汽車電子液壓制動系統(tǒng)跟隨特性的實驗研究 ----汽車 EHB 系統(tǒng)的硬件設計(三)

　　3.2.3制動踏板單元

　　制動意圖產(chǎn)生的核心—制動踏板單元主要包括儲油室、制動踏板、制動主缸、踏板模擬器、踏板行程傳感器、模擬器控制電磁閥組成。制動主缸的兩個進油孔與儲油室相連，制動主缸的推桿直接與安裝有踏板行程傳感器的制動踏板相連，制動主缸的一個出油孔經(jīng)二位二通的常閉的模擬器控制電磁閥與踏板行程模擬器連接。

　　EHB執(zhí)行器在每次制動時都要求快速消除制動間隙，這就要求制動踏板在制動開始瞬間輸出一個較大值，同時其超調(diào)量又不能過大以便在消除制動間隙后，其輸出量能夠正確反映駕駛員意圖。傳統(tǒng)的液壓制動踏板無法滿足上述要求，因此，在EHB系統(tǒng)上須用電子制動踏板替代傳統(tǒng)的液壓制動踏板。電子制動踏板主要由踏板行程傳感器(角位移傳感器)和踏板模擬器兩部分組成。

　　踏感模擬器由串聯(lián)雙級彈簧簡單構(gòu)成，其主要功能是通過壓縮模擬器彈簧使制動踏板具有“制動腳感”，同時將駕駛員的制動意圖以及制動風格通過角位移傳感器識別并發(fā)送給EHB控制系統(tǒng)。在EHB系統(tǒng)正常工作制動時，駕駛員踩下制動踏板，踏板行程傳感器測得踏板的行程，通過獲得的電信號，將駕駛員的制動意圖傳遞給電控單元，從而實現(xiàn)線制動的功能。此時制動主缸的油液直接流入儲油室。當EHB系統(tǒng)失效，進入故障模式時，駕駛員踩下制動踏板后，由于模擬器控制閥恢復常閉狀態(tài)，制動主缸與各輪缸相通，駕駛員全力踩下的制動力直接作用于各車輪上。實現(xiàn)EHB系統(tǒng)的故障容錯失效保護功能。

　　角位移傳感器的作用是，探知駕駛員的制動意圖，將作用在踏板上的信號精確地轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞給電控單元，從而使控制單元準確得到駕駛員的制動要求，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出驅(qū)動指令，完成相應的制動動作。踏板所能感受到的信息，主要有踏板行程以及踏板動作的速度和加速度。實物圖如圖3.9所示

　　3.2.4液壓輔助單元

　　液壓輔助單元主要包括：管件，油杯，壓力傳感器等

　　1制動管路

　　管件包括管道、管接頭和法蘭等，其作用是保證油路的連通，并便于安裝、拆卸;管件的種類有很多，EHB應用的管路由于考慮到空間布置，封密性，制動液腐蝕等因素，要求所選取的管件易彎曲，耐高壓，耐腐蝕。主要應用于汽車制動管路是雙層卷焊管。這種鋼管由于特殊的制造工藝，成品管呈退火狀態(tài)，使其極易進行加工和歪曲，具有優(yōu)良的抗高壓，耐腐蝕等性能，根據(jù)安裝位置和系統(tǒng)的工作壓力確定管件的連接結(jié)構(gòu);與泵、閥等連接的管件應由其接口尺寸決定管徑。管道尺寸取決于管內(nèi)許用的流速和所需通過的最大流量。

　　管道的內(nèi)徑d和壁厚δ可采用下列兩式計算，即

　　d：管道內(nèi)徑;

　　Q：管道的流量;

　　v：允許流速，吸油管取0.5 ~ 1.5m /s，高壓管(蓄能器出液端)取2.5 ~ 5 m /s(壓力高的取大值，低的取小值)，回油管取1.5 ~ 2.5m /s，局部收縮處取5 ~ 7 m /s;

　　p：管內(nèi)工作壓力;

　　n：安全系數(shù)，對于鋼管，(當p≤7Mpa時，n = 8;當7 Mpa≤p≤17.5Mpa，n =6;p≥17.5，n = 4.)

