汽車電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)跟隨特性的實(shí)驗(yàn)研究 ----汽車 EHB 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)(三)

　　3.2.3制動(dòng)踏板單元

　　制動(dòng)意圖產(chǎn)生的核心—制動(dòng)踏板單元主要包括儲(chǔ)油室、制動(dòng)踏板、制動(dòng)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(dòng)主缸的兩個(gè)進(jìn)油孔與儲(chǔ)油室相連，制動(dòng)主缸的推桿直接與安裝有踏板行程傳感器的制動(dòng)踏板相連，制動(dòng)主缸的一個(gè)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(dòng)時(shí)都要求快速消除制動(dòng)間隙，這就要求制動(dòng)踏板在制動(dòng)開(kāi)始瞬間輸出一個(gè)較大值，同時(shí)其超調(diào)量又不能過(guò)大以便在消除制動(dòng)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(dòng)踏板無(wú)法滿足上述要求，因此，在EHB系統(tǒng)上須用電子制動(dòng)踏板替代傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)踏板。電子制動(dòng)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(jí)彈簧簡(jiǎn)單構(gòu)成，其主要功能是通過(guò)壓縮模擬器彈簧使制動(dòng)踏板具有“制動(dòng)腳感”，同時(shí)將駕駛員的制動(dòng)意圖以及制動(dòng)風(fēng)格通過(guò)角位移傳感器識(shí)別并發(fā)送給EHB控制系統(tǒng)。在EHB系統(tǒng)正常工作制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，踏板行程傳感器測(cè)得踏板的行程，通過(guò)獲得的電信號(hào)，將駕駛員的制動(dòng)意圖傳遞給電控單元，從而實(shí)現(xiàn)線制動(dòng)的功能。此時(shí)制動(dòng)主缸的油液直接流入儲(chǔ)油室。當(dāng)EHB系統(tǒng)失效，進(jìn)入故障模式時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，由于模擬器控制閥恢復(fù)常閉狀態(tài)，制動(dòng)主缸與各輪缸相通，駕駛員全力踩下的制動(dòng)力直接作用于各車輪上。實(shí)現(xiàn)EHB系統(tǒng)的故障容錯(cuò)失效保護(hù)功能。

　　角位移傳感器的作用是，探知駕駛員的制動(dòng)意圖，將作用在踏板上的信號(hào)精確地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞給電控單元，從而使控制單元準(zhǔn)確得到駕駛員的制動(dòng)要求，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，完成相應(yīng)的制動(dòng)動(dòng)作。踏板所能感受到的信息，主要有踏板行程以及踏板動(dòng)作的速度和加速度。實(shí)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(dòng)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(yīng)用的管路由于考慮到空間布置，封密性，制動(dòng)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(yīng)用于汽車制動(dòng)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(jìn)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(yīng)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(guò)的最大流量。

　　管道的內(nèi)徑d和壁厚δ可采用下列兩式計(jì)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(duì)于鋼管，(當(dāng)p≤7Mpa時(shí)，n = 8;當(dāng)7 Mpa≤p≤17.5Mpa，n =6;p≥17.5，n = 4.)

　　σb：管道材料的抗拉強(qiáng)度，可由材料手冊(cè)查出。

　　由于各個(gè)元件之間，和各自進(jìn)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(chǔ)油杯是整個(gè)系統(tǒng)的供油和排油的裝置，設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)注意：

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

　　(2)吸、回油管管口應(yīng)位于系統(tǒng)工作時(shí)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(yuǎn)些，有利于加大液流循環(huán)，增強(qiáng)散熱效果。

　　(3)油箱頂板應(yīng)設(shè)有空氣過(guò)濾器，濾除空氣中的雜質(zhì)，保證油液清潔。

　　油箱容積計(jì)算

　　油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的3～5倍。

　　式中：

　　α：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的選取見(jiàn)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(yīng)用的傳感器，主要有電容式、差動(dòng)變壓器式、和半導(dǎo)體式。應(yīng)用最廣泛的是半導(dǎo)體式傳感器。半導(dǎo)體式傳感器成本低，價(jià)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(diǎn)，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(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)制動(dòng)輪缸的壓力、高壓蓄能器的壓力、制動(dòng)踏板主缸的壓力，將這些壓力信號(hào)反饋給ECU分析和處理。根據(jù)所需本文將四個(gè)監(jiān)測(cè)輪缸壓力的測(cè)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(guó)，具體型號(hào)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(guò)傳感器的測(cè)量值可以檢測(cè)踏板行程，通過(guò)計(jì)算可以得出行程的變化量。其技術(shù)參數(shù)應(yīng)該滿足如下指標(biāo)：

　　工作電壓：配備可選電壓5/2.5VDC

　　輸出信號(hào)：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(wàn)次按壓

　　根據(jù)要求我們選擇的具體型號(hào)為CSHT-01

　　4空氣濾清器的選擇

　　空氣濾清有油浴式、慣性式、過(guò)濾式三種類型，汽車上大多應(yīng)用紙芯空氣濾清器，紙芯空氣濾清器過(guò)濾效率高，灰塵的透過(guò)率低，過(guò)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(hù)時(shí)耗油少，密封性能高?？諝鉃V清器垂直安裝在油箱蓋板上，當(dāng)油箱內(nèi)油液平面變化時(shí)，通過(guò)濾清器吸入空氣，或者排除空氣，同時(shí)在向油箱注油時(shí)，濾清器可以充當(dāng)油液過(guò)濾器。

　　在EHB系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)元器件如高速開(kāi)關(guān)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(hào)為：EF1-25具體技術(shù)參數(shù)如表3.4