)進(jìn)行研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。傳統(tǒng)的液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是利用雙液壓回路的設(shè)計(jì)來保障汽車行駛安全的，但是隨著對(duì)汽車安全性能要求的不斷提高，汽車機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的功能越來越全面，這也使得傳統(tǒng)的液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，這在一定程度上影響了汽車機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)效果。因此需要開發(fā)更加高效的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是線控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的一種，電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上取消了真空助力器，使整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，不但具有當(dāng)前主流機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的防抱死功能、電子制動(dòng)力分配、電子穩(wěn)定控制等功能之外，還可以對(duì)汽車的每個(gè)車輪的制動(dòng)力進(jìn)行單獨(dú)控制。由于電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)利于制動(dòng)能量的回收，因此更加符合新能源汽車的要求，受到普遍歡迎。國(guó)外許多新能源汽車企業(yè)已經(jīng)將開發(fā)電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)作為企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。本篇論文就從液壓系統(tǒng)的特性出發(fā)，建立動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行性能試驗(yàn)分析。

一、電控液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

電控液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)部分，分別是踏板感覺模擬器、電控單元、液壓?jiǎn)卧?。踏板感覺模擬器是電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用主要是準(zhǔn)確感知駕駛者的制動(dòng)意圖，并能夠及時(shí)對(duì)駕駛員的制動(dòng)感覺進(jìn)行反饋，因此這一部分主要包括了踏板、踏板行程傳感器、壓力傳感器、制動(dòng)主缸、切換閥和模擬器閥塊這六個(gè)部分。而電控單元的作用是對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集及處理，并且能夠和汽車上的其他電控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。液壓控制單元是電控液壓系統(tǒng)中的重要組成部分，這一部分主要包括了電動(dòng)機(jī)、液壓泵、單向閥、安全泄壓閥等部件，此外還包括常開的平衡閥與切換閥、常閉的進(jìn)油閥與出油閥以及高壓儲(chǔ)能器、壓力傳感器等。電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。當(dāng)電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，系統(tǒng)中液壓?jiǎn)卧那袚Q閥關(guān)閉，在增壓過程中將進(jìn)油閥打開并關(guān)閉出油閥，這樣就可以使制動(dòng)液從高壓儲(chǔ)能器進(jìn)入到制動(dòng)齒輪；而當(dāng)進(jìn)行減壓的時(shí)候，則將出油閥打開并將進(jìn)油閥關(guān)閉，此時(shí)制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液又會(huì)通過出油閥返回到油杯中；當(dāng)壓力保持不變時(shí)，系統(tǒng)的進(jìn)油閥和出油閥則處于關(guān)閉狀態(tài)。

二、建立動(dòng)力學(xué)模型

由于電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，因此為了進(jìn)行相關(guān)的研究，需要從系統(tǒng)的液壓特性出發(fā)，建立增壓和減壓過程的動(dòng)力學(xué)微分方程。在此次研究中不計(jì)較機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中油管的壓力損失，并根據(jù)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的液壓特性來分別對(duì)蓄能器、進(jìn)油閥、出油閥及輪缸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模。

本次研究中利用電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，主要對(duì)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的增壓及減壓過程的性能進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。圖2所示的就是本次實(shí)驗(yàn)中所使用的試驗(yàn)臺(tái)。進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的具體方法是利用電子制動(dòng)踏板代替踏板模擬器，并在進(jìn)行制動(dòng)過程的試驗(yàn)中保持液壓控制單元的切換閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在此次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)上配備了計(jì)算機(jī)與電子控制單元、壓力表，計(jì)算機(jī)與電子控制單元的作用主要是收集試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)；而壓力表用的作用則是來觀測(cè)試驗(yàn)中蓄能器的壓力變化情況。

電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要有三種工作模式。模式一，開啟平衡閥，系統(tǒng)中左右輪缸的壓力保持一致，僅使用一對(duì)進(jìn)出油閥進(jìn)行控制；模式二，開啟平衡閥，系統(tǒng)中左右輪缸壓力保持一致，使系統(tǒng)中左右兩對(duì)進(jìn)出油閥同時(shí)得到控制；模式三，關(guān)閉平衡油閥，分別控制系統(tǒng)中的左右輪缸壓力，由相應(yīng)的一對(duì)進(jìn)出油閥來進(jìn)行控制。此次研究進(jìn)行道路實(shí)驗(yàn)選擇的場(chǎng)地是干混泥土路面，實(shí)驗(yàn)汽車以50KM的時(shí)速為初速度進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)。下面圖3顯示的就是電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)過程實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果。通過圖3所示可以看出系統(tǒng)中兩面輪缸壓力能夠快速的對(duì)駕駛員的制動(dòng)意圖準(zhǔn)確反映。此外圖3中（b）（c）分別表示的實(shí)驗(yàn)汽車車身的橫擺速度及速度響應(yīng)的曲線示意，由此可以看出在汽車制動(dòng)過程中車身速度變化可以保持平穩(wěn)的狀態(tài)。

三、結(jié)論

通過本次對(duì)電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究可以看出，電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在響應(yīng)速度、性能穩(wěn)定性及可控性方面都有非常突出的表現(xiàn)，此外研究中還通過建立電控液壓機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的方法進(jìn)行了驗(yàn)證，確認(rèn)了上述結(jié)論。

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