　　σb：管道材料的抗拉強度，可由材料手冊查出。

　　由于各個元件之間，和各自進液端出液端的流量不同，所以與其連接的管路管徑也不同，我們將選取的管件分成兩部分

　　(1)高壓蓄能器出口管路的管徑：

　　取dac =5mm

　　(2)其它管路按單前輪管路流量確定，即Q = Qfi =2.3 L/ min

　　取d =3.5mm

　　(3)管道壁厚

　　2.油箱

　　儲油杯是整個系統(tǒng)的供油和排油的裝置，設計油箱時應注意：

　　(1)油箱的容積要足夠大。由于EHB系統(tǒng)管路較復雜、蓄能器、前后車輪制動分泵需油量較大，油箱在滿足空間因素的條件下應盡量大。系統(tǒng)工作時既能保證散熱又能使液位保持適當，系統(tǒng)不工作時可容納所有工作介質(zhì)。

　　(2)吸、回油管管口應位于系統(tǒng)工作時的最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠些，有利于加大液流循環(huán)，增強散熱效果。

　　(3)油箱頂板應設有空氣過濾器，濾除空氣中的雜質(zhì)，保證油液清潔。

　　油箱容積計算

　　油箱容量與系統(tǒng)的流量有關，一般容量可取最大流量的3～5倍。

　　式中：

　　α：經(jīng)驗系數(shù)的選取見表3.3，取α=5

　　Qv：液壓泵每分鐘排出壓力油的容積

　　3傳感器的選擇

　　(1)壓力傳感器

　　汽車上應用的傳感器，主要有電容式、差動變壓器式、和半導體式。應用最廣泛的是半導體式傳感器。半導體式傳感器成本低，價格便宜，制造工藝與集成電路相同的，適于大批量生產(chǎn)。因此，它具有可靠性高，耐環(huán)境性能好等特點，并完全可以滿足汽車在各種惡劣環(huán)境下使用的要求。EHB系統(tǒng)中，壓力傳感器實時的監(jiān)測各個制動輪缸的壓力、高壓蓄能器的壓力、制動踏板主缸的壓力，將這些壓力信號反饋給ECU分析和處理。根據(jù)所需本文將四個監(jiān)測輪缸壓力的測傳感器集成在HCU上，使安裝更加緊湊，系統(tǒng)的集成度更高，根據(jù)高壓蓄能器在EHB系統(tǒng)中的作用，我們選定GEMS2200系列-緊湊型高壓OEM壓力傳感器，它的額定工作壓力為16Mpa左右，精度為30Kpa選擇英國，具體型號為：GEMS2200BGC2501A3UA

　　(2)踏板行程傳感器：擬采用電子踏板

　　由于踏板行程傳感器可以集成于電子踏板，因此通過傳感器的測量值可以檢測踏板行程，通過計算可以得出行程的變化量。其技術參數(shù)應該滿足如下指標：

　　工作電壓：配備可選電壓5/2.5VDC

　　輸出信號：兩種工作模式下分別為1.1～4.2/0.55～2.1VDC

　　輸出引腳：兩套輸出引腳6針

　　使用壽命：不低于1000萬次按壓

　　根據(jù)要求我們選擇的具體型號為CSHT-01

　　4空氣濾清器的選擇

　　空氣濾清有油浴式、慣性式、過濾式三種類型，汽車上大多應用紙芯空氣濾清器，紙芯空氣濾清器過濾效率高，灰塵的透過率低，過濾面積大，壓差低，安裝空間小、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，成本低，安裝方便，不受布置空間限制，維護時耗油少，密封性能高?？諝鉃V清器垂直安裝在油箱蓋板上，當油箱內(nèi)油液平面變化時，通過濾清器吸入空氣，或者排除空氣，同時在向油箱注油時，濾清器可以充當油液過濾器。

　　在EHB系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)元器件如高速開關閥、液壓泵等都屬于封密性較高的精密元器件，要求油液的清潔度較高，因此需要空氣濾清器濾除雜質(zhì)。本文選定空氣濾清器的具體型號為：EF1-25具體技術參數(shù)如表3.4