汽车电子液压制动系统
汽车电子机械制动系统的设计研究
汽车电子机械制动系统的设计研究摘要：汽车电子机械制动系统作为现代汽车技术领域的重要创新之一，本文深入研究了其设计与研究。
首先，文章介绍了电子机械制动系统的概念和演进历程，强调了其在汽车安全性和性能方面的重要性。
然后，文章分析了系统的关键组成部分，包括制动控制单元、传感器、执行器以及电子液压制动系统等。
接着，文章详细探讨了电子机械制动系统的工作原理，包括制动力分配与平衡、防抱死制动系统、牵引力控制系统和车辆稳定性控制系统。
最后，文章强调了该系统的性能与优势，包括提高制动效率、增强车辆稳定性、降低维护成本和改善驾驶体验等。
总之，电子机械制动系统的设计研究将为汽车工业带来更安全、高效和舒适的驾驶体验，为未来的汽车技术发展提供了坚实的基础。
关键词：汽车；电子机械；制动系统；设计研究引言汽车电子机械制动系统代表了现代汽车工程领域的一项关键技术，它的研究和设计对于提升汽车的性能、安全性和驾驶体验具有至关重要的意义。
随着交通密度的增加和道路条件的多样化，制动系统的性能和智能化程度变得愈发重要。
本文旨在深入研究汽车电子机械制动系统，探讨其核心组成、工作原理、性能和优势。
首先，我们将介绍该系统的基本概念和演进历程，强调其在提高驾驶安全性和制动效率方面的创新性。
接下来，我们将详细探讨电子机械制动系统的各个组成部分，包括控制单元、传感器、液压系统等，以及其工作原理和关键功能。
最后，我们将重点讨论该系统的性能优势，包括提高制动效率、增强车辆稳定性、降低维护成本和改善驾驶体验等方面。
通过深入研究和设计，我们可以更好地理解和应用这一关键技术，为汽车工业的未来发展贡献力量。
一、汽车电子机械制动系统的概述（一）制动系统的重要性与演进汽车制动系统一直是车辆安全性的核心组成部分。
其主要任务是将车辆准确、迅速地停止或减速，确保驾驶员和乘客的生命安全。
随着汽车技术的不断发展，制动系统也经历了演进。
从最初的机械制动到液压制动，再到如今的电子机械制动系统，技术不断升级以适应更高的安全要求和驾驶体验。
EMB的解释
EMB系统基本结构和工作原理电子机械制动系统（Electromechanical Brake System），简称为EMB，与常规的液压制动系统截然不同。
现今汽车上的制动系统基本上是液压式和气压式一统天下，特别是在轿车中又以液压式制动器为主，这种液压制动原理沿袭至今，早已是非常成熟的技术。
随着人们对制动性能要求的不断提高，防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、电子稳定性控制程序（ESP）、主动避撞技术（ACC）等功能逐渐融入到制动系统中，越来越多的附加机构安装于制动线路上，这使得制动系统结构更加复杂，也增加了液压回路泄漏的隐患以及装配、维修的难度。
因此结构更简捷，功能更可靠的电子机械制动系统（EMB）最终取代传统的液压制动系统已经成为汽车业界的共识。
EMB系统以电能作为能量来源，由力矩电机驱动制动垫块，整个系统内没有液压管路，因此也就没有制动液体，机械连接很少，由电线传递能量，数据线传递信号，所以又被称为线制动系统（Brake-By-Wire）。
电子机械制动是一种全新的制动理念，它简捷的结构，高效的性能极大的提高了汽车的制动安全性。
1.1.1EMB系统的基本结构和工作原理图1-1为一四轮机动车电子机械制动系统的结构简图。
它有四套制动执行机构10，每一套执行机构都包括自己的力矩电机，制动器外壳和制动垫块。
它们作为一个整体将制动力施加在制动盘5上。
每一个制动执行机构10都有自己的动力控制单元3，而动力控制单元3所需的控制信号，如10应该产生的力矩，由中心控制模块4来提供。
控制单元3同样也从执行机构10获得反馈回来的信号，如电机转子转角，实际产生的力矩，制动垫块和制动盘的触点压力等。
中心模块4通过不同的传感器，如制动力传感器、踏板位移传感器、轮速传感器等获取自己所需的变量参数，识别驾驶员的意图，经过处理后发送给每一个车轮，以此来控制制动效果。
而驾驶员的意图来自于制动踏板单元，它包括制动踏板6，踏板位移传感器7，踏板力传感器9，踏板力模拟机构8。
汽车液压控制系统
• (c)在低速区工作时，重块的离心力通过弹簧随时 作用在滑阀上，加上滑阀本身的离心力作用，使 滑阀迅速上移a口开大，b口关小，节流作用加大， Pv加大，当滑阀受力平衡时a口和b口的开度一定， Pv维持不变。当车速加大时，离心力加大，Pv又 升高，滑阀又在新的位置维持
新的平衡。此时，速控油压
Pv随车速的加大而迅速加大。
踩下加速踏板时，从节气
门阀来的油压作用在主调节阀 下端，向上的作用力增大，关 小出油口，使泄油减少，当向 上的作用力与向下的作用力达 到新的平衡时， 管路油压在
新的状态下保持平衡。即管路 油压的高、低是与节气门位置 (加速踏板位置)相关的，节气 门开大，向上的力增加，从而 使得管路油压增加；反之，节 气门关小，向上的力减小，从 而使得管路油压下降。这样使 得离合器、制动器传递的动力 与节气门位置相适应。
• 从上述分析可 以看出，换挡 阀的移动，主 要取决于换挡 阀左右侧节气 门油压和速控 油压的油压差， 阀芯移动，将 使不同的离合 器、制动器接 合，从而使变 速机构输出不 同的挡位。
三、系统组成
1、主油路系统包 括主油路自动变速器所传递的扭矩 较小，离合器、制动器不 易打滑，主油路压力可以 降低。而油门开度较大时， 因传递的扭矩较大，为防 止离合器、制动器打滑， 主油路压力要高。
• (b)当输出轴旋转时，离心力使重块和滑阀一起向 外移动，打开进油口a，关闭排油口b，使主抽路 油压PH进入，产生速控油压Pv。
• 滑阀的离心力F1 • 弹簧力F • 液压力F2＝(B-A)Pv， • 滑阀的位置：
