电子液压制动系统设计文献综述

 2023-08-04 11:48:29

文献综述(或调研报告):

EHB系统被称为电子控制液压制动系统,这是一个有机系统,电子控制系统和液压制动系统之间的互动。它提供了更好的制动性能和最稳定的功能,如防抱死制动系统,牵引力控制系统,电子稳定控制系统,电子制动系统等。不需要额外的机械部件就可以容易地实现。它可以提供更快和准确的制动能力,同时消除复杂的机械和液压传统制动装置的部件。它取消了制动系统中的大多数阀门,这与传统的制动系统不同。

1992 年,Ford 公司最早推出了装备 EHB 系统的电动汽车,对线控制动的研究序幕就此揭开[1]。Bosch 公司 90 年代提出了 Brake 2000 计划,并在 1996 年开发出第一款 EHB 系统进行装车试验。从 2002 年开始,这套名为 SBC 的制动系统开始先后装配在 Mercedes E 级、Estate、E-Class 4matic(SBC)型车上。 博世公司的这套 SBC 系统,为之后 EHB 系统的发展提供了一个研究方向,即泵电机配合蓄能器增压的模式。丰田公司基于泵电机配合蓄能器的模式,将高速开关阀换成线性阀,推出了自己的 EHB 系统 [2]。

但是,早期的 EHB 系统由于蓄能器、电机等执行机构可靠性的问题,其发展一度受到阻碍。2010 年前后,随着新能源汽车的发展, EHB 又迎来了一波研究的高潮[3]。主要以 Bosch、Continental,TRW 等知名的零部件商为主,推出了第二代的 EHB系统,与上一代相比,该系统技术更加成熟和完善。 Bosch 公司的主要产品为 i-Boosteri-Booster 通过踏板位移传感器判断驾驶员的行驶状态,并转化为电信号给控制单元,根据信号得到制动系统应当提供的扭矩,由电机产生相应的扭矩,经二级齿轮减速后作用到主缸,从而转化为制动过程的液压。

Eiji Nakamura开发了一种EHB系统,名为“电子控制制动系统”(ECB)[4]。他们提出的ECB集成了制动控制功能,如前/后电机再生制动器与液压制动器、防抱死制动系统(防抱死制动系统)、VSC(车辆稳定性控制)、牵引力控制系统(牵引力控制)等之间的协同控制。

TRW汽车公司的提出了一种减少EHB校准时间的新方法,他们的方法可用于潜在的先进的防抱死制动系统/牵引力控制系统比例控制系统[5]。他们还建立了一个数学模型来分析系统,并利用该模型确定了一些常见的物理关系。在某些压力范围内,比例系统的校准值可以估算,而不需要测量。

德国 Continental 公司也在 2011 年推出了自己的 EHB 产品——MK-C1。图1-2 为 MK-C1 的结构原理图。MK-C1 主要是由 4 部分组成:踏板模拟器,主动建压单元,液压控制单元和模式切换单元。踏板模拟器主要提供驾驶员制动时的踏板感觉;主动建压单元由电机和减速机构组成,减速机构在设计上采用了滚珠丝杠机构[6]。在建压单元中,还有一个由泵和高压蓄能器组成的辅助能量源;液压控制单元由 8 个电磁阀以及相关传感器组成,主要有位移传感器,压力传感器和转角传感器等;模式切换单元主要由 2 个独立的电磁阀组成。由于 MK-C1在设计具有 ABS 和 ESC 的功能,因此由这两个电磁对制动系统的工作模式进行切换。[7]

Nissan Motor Co.和 Hitachi Automotive Systems 开发的 e-ACT 系统[8]。e-ACT 系统中,主缸后腔的建压是由两个平行的活塞控制。一个活塞是由驾驶员直接控制,另一个是由无刷电机控制,由踏板信号计算得到的制动力矩由电机提供并经过滚珠丝杠机构传递给主缸。通过调节两活塞之间的相对运动,来实现汽车的液压制动和再生制动。两个弹簧作为踏板模拟器的重要组成部分,是制动脚感的主要来源。同时,为了防止制动系统失效,在 e-ACT 主缸油路的下游, ESC 作为辅助制动单元,以实现系统的冗余

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