电磁阀参数对EHB性能的影响分析

李红，周航哈尔滨华德学院机电与汽车工程学院

电磁阀参数对EHB性能的影响分析

李红1，周航2
哈尔滨华德学院机电与汽车工程学院

作为线控制动系统的EHB是电动汽车的重要组成部分，其液压制动部分及高压源的性能对系统的性能具有重要影响。本文基于AMESim软件，建立了电子液压制动系统的模型，并分析了电磁阀的动态特性对制动性能的影响，为分析电子液压制动系统的性能提供了基础。

电子液压制动系统；电磁阀；响应特性

线控制动系统是指制动踏板与车轮制动分泵不直接通过液压回路相连，而是通过电路连接[1,2]。所以，线控制动系统在实现液压制动的基础上具有结构简单、制动响应快、控制精度高等优点[3-4]，并能满足电动汽车再生制动系统的要求。电子液压制动系统由高压源、踏板模拟器、液压执行器、电子控制单元组成，而高压源及液压执行器中的电磁阀参数对轮缸制动压力影响较大。本文基于AMESim软件，建立了电子液压制动系统的液压部分模型，并分析了电磁阀参数及高压源电动泵的转速对制动性能的影响。

1　模型的组成

对单轮电子液压制动系统建主要由油箱、电动泵、电磁阀2个、单向阀、压力传感器、蓄能器及轮缸组成。电磁阀采用两位两通式，实现增压、保压及减压过程。为模拟线控制动系统特性，相关的AMESim模型做了以下简化：1）忽略管路的液压损失；2)忽略油管及油缸缸体的弹性变形。

2　电子液压制动系统的数学模型

2.1两位两通式电磁阀模型

电子液压制动系统中，电磁阀是实现系统增压、保压及减压的重要部件，通过控制电磁线圈实现电磁阀的通断。电磁阀流量为：

式中：A-电磁阀流通横截面积；ρ-制动液密度；Cq-流量系数；ΔP-电磁阀进出口压力差。

公式（1）中，若Cq为常量，则方程Q对ΔP的导数在初始点为无穷大，不符合实际。故Cq是一个可变的量。

式中Cqm-最大流量系数；Ccrit-雷诺数；dh-液压缸直径；η-运动粘度。（2）式表示：随着λ增大，Cqm与Ccrit逐步接近，通常Cqm=0.7，λcrit=1000。

2.2轮缸模型

为模拟轮缸模型，文中采用质量块、液压缸、弹簧及阻尼实现其特性。轮缸输入量为制动液压力，输出量为制动液流量及活塞力。其数学模型为：

式中Q-进油口流量；V-活塞的移动速度；dp-活塞直径；dr-活塞杆直径；ρ-制动液密度；F-活塞力；p1-制动液压力；（4）式中考虑了不同制动液压力下的制动液密度变化。

2.3油泵模型

该模型中泵主要包括高压源泵及回油泵，高压源泵为系统提供高压油液，回油泵将蓄能器中的制动液泵回油箱。忽略泵的压力损失及流量损失，其数学模型为：

式中，q-泵的输出流量；V-泵的排量；n-泵的转速；ρ-制动液密度。

3　控制系统

电子液压制动系统中压力调节器中的增压阀、减压阀及泵的信号均由simulink模块控制。理论上输入轮缸的压力为方波信号，控制系统的原理为：当压力传感器的测得的压力小于理论压力时，增压阀打开，减压阀关闭，制动系统增压；当传感器测得的压力大于理论压力时，减压阀打开，增压阀关闭，系统减压；否则，制动系统保压。

周期性方波信号源的频率、幅值及延迟时间均可在simulink中设置，本文中信号源的频率为2s，幅值为200bar，延迟时间为0s。

4　仿真结果及分析

为了考虑电磁阀参数对轮缸压力的影响，仿真中采用单一变量控制法，仅改变电磁阀频率参数得到仿真结果：电磁阀频率越低，轮缸中压力增加的越快；电磁阀频率越低，制动系统中轮缸压力波动越大。仅考虑电磁阀最大节流面积对制动系统性能的影响时，随着电磁阀最大开度流量的增大，轮缸内压力升高较快且波动越小。

5　总结

本文通过对电子液压制动系统中电磁阀特性的研究，了解了电磁阀性能参数对轮缸压力的影响。文中基于AMESim软件对电子液压制动系统进行了建模及仿真，对掌握电磁阀性能对电子液压制动系统具有重要作用。另外，AMESim软件的应用也可以缩短产品生产周期、减少产品成本。

[1]杨妙楺.丰田普锐斯混合动力车制动系统的发展[J].汽车与配件,2010,35(4):23-25.

[2]杨万庆.电子液压制动系统(EHB)发展现状[J].汽车与配件.2007,25(12):43.

[2]Weidong Xiang,Paul C.Richardson.Automobile Brake-by-Wire Control System Design and Analysis.IEEE tras.Veh.technol, vol.57,NO.1,Jan.2008,pp.138.

[3]Gunzert,M.;Nagele,A.Component-Based Development and Verification of Safety Critical Software for a Brake-by-Wire System with Synchronous Software Components.IEEE1999,P134-135.

[4]Lihua Tao,Wenbo Zhang.Design of Electronic Hydraulic Brake System for the Hybrid Passenger vehicle.Proceeding of the IEEE International Conference on Automation and Logistics.Zheng⁃zhou,China,Aug.2012.pp.218-219.

李红，2014年毕业于华南理工大学车辆工程专业，并获得硕士研究生学位，主要从事电动汽车复合制动系统的相关研究，现任职于哈尔滨华德学院汽车系，主讲汽车构造、机械CAD等课程。