• F1+F=F2 平衡状态； • F1 + F < F2 滑阀向下移动，Pv减小； • F1 + F > F2 滑阀向上移动，Pv增大。
液压制动的终结-电子制动(EMB)技术发展简介
液压制动的终结－电子制动（EMB）技术发展简介液压制动的终结－电子制动（EMB）技术发展简介随着消费者对车辆安全性日益提高的重视，车辆制动系统也历经了数次变迁和改进。
从最初的皮革摩擦制动，到后来出现鼓式、盘式制动器，再到后来出现机械式ABS制动系统，紧接着伴随电子技术的发展又出现了模拟电子ABS制动系统、数字式电控ABS制动系统等等。
近10年来西方发达国家又兴起了对车辆线控系统（x-by-wire）的研究，线控制动系统（brake-by-wire）应运而生，由此展开了对电子机械制动器（Electromechanical Brake）的研究，简单的来说电子机械制动器就是把原来由液压或者压缩空气驱动的部分改为由电动机来驱动，借以提高响应速度、增加制动效能等，同时也大大简化了结构、降低了装配和维护的难度。
由于人们对制动性能要求的不断提高，传统的液压或者空气制动系统在加人了大量的电子控制系统如ABS、TCS、ESP等后，结构和管路布置越发复杂，液压（空气）回路泄露的隐患也加大，同时装配和维修的难度也随之提高。
因此结构相对简单、功能集成可靠的电子机械制动系统越来越受到青睐，可以预见EMB将最终取代传统的液压（空气）制动器，成为未来车辆的发展方向。
1 brake-by-wire的发展简介brake-by-wire是指一系列智能制动控制系统的集成，它提供诸如ABS,车辆稳定性控制、助力制动、牵引力控制等等现有制动系统的功能，并通过车载有线网络把各个系统有机的结合成一个完整的功能体系。
原有的制动踏板采用了一个模拟发生器替代，用以接受驾驶员的制动意图，产生、传递制动信号给控制和执行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。
显而易见，它需要非常安全可靠的结构，用以正常的工作。
其工作原理如图1所示：由于技术发展程度的局限，目前出现了两种形式的brake-by-wire系统：1.1 EHB的简介EHB（Electro-Hydraulic Brake）即线控液压制动器，是在传统的液压制动器基础上发展。
汽车底盘电控技术-自动变速器(电子液压控制系统)
注：
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2.5车速传感器：
1、作用：车速传感器产生的车速信号相当于 全液控自动变速器中的调速器油压，ECT的 ECU用它来控制换档点和锁止离合器的运作。 注：ECT的ECU获得的正确车速信息是由两个 车速传感器输入的，为进一步确保信息的精 确性，ECT的ECU不断将两个信号比较，看 是否相同。如图：
3、在某些车型中，制动开关信号也从驻车制 动器开关输入，用作对锁止离合器取消锁止 的信号。如图：
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2.7超速档主开关
1、作用：由驾驶员操作控制，使ECT可以或是 不可以进入超速档行驶。 2、控制过程：ⅰ开关在“ON”位时（触点断 开），ECU的OD2端子电压为12V，变速器能 换入超速档。如图： ⅱ在“OFF”位时（触点闭合），电流从蓄电池 电流至接地，ECU的OD2端子电压为0V， ECU不允许挂入超速档，同时O/D灯亮。如图：
电子控制系统方框图
第二节 电子控制部件
1、电子控制系统的组成： 行驶模式开关 水温传感器 超速档开关 空档启动开关 节气门位置传感器 车速传感器 巡航控制 制动灯开关 电磁阀
2.1行驶模式开关
1、作用： 行驶模式选择开关是供驾驶员所需的 行驶模式的开关。 2、常见模式： 动力模式（PWR）、经济模式 （ECONOMIC）、普通模式(NORMAL)、 雪地模式(SNOW)即P 、 E 、 N 、S、
2、控制过程：1)如果ECU的端子N、2或L端 子接通，ECU便分别确定变速器位于“N”、 “2”或“L”档位。※否则ECU便确定变速器位 于“D”档位。该开关的触点还用于接通对应 档位开关的指示灯告诉驾驶员换档杆所处位置。
2)只有当换档杆位于“P”或“N”档位，端子B 与NB接通，才能接通启动电路。如图：
电子制动系统分类特点
1)作用
它的主要目的是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑，特别是下雨下雪冰雹路 冻等摩擦力较小的特殊路面上，当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内， 从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳 定。行驶在易滑的路面上，没有 ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱 动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速 时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个 车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向;最重要的是车辆 转弯时，一旦驱动轮打滑就会全车一侧偏移，这在山路上极度危险的，有ASR 的车辆一般不会发生这种现象。
二、电子制动力分配
