汽車機械制動系統試驗分析

汪軍

（長沙職業技術學院汽車工程系，湖南長沙410111）

對汽車而言，機械制動系統的重要性不言而喻。安全、性能好、響應速度快的機械制動系統的研發成為各大知名汽車企業進行研發的重點項目之一。傳統的液壓機械制動系統是利用雙液壓回路的設計來保障汽車行駛安全的，但是隨著對汽車安全性能要求的不斷提高，汽車機械制動系統的功能越來越全面，這也使得傳統的液壓機械制動系統的設計越來越復雜，這在一定程度上影響了汽車機械制動系統的響應效果。因此需要開發更加高效的機械制動系統。電控液壓機械制動系統是線控機械制動系統的一種，電控液壓機械制動系統在設計上取消了真空助力器，使整個系統的結構更加緊湊，不但具有當前主流機械制動系統的防抱死功能、電子制動力分配、電子穩定控制等功能之外，還可以對汽車的每個車輪的制動力進行單獨控制。由于電控液壓機械制動系統利于制動能量的回收，因此更加符合新能源汽車的要求，受到普遍歡迎。國外許多新能源汽車企業已經將開發電控液壓機械制動系統作為企業發展的重點之一。本篇論文就從液壓系統的特性出發，建立動力學模型并進行性能試驗分析。

一、電控液壓系統的結構原理

電控液壓系統的結構主要包括三個部分，分別是踏板感覺模擬器、電控單元、液壓單元。踏板感覺模擬器是電控液壓機械制動系統中的重要組成部分，其作用主要是準確感知駕駛者的制動意圖，并能夠及時對駕駛員的制動感覺進行反饋，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、制動主缸、切換閥和模擬器閥塊這六個部分。而電控單元的作用是對傳感器的信號進行采集及處理，并且能夠和汽車上的其他電控單元進行數據通信。液壓控制單元是電控液壓系統中的重要組成部分，這一部分主要包括了電動機、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、常閉的進油閥與出油閥以及高壓儲能器、壓力傳感器等。電控液壓機械制動系統的結構圖如圖1所示。當電控液壓機械制動系統正常工作時，系統中液壓單元的切換閥關閉，在增壓過程中將進油閥打開并關閉出油閥，這樣就可以使制動液從高壓儲能器進入到制動齒輪；而當進行減壓的時候，則將出油閥打開并將進油閥關閉，此時制動輪缸中的制動液又會通過出油閥返回到油杯中；當壓力保持不變時，系統的進油閥和出油閥則處于關閉狀態。

二、建立動力學模型

由于電控液壓機械制動系統為復雜的非線性系統，因此為了進行相關的研究，需要從系統的液壓特性出發，建立增壓和減壓過程的動力學微分方程。在此次研究中不計較機械制動系統中油管的壓力損失，并根據機械制動系統的液壓特性來分別對蓄能器、進油閥、出油閥及輪缸進行動力學建模。

本次研究中利用電控液壓機械制動系統試驗臺進行，主要對機械制動系統中的增壓及減壓過程的性能進行測驗。圖2所示的就是本次實驗中所使用的試驗臺。進行測驗的具體方法是利用電子制動踏板代替踏板模擬器，并在進行制動過程的試驗中保持液壓控制單元的切換閥處于關閉狀態。在此次進行實驗的試驗臺上配備了計算機與電子控制單元、壓力表，計算機與電子控制單元的作用主要是收集試驗取得的數據；而壓力表用的作用則是來觀測試驗中蓄能器的壓力變化情況。

電控液壓機械制動系統主要有三種工作模式。模式一，開啟平衡閥，系統中左右輪缸的壓力保持一致，僅使用一對進出油閥進行控制；模式二，開啟平衡閥，系統中左右輪缸壓力保持一致，使系統中左右兩對進出油閥同時得到控制；模式三，關閉平衡油閥，分別控制系統中的左右輪缸壓力，由相應的一對進出油閥來進行控制。此次研究進行道路實驗選擇的場地是干混泥土路面，實驗汽車以50KM的時速為初速度進行性能實驗。下面圖3顯示的就是電控液壓機械制動系統制動過程實車試驗結果。通過圖3所示可以看出系統中兩面輪缸壓力能夠快速的對駕駛員的制動意圖準確反映。此外圖3中（b）（c）分別表示的實驗汽車車身的橫擺速度及速度響應的曲線示意，由此可以看出在汽車制動過程中車身速度變化可以保持平穩的狀態。

三、結論

通過本次對電控液壓機械制動系統的研究可以看出，電控液壓機械制動系統在響應速度、性能穩定性及可控性方面都有非常突出的表現，此外研究中還通過建立電控液壓機械制動系統動力學模型的方法進行了驗證，確認了上述結論。

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