汽车电子液压制动系统跟随特性的实验研究 ----汽车 EHB 系统的硬件设计(三)

　　3.2.3制动踏板单元

　　制动意图产生的核心—制动踏板单元主要包括储油室、制动踏板、制动主缸、踏板模拟器、踏板行程传感器、模拟器控制电磁阀组成。制动主缸的两个进油孔与储油室相连，制动主缸的推杆直接与安装有踏板行程传感器的制动踏板相连，制动主缸的一个出油孔经二位二通的常闭的模拟器控制电磁阀与踏板行程模拟器连接。

　　EHB执行器在每次制动时都要求快速消除制动间隙，这就要求制动踏板在制动开始瞬间输出一个较大值，同时其超调量又不能过大以便在消除制动间隙后，其输出量能够正确反映驾驶员意图。传统的液压制动踏板无法满足上述要求，因此，在EHB系统上须用电子制动踏板替代传统的液压制动踏板。电子制动踏板主要由踏板行程传感器(角位移传感器)和踏板模拟器两部分组成。

　　踏感模拟器由串联双级弹簧简单构成，其主要功能是通过压缩模拟器弹簧使制动踏板具有“制动脚感”，同时将驾驶员的制动意图以及制动风格通过角位移传感器识别并发送给EHB控制系统。在EHB系统正常工作制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板行程传感器测得踏板的行程，通过获得的电信号，将驾驶员的制动意图传递给电控单元，从而实现线制动的功能。此时制动主缸的油液直接流入储油室。当EHB系统失效，进入故障模式时，驾驶员踩下制动踏板后，由于模拟器控制阀恢复常闭状态，制动主缸与各轮缸相通，驾驶员全力踩下的制动力直接作用于各车轮上。实现EHB系统的故障容错失效保护功能。

　　角位移传感器的作用是，探知驾驶员的制动意图，将作用在踏板上的信号精确地转换为电信号，传递给电控单元，从而使控制单元准确得到驾驶员的制动要求，向执行机构发出驱动指令，完成相应的制动动作。踏板所能感受到的信息，主要有踏板行程以及踏板动作的速度和加速度。实物图如图3.9所示

　　3.2.4液压辅助单元

　　液压辅助单元主要包括：管件，油杯，压力传感器等

　　1制动管路

　　管件包括管道、管接头和法兰等，其作用是保证油路的连通，并便于安装、拆卸;管件的种类有很多，EHB应用的管路由于考虑到空间布置，封密性，制动液腐蚀等因素，要求所选取的管件易弯曲，耐高压，耐腐蚀。主要应用于汽车制动管路是双层卷焊管。这种钢管由于特殊的制造工艺，成品管呈退火状态，使其极易进行加工和歪曲，具有优良的抗高压，耐腐蚀等性能，根据安装位置和系统的工作压力确定管件的连接结构;与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。管道尺寸取决于管内许用的流速和所需通过的最大流量。

　　管道的内径d和壁厚δ可采用下列两式计算，即

　　d：管道内径;

　　Q：管道的流量;

　　v：允许流速，吸油管取0.5 ~ 1.5m /s，高压管(蓄能器出液端)取2.5 ~ 5 m /s(压力高的取大值，低的取小值)，回油管取1.5 ~ 2.5m /s，局部收缩处取5 ~ 7 m /s;

　　p：管内工作压力;

　　n：安全系数，对于钢管，(当p≤7Mpa时，n = 8;当7 Mpa≤p≤17.5Mpa，n =6;p≥17.5，n = 4.)

　　σb：管道材料的抗拉强度，可由材料手册查出。

　　由于各个元件之间，和各自进液端出液端的流量不同，所以与其连接的管路管径也不同，我们将选取的管件分成两部分

　　(1)高压蓄能器出口管路的管径：

　　取dac =5mm

　　(2)其它管路按单前轮管路流量确定，即Q = Qfi =2.3 L/ min

　　取d =3.5mm

　　(3)管道壁厚

　　2.油箱

　　储油杯是整个系统的供油和排油的装置，设计油箱时应注意：

　　(1)油箱的容积要足够大。由于EHB系统管路较复杂、蓄能器、前后车轮制动分泵需油量较大，油箱在满足空间因素的条件下应尽量大。系统工作时既能保证散热又能使液位保持适当，系统不工作时可容纳所有工作介质。

　　(2)吸、回油管管口应位于系统工作时的最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，有利于加大液流循环，增强散热效果。

　　(3)油箱顶板应设有空气过滤器，滤除空气中的杂质，保证油液清洁。

　　油箱容积计算

　　油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的3～5倍。

　　式中：

　　α：经验系数的选取见表3.3，取α=5

　　Qv：液压泵每分钟排出压力油的容积

　　3传感器的选择

　　(1)压力传感器

　　汽车上应用的传感器，主要有电容式、差动变压器式、和半导体式。应用最广泛的是半导体式传感器。半导体式传感器成本低，价格便宜，制造工艺与集成电路相同的，适于大批量生产。因此，它具有可靠性高，耐环境性能好等特点，并完全可以满足汽车在各种恶劣环境下使用的要求。EHB系统中，压力传感器实时的监测各个制动轮缸的压力、高压蓄能器的压力、制动踏板主缸的压力，将这些压力信号反馈给ECU分析和处理。根据所需本文将四个监测轮缸压力的测传感器集成在HCU上，使安装更加紧凑，系统的集成度更高，根据高压蓄能器在EHB系统中的作用，我们选定GEMS2200系列-紧凑型高压OEM压力传感器，它的额定工作压力为16Mpa左右，精度为30Kpa选择英国，具体型号为：GEMS2200BGC2501A3UA

　　(2)踏板行程传感器：拟采用电子踏板

　　由于踏板行程传感器可以集成于电子踏板，因此通过传感器的测量值可以检测踏板行程，通过计算可以得出行程的变化量。其技术参数应该满足如下指标：

　　工作电压：配备可选电压5/2.5VDC

　　输出信号：两种工作模式下分别为1.1～4.2/0.55～2.1VDC

　　输出引脚：两套输出引脚6针

　　使用寿命：不低于1000万次按压

　　根据要求我们选择的具体型号为CSHT-01

　　4空气滤清器的选择

　　空气滤清有油浴式、惯性式、过滤式三种类型，汽车上大多应用纸芯空气滤清器，纸芯空气滤清器过滤效率高，灰尘的透过率低，过滤面积大，压差低，安装空间小、结构紧凑，质量小，成本低，安装方便，不受布置空间限制，维护时耗油少，密封性能高。空气滤清器垂直安装在油箱盖板上，当油箱内油液平面变化时，通过滤清器吸入空气，或者排除空气，同时在向油箱注油时，滤清器可以充当油液过滤器。

　　在EHB系统中，由于系统元器件如高速开关阀、液压泵等都属于封密性较高的精密元器件，要求油液的清洁度较高，因此需要空气滤清器滤除杂质。本文选定空气滤清器的具体型号为：EF1-25具体技术参数如表3.4