研究汽车电控液压制动系统动态性能

鹿敬必++王兴良

摘 要：电控液压制动作为一种新型的汽车制动系统受到了越来越多人的关注，它的主要特点是采用高压油的制动方式取代汽车传统的人力功能的方式，它的优点有很多，主要包括相应的速度快、易于控制、方便节能等等，逐渐成为了研究的热点，汽车的制动性主要指的是在比较短的距离之内停车所需要的时间以及形式方向的稳定性，它是衡量汽车动态性能的主要标志，同样也与交通安全息息相关，本文研究的主要内容是电控液压制动系统的建模与必要的性能分析，包括在设计过程中的方案，实际系统的主要部件，同样包括在设计过程中的安全性考虑因素。

关键词：电控液压制动；制动系统；功能

中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-179-2

0 引言

自从19世纪世界上诞生的第一辆汽车以来，人们都非常的重视汽车中的制动系统，汽车制动系统大致经历的阶段主要包括以下几个方面：人力的制动到伺服制动、动力制动等等，前几年汽车的制动系统发展的比较缓慢，但是一直都在不断的更新和完善之中，同样也得到了良好的效果，为了能够进一步的去改善系统相应的速度，需要对系统的装配和性能进行深入的研究，将我国的汽车电控液压制动系统的动态性能上升到一个新的高度。

1 电控液压制动系统的结构与工作原理

首先是电控液压制动系统的结构，电控液压制动系统主要包括的内容有制定系数、能量的回馈和整个车的控制器，在制动能量回馈系统中，主要包括可逆电机控制器、蓄电池、电机和变速器等等，另外还有电子控制单元、传感器单元、车轮的制动器等部件，其中电子采集单元主要的作用是传递物理信号，并且向液压调节其发出控制命令，其中液压调节器主要包括进油阀、出油阀、隔离阀等等，具体的内容如图1所示。

电控液压制动系统主要是由制动踏板的感觉模拟器、电控液压制动系统电控单元、电控液压制动系统液压控制单元组成，具体的图解如下图2所示。

其次是电控液压制动系统的工作原理。在电控液压制动系统工作的状态正常的情况之下，隔离阀的状态一般是关闭的，有效的阻断了车轮的制动器与主缸之间的制动，但是在储能器和液压泵失效的情况之下，隔离阀便会打开，通过驾驶员的操作实现制动的功能[1]。

2 电控液压制动系统的建模和性能的分析

在进行对电控液压制动系统建模的过程中，一般的方法很难清晰的表达出电控液压制动系统强非线性关系和强耦合关系，但是如果使用键合图的话就可以将这种关系体现的淋漓尽致，特别适合比较复杂的设计系统。

首先是键合图的介绍。所谓的键合图也就是经常说的功率键合图，它是一种非常重要的系统动力学的建模方法，可以通过多种多样的图形方式来表达出系统内部的结构，并且可以进行必要的仿真处理，可以让人们更加清晰的了解到其内部的结构，是一种十分有效的动态建模的分析方法，在键合图中有很多端口和多口的元件，另外还有很多的能量键，其中的指向是通过箭头形式来表达的，理解了一定的图文规则之后，图形的表达就一目了然。

其次是电控液压制动系统的动态性能的表现主要是通过参数来体现和表达的，在增压过程参数模型分析中，首先打开进油阀此时蓄能器中的高压油就会进入到轮缸，在轮缸压力上升的过程也是电控液压制动系统增压的过程，如果在整个过程中，控制压力的上升速度只受电控液压制动系统参数的影响，以下从两个方面对电控液压制动系统动态性能进行分析。

2.1 轮缸压力上升的时间和蓄能器的关系

一般情况下，蓄能器的最高压力不会低于20mpa，在国外的一些汽车中蓄能器的工作压力一般为16～18mpa，另外还有电控液压制动系统的压力在14～16mpa，从图中可以看出，随着轮缸压力的不断增大，上升的时间也在不断的增加，在蓄能器的压力越来越高的情况之下，轮缸压力也越来越大，电控液压制动系统越来越稳定，在这个过程中不能完全的反应轮缸响应的速度，因此要选择目标压力的上升时间进行比较。

2.2 蓄能器预充气体的体积与工作次数的关系

选用的主要目标是0.25L的蓄能器，其中的变化幅度在±20%，其他的参数保持不变，进而进行仿真，从下图3来看，随着气体不断的增加，工作的次数也在不断的增加，工作次数的上升有利于工作效率的提高[2]。

3 控制器控制结果的比较

为了能够更好的去提高电控液压制动系统的动态性能，一般都会选用必要的控制算法进行控制，控制的效果一般都是通过方针来实现的，仿真的比较主要从以下三个方面进行，首先是控制器在一个新的环境中的控制效果分析，其次是在参数变化之后的控制效果，最后是预测未来的随机干预的效果，在此次研究中主要对控制器在典型工况中的相应物效果进行分析，主要从PID、鲁棒、模糊方面进行比较分析，PID的控制速度比较快但是在减压的过程中出现了一定的延迟，在0.6～1.2s这段时间中，三种控制器都出现了不同情况的静差，但是PID控制的静差最小。

4 结束语

综上所述，电控液压制动系统是一种线性的控制系统，因为具有独特的优势使得它的应用更加的广泛，应用的前景也更加的广阔，本文主要从电控液压制动系统的结构和工作的原理进行分析，在明确了具体的工作模式之后，对反应电控液压制动系统的各个参数进行分析研究，总结出了蓄能器和轮缸气体压力的关系，然后对三种控制器的控制效果进行分析，研究发现综合各方面的结果来说，PID控制器的控制效果是最好的，它的反应比较的灵敏，但是特别容易出现超调震荡，控制起来不方便，模糊控制是一种比较中庸的控制方式，控制效果适中，抗干扰的性能比较强，电控液压制动系统中还存在这一定的问题，需要不断的去研究，及时的去调整参数，使得汽车电控液压制动系统动态的性能越来越好。

参 考 文 献

[1] 金智林，郭立书，施瑞康，赵又群，施正堂.汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究[J].机械工程学报，2012（12）：127-132.

[2] 金智林，段博文，王睿，杨维妙.基于AMESim的电控液压制动系统动态性能分析[J].重庆理工大学学报（自然科学），2014（03）：1-5.

[3] 郭鹏程.汽车电控液压制动系统建模及控制算法研究[D].吉林大学，2015.