电子制动力分配(EBD），英文全称为Electronic Brakeforce Distribution， 简称EBD。EBD实际上是ABS的辅助功能，是在ABS的控制电脑里增加一个控制 软件，机械系统与ABS完全一致。它只是ABS系统的有效补充，一般和ABS组合 使用，可以提高ABS的功效。当发生紧急制动时，EBD在ABS作用之前，可依据 车身的重量和路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率，如发 觉此差异程度必须被调整时，刹车油压系统将会调整传至后轮的油压，以得 到更平衡且更接近理想化的刹车力分布。配置有EBD系统的车辆，会自动侦测 各个车轮与地面间的抓地力状况，将刹车系统所产生的力量，适当地分配至 四个车轮。在EBD系统的辅助之下，刹车力可以得到最佳的效率，使得刹车距 离明显地缩短，并在刹车的时候保持车辆的平稳，提高行车的安全。而EBD系 统在弯道之中进行刹车的操作亦具有维持车辆稳定的功能，增加弯道行驶的 安全。
对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮 的制动力在汽车总制动中所占的比例较大(可 达70%左右)，可以充分利用 两前轮的附着力。但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响 相对较小，而且可以通过 驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。 因此，三通道ABS在小轿车上被普遍采用。
电子液压制动系统EHB综述
车 ，已成为 急需解决的 问题 。制动 型的 制动 系统 ，ＥＨＢ
系统作 为汽车 行驶安全 的保证 ，经 发展 时 间较短 ，但 发
过 了数 ｌ０年的发展研究 ，已开 发出 展前 景 广 阔 ，各 大 汽
了多种 多样 的制动系统并投入实车 车厂 商 和研 究机 构都
使用 ，取得 了比较满意的效果 。但 在积极的开发 ＥＨＢ系
与制动轮缸直接相连 ，驾驶员操作 由传感器采集 作为控 制意图 ，完全
感 制动控 制（Ｓｅｎｓｏｔｒｏｎｉｃ Ｂｒａｋｅ Ｃｏｎｔｒｏ１）系统 的Ｂｅｎｚ Ｍｅｒｃｅｄｅｓ ＳＬ
２ ＥＨＢ系统 的优点
由液压执行器来完成 制动操作 ，弥 新型 跑车在法 兰克福 国际汽车展上
传 统制动系统如 图ｌ所示 ，制动
（１）在传统制 动系统 中 ，在 紧 以保证各个车轮不会抱死 ，而且解 以减速停车 。这样 ，驾驶者就 不需
急制动或长 时间制 动后 ，系统部件 除制动迅速 ，制动 过程 安全 、高效 ， 要在 油 门踏板和制动踏板之 间频 繁
特性可能发生变化 ，进 而影响制动 对 动力 损失影响极小 。
集 团证 明，一辆 以 ｌＯＯｋｍ／ｈ速度行 统 。１９９６年 ，Ｂｏｓｃｈ公
驶的紧凑型轿车 ，在 ３０ｍ 的距离 内 司对 其开发 的ＥＨＢ系
停下来是 可能 的。而当时采用传统 统 进 行 了 实 车 试 验 ， 制 动系统 车辆 最好 的成 绩是 ３ ７～ 得 到 了满 意 的 效 果 ，
术 ，其 中就 有 电控液压 制动 ＥＨＢ ＴＲＷ 、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｔｅｖｅｓ Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｔｅｖｅｓ公 司 、ＴＲＷ 公
（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｒａｋｅ）技术 。 等公 司也相 继开
电动汽车电液复合制动系统设计与仿真
２０２１年２月第４９卷第４期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＦｅｂ ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ ０４ ０１９本文引用格式：刘芳，贾晨光，陈勇，等．电动汽车电液复合制动系统设计与仿真［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（４）：９４－１０１．ＬＩＵＦａｎｇ，ＪＩＡＣｈｅｎｇｕａｎｇ，ＣＨＥＮＹｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（４）：９４－１０１．收稿日期：２０１９－１０－０８基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（５１６０５１３４）作者简介：刘芳（１９７９ ），女，博士，副教授，主要研究方向为新能源汽车设计和创新设计㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｆａｎｇｚｚｈ＠ｓｉ⁃ｎａ ｃｏｍ㊂电动汽车电液复合制动系统设计与仿真刘芳１，２，贾晨光１，２，陈勇１，３，郭立书１，３（１ 河北工业大学，天津３００１３２；２ 国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心，天津３００４０１；３ 河北工业大学新能源汽车研究中心，天津３００１３２）摘要：针对新能源电动汽车制动系统耗能高㊁能量回收率低等问题，设计电液复合制动系统㊂基于并行控制策略的思想，提出与之匹配的制动系统控制策略㊂在Ｃａｒｓｉｍ中搭建整车模型，在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建制动系统及控制策略模型，进而建立联合仿真模型，并在ＮＥＤＣ循环工况和紧急制动工况下分别进行仿真㊂仿真结果表明：所设计的电动汽车电液复合制动系统能够良好运行，制动系统控制策略符合要求，且能量回收率高㊂关键词：新能源电动汽车；电液复合制动系统；控制策略；联合仿真中图分类号：ＴＰ３９１ ９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＬＩＵＦａｎｇ１，２，ＪＩＡＣｈｅｎｇｕａｎｇ１，２，ＣＨＥＮＹｏｎｇ１，３，ＧＵＯＬｉｓｈｕ１，３（１ ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３２，Ｃｈｉｎａ；２ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄａｎｄＴｏｏｌ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０１，Ｃｈｉｎａ；３ ＮｅｗＥｎｅｒｇｙＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ，ａｎｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｄｅａｏｆｐａｒａｌｌｅｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｍａｔｃｈｉｎｇｃｏｎ⁃ｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｗｈｏｌｅｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｉｎＣａｒｓｉｍ，ｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｍｏｄｅｌｗｅｒｅｂｕｉｌｔｉｎＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｊｏｉｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒＮＥＤＣｃｙｃｌｅａｎｄｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｂｒａｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｎｅｗｅｎｅｒｇｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｃａｎｗｏｒｋｗｅｌｌ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｅｎ⁃ｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅｉｓｈｉｇｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｅｗｅｎｅｒｇｙｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；Ｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ；Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；Ｊｏｉｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀前言汽车线控制动系统可以分为电子机械制动系统（ＥＭＢ）和电子液压制动系统（ＥＨＢ）两类［１］㊂ＥＭＢ需要解决车载４２Ｖ电源㊁可靠性㊁抗干扰性等关键问题［２］，因此一直得不到广泛应用㊂而ＥＨＢ将传统制动系统中的部分机械部件用电子元件代替，保留了原有成熟可靠的液压制动系统，保证了制动系统的稳定性［３］㊂新能源电动汽车将ＥＨＢ与电机再生制动系统集成，该集成系统称为电液复合制动系统，是当前新能源电动汽车领域研究热点之一㊂国内外学者对于电液复合制动系统已经进行了一定的研究，研究思路以及热点内容主要集中在制动系统方案设计㊁制动系统控制策略研究㊁制动系统仿真分析以及试验验证等方面［４－９］㊂丰田公司在混动汽车Ｐｒｉｕｓ中［４］建立了一套电液复合制动系统，利用制动踏板模拟器实现踏板力解耦，包含了ＡＢＳ以及安全制动模式，但是该系统复杂㊁成本较高；博世公司开发的复合制动系统［５］采用制动驱动单元和制动压力调节系统代替传统真空助力结构，其可靠性在市场上已经得到基本证实；ＧＵＡＮＧ等［６］提出了一种电机减速机构为主的ＥＨＢ系统，可以实现制动踏板与制动力的解耦，并进行了试验验证，但是未考虑ＡＢＳ的介入情况；刘曦东［７］使用并行再生控制算法有效地控制了液压制动力，完成了对制动力的正确分配，并进行了半实物仿真，但所设计的比例溢流阀制动系统难以实现；李玉芳和吴炎花［８］考虑到制动法规㊁电机特性㊁制动稳定性及制动舒适性，提出理想制动力分配策略，并进行城市循环工况仿真，但该策略中未考虑电池电量较高时的过充保护；王权［９］利用ＡＭＥＳｉｍ仿真平台搭建了电动汽车复合制动整车模型，对串联和并联再生制动力分配策略进行纯制动工况的仿真，探究能量回收率的影响因素，但是没有模拟模型在城市循环工况下的运行情况㊂本文作者基于现有研究，设计电液复合制动系统并提出相应制动力分配控制策略，建立整车与制动系统模型，并在循环和紧急制动工况下进行联合仿真，以验证该电液复合制动系统与策略的有效性㊂１㊀电液复合制动系统方案设计目前新能源电动汽车一般采用高压蓄能器㊁电动真空泵㊁电动真空罐等作为液压制动力来源，但存在耗能大㊁回收效率低㊁难以实现制动踏板与制动力解耦等缺点［１０］㊂本文作者设计的电液复合制动系统选择电机作为液压制动力来源，利用电机的旋转力来为踏板力助力，通过现有成熟的踏板力模拟器来实现踏板力与制动力解耦，并且能够保证驾驶员良好的制动反馈感觉［１１］㊂１ １㊀电液复合制动系统组成如图１所示，整个制动系统主要由踏板力形成模块㊁压力产生模块和压力调节模块组成［１２］㊂图１㊀新能源电动汽车电液复合制动系统㊀㊀踏板力形成模块中踏板位置传感器㊁踏板工作缸压力传感器负责收集踏板开度信息和制动需求信息，踏板模拟器负责为驾驶人反馈制动感受㊂制动系统失效时，踏板力形成模块还负责将踏板力引入到压力产生模块中，实现人力制动，保证制动安全㊂压力产生模块根据接收到的制动压力信号，通过助力电机及其他机构，在制动主缸内生成相应的制动压力，实现踏板力与制动力的解耦㊂压力调节模块主要负责将主缸中传递的制动压力分配给４个轮缸，并通过切换电磁阀在紧急制动时调节各轮缸压力㊂１ ２㊀电液复合制动系统工作过程本文作者设计的电液复合制动系统常规制动模式共有３种，即机械液压制动模式㊁再生制动模式和电液复合制动模式㊂此外，为了保证制动安全与制动系统的可靠性，设计了ＡＢＳ紧急制动模式和备份制动模式㊂当系统处于常规制动模式时，切换电磁阀通电并处于右位，此时驾驶员踩下制动踏板，踏板力形成模块获得制动需求信息并传送至整车控制器内，控制器进行制动模式判断㊂当判断为机械液压制动模式时，由助力电机单独提供机械液压制动力；当判断为再生制动模式时，由驱动电机单独提供再生制动力；当判断为电液复合制动模式时，汽车制动力由机械液压制动力和再生制动力共同提供㊂当系统处于ＡＢＳ紧急制动模式时，通过快速电磁阀的不断开闭动作和助力电机增减作用力相配合，防止各个车轮进入抱死拖滑的危险状态㊂当电机㊁减速机构㊁旋转变直线机构㊁制动主缸推杆等机构失效时，进入备份制动模式，切换电磁阀断电并处于左位，踏板工作缸作用于辅助工作缸，辅助工作缸推动制动主缸从而产生制动压力，此时汽车制动力由人力提供，保证制动安全㊂２㊀电液复合制动系统制动力分配控制策略现有的电动汽车制动力控制策略主要有３种，分别为最佳制动效果控制策略㊁最优能量回收控制策略以及并行制动控制策略［１３］㊂并行制动控制策略是只在前轴加入再生制动力来满足总体的制动力分配要求，应用成本较低，稳定性与安全性都有所保证㊂本文作者以并行制动控制策略为设计思想，分配电液复㊃５９㊃第４期刘芳等：电动汽车电液复合制动系统设计与仿真㊀㊀㊀合制动系统制动力，如图２所示，具体控制策略为：（１）驾驶员踩下制动踏板发出制动指令，传感器会收集当前的行驶车速与制动踏板信号传送给整车控制器，作为判断驾驶员制动意图的重要信息㊂（２）信号经过计算得到制动强度ｚ，并由此将制动强度分为高强度㊁中强度和低强度３种，分别对应不同的工作模式㊂（３）考虑到紧急制动时所需制动强度较大，仅凭借电机再生制动无法满足，为保证制动安全性，在紧急制动时使电机再生制动全部退出㊂根据道路实测情况，将ｚ＝０ ７定为电液复合制动与ＡＢＳ制动模式切换判断点㊂当ｚ＞０ ７时，控制策略判定为高强度制动，汽车直接进入包括ＡＢＳ紧急制动在内的纯机械液压制动模式；当ｚ＜０ ７时，控制策略监测电池ＳＯＣ值进行电池保护策略判断㊂为防止电池因过充电而造成的寿命缩减，该策略设定ＳＯＣ值在０ ８以上时，汽车不进行再生制动来回收能量，同样进入纯机械液压制动模式；ＳＯＣ值低于０ ８时，制动系统控制策略会判定当前制动为中低强度制动㊂（４）根据ＥＣＥ法规，当汽车制动强度大于０ １时，前㊁后轴都必须有制动力来参与制动［１２］㊂该策略把ｚ＝０ １定为电机再生制动与电液复合制动模式切换判断点㊂当ｚ＜０ １时，进入再生制动模式，前轮制动力由电机再生制动单独提供，后轮仅在即将停车或驻车时参与制动㊂当ｚ在０ １ ０ ７之间时，基于并行控制策略的思想，后轮进行机械液压制动，微控制单元则计算出前轮所需的制动力，若再生制动力能满足前轮制动力要求，前轮就进行单独的再生制动；如果再生制动力不能满足前轮制动力要求，机械液压制动系统进行补足，前轮液压制动系统与再生制动系统共同工作，汽车进入电液复合制动模式㊂图２㊀制动系统制动力分配控制策略３ 仿真模型搭建基于Ｃａｒｓｉｍ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件，本文作者搭建了电液复合制动系统的联合仿真模型，如图３所示，包含了整车㊁电机㊁电池㊁变速器㊁驾驶员㊁微控制单元（ＭＣＵ）以及制动力控制策略模型㊂其中，整车模型为验证制动系统性能的载体，在Ｃａｒｓｉｍ中建立；其他与制动性能密切相关的模型在ＭＡＴ⁃ＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立㊂图３㊀联合仿真模型㊀㊀驾驶员模型按照指定的工况发出驾驶指令，驾驶指令经ＭＣＵ处理，分别向电机模型发出驱动扭矩与制动扭矩信号，向制动系统发出制动压力信号㊂当电机作为电动机驱动时，电机模型接收指令后向变速器模型发出输出功率信号，同时与电池模型相连的接口消耗电池存储的电量；当电机作为发电机制动时，电机的制动扭矩会输入到电池模型中，电池模型中的阻容模型会根据输入的制动扭矩进行换算，将它转换为电量存储起来㊂变速器模型接收到电机传递的功率后进行换挡逻辑的识别并最终输入到整车模型㊂制动系统同样在接收到制动压力指令后进行制动模式的判断与制动压力的分配，并输入到整车模型中㊂下面介绍各主要模型的建模㊂（１）整车模型㊃６９㊃机床与液压第４９卷在Ｃａｒｓｉｍ中采用参数化建模方式，建立带有悬架及车轮的车身模型㊂针对本文作者所研究的某型电动汽车，将整车的相关物理系数输入到车身模型中，选择Ｈａｔｃｈ系列悬架以及２０５／５５Ｒ１６规格的轮胎㊂此外，高速行驶时空气阻力不可忽略，故输入汽车正面㊁侧面㊁垂直方向风阻参数，建立整车的风阻模型㊂车身模型搭建如图４所示，轮胎参数设置如图５所示㊂图４㊀车身模型搭建㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀轮胎参数设置㊀㊀（２）电机模型本文作者选择质量小㊁可靠性和工作效率高的永磁同步电机作为汽车的动力来源㊂电机接收驾驶员发出的加速踏板与制动踏板的开度信号，与当前车速比对后，通过负反馈调节的方式对输出转矩进行修正，将输出转矩传递到变速箱上㊂输出转矩为Ｔｓ＝［１／（１＋Ｋ１ｓ）］ＴＭ（１）式中：Ｔｓ为实际输出转矩；１／（１＋Ｋ１ｓ）为１阶惯性环节对输出转矩进行动态调整的比例因子；ｓ为拉普拉斯算子；Ｋ１为时间常数；ＴＭ为输出峰值转矩㊂当电机处于发电模式时，电机的输出电流为Ｉｓ＝（Ｔｓｎｍηｍ）／（９５５０ＵＭ）（２）式中：ｎｍ为当前实际转速；ηｍ为发电状态与电动状态相互切换效率；ＵＭ为两端电压㊂建立的汽车电机模型如图６所示，输入接口主要负责接收从整车控制器传递来的期望车速信号，输出接口一个输出传递到变速箱的实际转矩信息，另一个输出再生制动产生的传送给电池模型的电流信息㊂图６㊀电机模型㊀㊀（３）电池模型电池选择阻容模型进行建模，将电池组转换为由电容与电阻组合起来的２阶等效电路模型㊂在阻容模型等效电路中，ＳＯＣ值计算公式为ＳＯＣ＝ＳＯＣ１－ＫＴ（Ｑ１／Ｑ２）（３）式中：ＳＯＣ１为电动汽车初始ＳＯＣ值；ＫＴ为温度补偿系数；Ｑ１为电池的当前已使用电量；Ｑ２为电池的总电量㊂由于电动汽车实际运行工况下温度无法精准预测，故忽略温度影响，令温度补偿系数ＫＴ为定值１，其中，电池消耗的电量可按下式计算：Ｑ１＝ʏＩｄｔηｆ㊀㊀㊀Ｉ＞０ηｃʏＩｄｔＩ＜０ìîíïïïïï（４）式中：Ｉ为电流；ηｆ为电池放电效率；ηｃ为电池充电效率㊂本文作者建立的带有ＳＯＣ监测模块的电动汽车电池组模型如图７所示㊂㊃７９㊃第４期刘芳等：电动汽车电液复合制动系统设计与仿真㊀㊀㊀图７㊀电池组模型㊀㊀（４）变速器模型为能够适应电机的输出特性，同时提升电动汽车的能量利用率，建立跟随车速与油门开度变化进行挡位切换的两级电动汽车变速器模型，如图８所示㊂图８㊀两级变速器模型（５）驾驶员模型驾驶员模型［１４］使用离散数表方式将道路与车速转化为位置信息输入到驾驶员模型中㊂当位置信息发生变化时，驾驶员模型发出的速度指令有滞后效应㊂为了消除这部分滞后效应，减少车辆纵向行驶中出现的横向偏差位移，可以通过建立 预瞄 补充模型来修正这部分偏差位移，令汽车的偏差位移是以加速度ａ为自变量的函数，则位移可表示为ｙｔ＋Ｔ()＝ｙ＋ｖｙＴ＋１／２ａＴ２（５）式中：ｔ为当前行驶时间；ｙ为车轮在ｔ时刻的偏差位移；ｖｙ为偏差速度；Ｔ为预瞄时间；ａ为理想的偏差加速度㊂应用补充模型后的驾驶员指令调整模型如图９所示㊂整车接收指令调整信号后与实际车辆行驶情况对比，再由驾驶员模型通过ＰＩＤ模块对车辆行驶情况进行负反馈调节，建立的驾驶员模型如图１０所示㊂（６）ＭＣＵ模型ＭＣＵ模型负责对驾驶员模型输入预定的期望车速，同时处理从驾驶员模型中传递来的速度信息与制动信息，选择对应的制动模式㊂其输入数据包括电池ＳＯＣ值㊁当前车速㊁当前制动扭矩等参数，ＭＣＵ模型如图１１所示㊂图９㊀驾驶员指令调整模型㊃８９㊃机床与液压第４９卷图１０㊀驾驶员模型图１１㊀ＭＣＵ模型（７）制动系统控制策略模型基于电液复合制动控制策略，设置当汽车行驶速度低于３ｋｍ／ｈ时退出ＡＢＳ系统控制，且保证ＡＢＳ系统介入后前轮滑移率控制在１５％ ２０％之间㊂搭建的控制策略模型如图１２所示㊂图１２㊀制动力分配模型４ 联合仿真分析基于电液复合制动系统的联合仿真模型，选取ＮＥＤＣ汽车循环测试工况［１５］进行仿真㊂由于该工况没有包含紧急制动，故文中增加紧急制动工况仿真，以验证ＡＢＳ制动系统在紧急制动下的介入情况㊂为验证整个模型建模是否合理㊁制动系统能否正常工作以及制动能量回收情况，本文作者将整车行驶车速㊁制动主缸与制动轮缸压力㊁制动跑偏值㊁电池ＳＯＣ值㊁滑移率等作为联合仿真模型的评价指标㊂４ １㊀ＮＥＤＣ循环工况仿真分析（１）行驶车速图１３为整车速度变化曲线㊂可知：整车实际车速基本上跟踪了预定的期望车速，最大速度差值为３ ８ｋｍ／ｈ，最小速度差值为０，说明所建立的驾驶员模型可以按照指定的路径发出相应的驾驶指令，并且电机㊁变速器㊁车速调控环节等模型工作正常㊂图１３㊀ＮＥＤＣ工况超车速度变化（２）制动主缸与制动轮缸压力图１４为制动主缸压力曲线，此时汽车处于ＮＥＤＣ循环中的停车阶段，驾驶员模型被设置为发出最大强度的制动强度，而ＡＢＳ系统退出值设置为３ｋｍ／ｈ，所以此时ＡＢＳ系统没有介入，制动压力最大且不出现快速波动㊂可知：制动主缸的最大压力峰值㊃９９㊃第４期刘芳等：电动汽车电液复合制动系统设计与仿真㊀㊀㊀大约为６ ９６ＭＰａ，能满足地面制动力达到最大时所需的液压缸压力㊂前㊁后轮制动轮缸压力分别如图１５㊁图１６所示，可知：前轮制动轮缸峰值压力为２ ９０ＭＰａ，后轮制动轮缸峰值压力为１ ７５ＭＰａ，由此可知前㊁后轮制动器制动力的比值基本符合良好路面条件下的理想制动力分配曲线，制动力分配策略工作正常㊂图１４㊀制动主缸压力图１５㊀前轮制动轮缸压力图１６㊀后轮制动轮缸压力（３）制动跑偏值图１７为车辆在ＮＥＤＣ循环工况中的跑偏值㊂汽车制动系统随着车速的提高制动跑偏会有所增大，但整体跑偏值均小于０ ０１ｍ，说明制动系统的跑偏值控制较好，车辆没有出现严重的制动跑偏问题，制动力分配合理，制动系统工作正常㊂图１７㊀车辆跑偏值（４）电池ＳＯＣ值图１８和图１９分别为屏蔽再生制动系统的仿真和再生制动系统正常工作的仿真（仿真开始时电池ＳＯＣ值均为０ ７）结果㊂屏蔽再生制动时，整个循环工况电池ＳＯＣ值下降了１２％；而引入再生制动时，电池ＳＯＣ值下降了７ ５％，与无再生制动的系统相比，回收了３７ ５％的能量㊂由此可知电池保护策略工作良好，制动能量回收率较高，再生制动模块工作正常㊂图１８㊀屏蔽再生制动㊀㊀㊀图１９㊀再生制动系统系统的电池正常运行的电ＳＯＣ值变化池ＳＯＣ值变化４ ２㊀紧急制动工况仿真分析紧急制动工况仿真环境定义为：汽车在附着系数为０ ９的平直路面以初始车速为１２０ｋｍ／ｈ的运行情况进行制动强度最大的紧急制动㊂其结果如下：（１）行驶车速图２０为整车速度变化曲线，可知：汽车在ｔ＝３ ４ｓ左右时速度下降到ＡＢＳ系统退出制动系统时的限值３ｋｍ／ｈ，并随之停车，说明整车紧急制动力符合技术要求，ＡＢＳ系统介入制动后可以成功退出㊂图２０㊀紧急制动工况整车速度变化（２）前后轮缸压力图２１㊁图２２分别为前㊁后轮缸压力变化曲线，可知：后轮先于前轮进行制动压力的调整，防止了后轮先于前轮抱死，同时前轮制动压力高于后轮，前后轮制动压力比符合理想制动力分配曲线的要求，ＡＢＳ工作正常㊂图２１㊀紧急制动时前轮制动轮缸压力变化图２２㊀紧急制动时后轮制动轮缸压力变化（３）滑移率图２３㊁图２４分别为前㊁后轮滑移率变化曲线，前轮滑移率被控制在１５％ ２０％之间，后轮滑移率始终低于前轮，维持在５％ １０％之间，这样既能充分利用地面附着系数，又能有效防止车轮的抱死，保证㊃００１㊃机床与液压第４９卷了整车的制动安全㊂图２３㊀紧急制动时前轮滑移率变化图２４㊀紧急制动时后轮滑移率变化５㊀结论本文作者设计的新能源电动汽车电液复合制动系统方案及制动力控制策略为研究者们提供了一些新的思路，通过软件对整车㊁驾驶员㊁ＭＣＵ㊁电机㊁电池㊁变速器以及制动力控制策略等进行建模并选择ＮＥＤＣ和紧急制动工况进行仿真，通过监测整车行驶车速㊁制动主缸与制动轮缸压力㊁制动跑偏值㊁电池ＳＯＣ值㊁滑移率等几项指标，验证了该电液复合制动系统能够保证制动安全性，制动力分配策略符合要求，且在文中设定工况下能够回收３７ ５％的能量㊂本文作者在以安全性为首要目标的情况下，建立制动系统时选择了较为简单可靠的方案，例如在紧急制动时，为保证制动安全，电机没有进行再生制动，若想要回收这一部分的制动能量必须对原来的ＡＢＳ控制系统等进行适当修改，因此进一步提高能量回收率将是未来的研究方向㊂参考文献：［１］董雪梅．汽车线控制动技术的研究与分析［Ｊ］．汽车实用技术，２０１９（５）：１２３－１２５．ＤＯＮＧＸＭ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｒａｋｅｂｙｗｉｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９（５）：１２３－１２５．［２］汪洋，翁建生，张斌．车辆ＥＭＢ制动系统发展简介［Ｊ］．轻型汽车技术，２００６（３）：２７－３０．［３］余卓平，韩伟，徐松云，等．电子液压制动系统液压力控制发展现状综述［Ｊ］．机械工程学报，２０１７，５３（１４）：１－１５．ＹＵＺＰ，ＨＡＮＷ，ＸＵＳＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓ⁃ｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，５３（１４）：１－１５．［４］ＤＵＯＢＡＭ，ＢＯＨＮＴ，ＬＯＨＳＥ－ＢＵＳＣＨＨ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｐｏｓ⁃ｓｉｂｌｅｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｂｉａｓｄｕｅｔｏｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｉｎｔｅｓ⁃ｔｉｎｇＨＥＶｓｏｎ２ＷＤａｎｄ４ＷＤｃｈａｓｓｉｓｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＡＥＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒＳｅｒｉｅｓ．Ｗａｒｒｅｎｄａｌｅ：ＳＡＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００５．［５］ＳＵＮＡＯＨ，ＭＯＴＯＭＵＨ．Ｎｅｗｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆｏｒｂｒａｋｅａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＨＥＶｓ）ａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｙｏｋｏｈａｍａ：ＢｏｓｃｈＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，２０１１．［６］ＧＵＡＮＧＸ，ＸＩＯＮＧＬ，ＸＵＳ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＡｓｉａ－Ｐａｃｉｆｉｃ．ＩＥＥＥ，２０１４．［７］刘曦东．新能源汽车电液并行制动系统控制策略及匹配技术研究［Ｄ］．上海：同济大学，２００９．［８］李玉芳，吴炎花．电－液复合制动系统的控制策略多目标优化［Ｊ］．计算机仿真，２０１３，３０（１）：２３２－２３６．ＬＩＹＦ，ＷＵＹＨ．ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｉｔｈＥｌｅｃｔｒｏ＋ＥＨＢｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎ，２０１３，３０（１）：２３２－２３６．［９］王权．基于ＡＭＥＳｉｍ的纯电动汽车复合制动系统仿真研究［Ｄ］．西安：长安大学，２０１４．ＷＡＮＧＱ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｎＥＶｂａｓｅｄｏｎＡＭＥＳｉｍ［Ｄ］．