汽车ESP液压控制单元关键部件建模与系统仿真_孟爱红

2013年2月

doi：10．6041/j．issn．1000-1298．2013．02．001

农业机械学报

第44卷第2期

*

汽车ESP液压控制单元关键部件建模与系统仿真

孟爱红

1，2

王治中

1

宋健

1

潘宁

1

（1．清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084；2．装甲兵工程学院机械工程系，北京100072）摘要：以汽车电子稳定性程序（ESP）液压控制单元的回油泵、高速开关阀等关键部件为研究对象，推导其数学模Matlab软件建立ESP液压系统回油泵、利用AMESim、高速开关阀运动的联合仿真模型，通过仿真得出这些液压型，

元件参数对主动增压下制动轮缸压力调节的影响，为提高回油泵效率、实现高速开关阀的线性控制功能提供参考依据。

关键词：电子稳定性程序中图分类号：U27

高速开关阀

液压

建模

仿真

文献标识码：A

1298（2013）02-0001-05文章编号：1000-

CriticalComponentModelingandSystemSimulationofHydraulicControl

UnitofAutomotiveElectronicStabilityProgram

2

MengAihong1，

WangZhizhong1SongJian1PanNing1

（1．StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China2．DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072，China）

Abstract：Takingthepistonpumpandhighspeedon-offvalve，thecrucialpartsofautomotiveelectronicstabilityprogram（ESP）．Theirmathematicalmodelswereestablished．Besides，theco-simulationmodelofESPhydrauliccontrolunit（HCU）wasbuiltupbyAMESimandMatlab，whichwasalsoverifiedbytest．Thesimulationmodeldescribedthemotionintrinsiccharacteristicofthepistonpumpandhighspeedon-offvalve．Consequently，theeffectofthosecomponents’parametersontheadjustmentofbrakingpressureduringactiveboostingwasanalyzed．TheresultcanprovidereferencesforthedesignanddevelopmentofESP，especiallyforimprovingtheefficiencyofthepumpandthelinearcontrolperformanceofthehighspeedon-offvalve．Keywords：Electronicstabilityprogram

Highspeedon-offvalve

Hydraulics

Model

Simulation

引言

汽车电子稳定性程序（Electronicstabilityprogram，ESP）是一种高智能化的主动安全系统，包含了防抱死制动系统（ABS）、驱动力控制系统（TCS）及横摆力矩控制系统（AYC），在制动、驱动和转向情况下对汽车安全稳定行驶提供有力的支持。ESP系统由电子控制单元（ECU）、液压控制单元（HCU）和传感器组成。ESP性能、控制效果与液控

06-29修回日期：2012-10-23收稿日期：2012-*国家自然科学基金资助项目（50905092）

单元的性能密切相关。当HCU对于指令的执行不

彻底或其节奏跟不上时，将导致ECU指令执行后，ESP得不到预期控制的效果，从而影响整套ESP系统的性能。

对于ESP系统中的HCU，国外学者进行了大量［1～5］

。近年来，的研究国内关于ESP液压控制单元

［69］

的研究有了快速发展!，但国内有关汽车ESP液控单元的文献中，对HCU的建模大多止于标准件层

面，只能对软件提供的可变参量进行分析，因此很难

E-mail：mahjzm@yahoo．com．cn作者简介：孟爱红，博士生，装甲兵工程学院讲师，主要从事液压系统建模与仿真研究，E-mail：daesj@tsinghua．edu．cn通讯作者：宋健，教授，博士生导师，主要从事汽车动力学研究，

深入分析液压元件具体结构及参数对ESP性能的

但影响。虽然国外的ESP技术和产品已成熟完善，发表的HCU研究文献多是基于硬件在环等实验得

出的结论，并未有从其液压元件内部结构入手进行深入分析的具体研究和方法可供参考。

鉴于此，本文根据HCU中回油泵、高速开关阀的结构原理，推导这些关键部件的数学模型，并应用AMESim、Matlab软件建立系统联合仿真模型，通过仿真深入分析元件参数对制动轮缸压力调节的影响，为ESP的设计开发提供参考依据。

1ESP液压控制单元工作原理

图2Fig．2

回油泵结构原理图

ESP液压控制单元HCU原理如图1所示，由回油泵、电磁阀、蓄能器和直流电动机组成，设置在制根据ECU的控制指动主缸与车轮制动轮缸之间，

［7］

令，自动调节制动轮缸压力。

Configurationofpistonpump

1．压油阀弹簧2．压油阀芯3．吸油阀弹簧4．吸油阀芯5．柱塞6．电动机偏心轮7．密封圈8．泵体

泵的流量为

Q=Azvz

式中

Az———柱塞工作面积vz———柱塞垂直运动速度柱塞在轴线方向上的位移

s=e（1－cosθ）式中

e———电动机偏心轮偏心量——偏心轮转动角度θ—

（2）可得由式（1）、

（2）（1）

图1Fig．1

ESP液压控制单元原理图

·（d）π

Q=d2eθsinθ=ensin（2πnt）

42

2

（3）

LayoutofhydrauliccontrolunitofESP

1．制动主缸2．电动机3．限压阀4．阻尼器5．回油泵6．吸入阀7．蓄能器8．增压阀9．减压阀10．制动轮缸

——电动机转速式中n—

2.2高速开关阀数学模型

ESP液压控制单元中的增压阀、减压阀、吸入阀和限压阀均为高速开关阀，可见高速开关阀是HCU的关键部件。高速开关阀是电、磁、机、液的强耦合系统，以阀口常开的限压阀为例（图3），阀芯运动受到电磁力、液动力和弹簧力等制约。其运动学方

ESP系统分ABS、TCS和AYC3种工作模式。在AYC工作模式下轮缸增压被称为主动增压过程，此时制动踏板未动作，限压阀从常通 …… 此处隐藏：6478字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……