集成电液制动系统助力算法及其功能验证.pdf

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1、2017年3月第43卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2017V01．43No．3http：?}bhxb．buaa．edu．cn、buaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0167集成电液制动系统助力算法及其功能验证高峰，雍加望，丁能根4，徐国艳(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100083)摘要：针对传统真空助力制动系统无法直接应用于新能源车辆的问题，研究开发了一种集成电液制动(IEH

2、B)系统，并形成样机。样机由中空电机、滚珠丝杠副、三腔主缸、人力缸及踏板行程模拟器等组成，集成制动助力、线控制动及再生制动等功能。设计了一种提高制动助力性能的滑模控制算法，并利用Lyapunov方程证明了该算法的稳定性。对本文算法及系统其他功能进行实车验证，结果表明：本文算法可以控制电机在三腔主缸内快速建立压力，并控制滚珠丝杠跟随踏板推杆一起运动，从而始终保持良好的脚感；系统可以实现线控及人力备份制动功能，且满足法规要求；踏板行程模拟器提供的脚感连续平滑。关键词：电液制动；电动助力；线控制动；电动汽车；滑模控制；脚感中图分类号：U461．3文献标识码：A文章编

3、号：1001-5965(2017)03—0424-08目前，汽车液压制动系统大多采用真空助力，少数汽车采用电动助力(如日产汽车公司的e．ACTS4动系统¨o)等其他形式的助力装置。采用真空助力制动的汽车需要发动机提供真空源，对于新能源车辆而言，需要另设相应的电机及真空泵来提供真空源，导致制动系统体积庞大、成本增加；采用电动助力制动的汽车在制动时无法切断制动器与人力操作的联系，因此在一定程度上影响了制动能量的回收效果。2⋯。同时，随着底盘主动安全技术的发展，对制动系统提出了主动制动的功能需求(主动制动指在制动踏板未被踩下的情况下对全部或部分车轮施加的制动)⋯。近

4、年来，以电液制动(EHB)系统¨。和电子机械制动(EMB)系统一1为代表的线控制动系统得到了很大的发展，其满足新能源车辆及未来主动安全技术对制动系统的要求。在线控制动系统中，踏板与主缸完全解耦，人力踩制动踏板仅提供制动信号，制动能量常由人力以外的其他供能装置供给。例如，EHB一般采用高压储液罐作为供能装置，其压力由电动液压泵产生，必要时可以实施主动制动；EMB在4个制动器上分别安装电机，并控制电机带动传动机构，直接将制动块压靠在制动盘上产生制动力。EHB因需要高压储液罐及额外的备份液压系统，系统结构不是很紧凑，且用于高压储液罐的泵及其驱动电机即使在未制动时也需

5、频繁工作，使用寿命受到影响；EMB不需要制动液及液压管路，其制动响应速度快，但失效防护能力难以获得汽车制造商的信赖，且EMB无法继续使用传统的制动器，需要重新开发新式制动器及使用高性能电源，制造成本较高。为解决上述问题，本文开发了一种集成电液制动(IEHB)系统，其兼有非线控制动系统的高可靠性、线控制动系统的主动制动功能、制动踏板感觉可设计等优点，集成制动助力、线控制动、再生制动及失效备份等功能。本文主要集中于对集成电液制动系统制动助力性能的研究。收稿日期：2016433437；录用日期：2016436-03；网络出版时间：2016436—1210：48网络出

6、版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160612．1048．001．html基金项目：国家自然科学基金(51175015)；国家“863”计划(2012AAll0904)}通讯作者：E-mail：dingng@buaa．edu．cn引用格式：高峰，雍加望，T能摄，等．集成电液斜动系统助力算法及其功能验证tj]．靶京航空虢夭大学学报，2017，43(3)：424—431．GAOF，YONGJW，DINGNG，eta1．Boosteralgorithmandfunctionalityvalidationofaninte

7、gratedelectro—hydraulicbrakesystemfJj，JournalofBeljlngUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43臼)：424—431finChinese)．第3期高峰，等：集成电液制动系统助力算法及其功能验证4251集成电液制动系统样机集成电液制动系统结构原理如图1所示。当制动踏板被踩下时，人力缸的制动液进入三腔主缸的低压腔，同时电子控制单元(ECU)根据踏板行程及电机转角信号控制电机促动三腔主缸产生液压，人力与电机力在三腔主缸第一活塞完成叠加，并推动活塞产生制动力，实现制

8、动助力功能；若系统工作于线控模式，EC