Ｘｉ ａｎ：Ｃｈａｎｇ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４．［１０］任国军，祝凤金．液压混合动力车辆中蓄能器的参数设计研究［Ｊ］．液压与气动，２０１０（８）：１２－１４．ＲＥＮＧＪ，ＺＨＵＦＪ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＨｙ⁃ｄｒａｕｌｉｃｓ＆Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ，２０１０（８）：１２－１４．［１１］刘杨，孙泽昌，冀文斌．电液复合制动系统踏板感觉及其影响因素［Ｊ］．吉林大学学报（工学版），２０１５，４５（４）：１０４９－１０５５．ＬＩＵＹ，ＳＵＮＺＣ，ＪＩＷＢ．Ｂｒａｋｅｐｅｄａｌｆｅｅｌｉｎｇａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕ⁃ｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｄｉ⁃ｔｉｏｎ），２０１５，４５（４）：１０４９－１０５５．［１２］郭恬，郭立书．一种具有能量回馈的电动汽车制动系统：ＣＮ１０６１４３１６３Ａ［Ｐ］．２０１６－１１－２３．［１３］叶永贞，柳江，周乃涛．纯电动汽车制动能量回收控制策略研究与仿真［Ｊ］．农业装备与车辆工程，２０１３，５１（９）：３１－３４．ＹＥＹＺ，ＬＩＵＪ，ＺＨＯＵＮＴ．Ｓｔｕｄｙａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｂｒａ⁃ｋｉｎｇｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＥＶ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒ⁃ａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，５１（９）：３１－３４．［１４］黄伟．基于ＣＶＴ的四轮驱动混合动力汽车传动控制策略研究［Ｄ］．长沙：湖南大学，２００８．ＨＵＡＮＧＷ．Ａｓｔｕｄｙｏｎｄｒｉｖｅｌｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｆｏｕｒ⁃ｗｈｅｅｌｄｒｉｖｅｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎＣＶＴ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８．［１５］陈国辉，任平，夏广飞，等．ＮＥＤＣ工况下车辆百公里油耗计算分析［Ｊ］．汽车实用技术，２０１８（１５）：２３５－２３６．ＣＨＥＮＧＨ，ＲＥＮＰ，ＸＩＡＧＦ，ｅｔａｌ．Ｖｅｈｉｃｌｅｅｃｏｎｏｍｙｃａｌ⁃ｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｒｅｓｅａｒｃｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｕａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｔｅｒ⁃ｐｏｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＡｐｐｌｉｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８（１５）：２３５－２３６．（责任编辑：张楠）㊃１０１㊃第４期刘芳等：电动汽车电液复合制动系统设计与仿真㊀㊀㊀。
电子液压制动系统(EHB)发展现状
电子液压制动系统（EHB）发展现状当前车辆对制动性能的要求越来越高，传统制动系统由于结构和原理的限制在提高制动性能方面潜力有限，电子液压制动系统（EHB）作为一种新型的制动系统弥补了传统制动系统的不足，可以很大限度地提高车辆制动性能。
随着高等级公路的增多和汽车平均车速的提高，如何能让高速行驶的车辆在尽量短的制动时间和制动距离内，安全、稳定地进行制动减速以及停车，已经成为急需解决的问题。
制动系统作为汽车行驶安全的保证，经过了几十年的发展研究，开发出了多种多样的制动系统并投入实车使用，取得了比较满意的效果。
但传统制动系统由于结构及原理的限制，即使附加了ABS等防抱制动控制系统，也无法实现最大限度的最佳制动力控制。
2000年12月，德国Continental集团证明，一辆以100km/h速度行驶的紧凑型轿车，在30m的距离内停下来是可能的。
而当时采用传统制动系统车辆最好的成绩是37～42m。
2001年秋，一辆概念车在接近现实的情况下获得了成功，它应用了多种当时正处于研发阶段的技术，其中就有电控液压制动系统EHB（Electro Hydraulic Brake）。
EHB是一种线控制动（brake-by-wire）系统，它以电子元件替代了部分机械元件，制动踏板不再与制动轮缸直接相连，驾驶员操作由传感器采集作为控制意图，完全由液压执行器来完成制动操作，弥补了传统制动系统设计和原理所导致的不足，使制动控制得到最大的自由度，从而充分利用路面附着，提高制动效率。
EHB系统的发展现状作为一种较为新型的制动系统，EHB发展时间较短，但发展前景广阔，各大汽车厂商和研究机构都在积极的开发这一系统。
1994年，Analogy公司用Saber仿真模拟的方法，开发出了一套EHB的控制系统。
1996年，Bosch对其开发的EHB系统进行了实车试验，得到了满意的效果，该系统后来在实际应用中也取得了巨大的成功，在缩短制动距离以及保证车辆稳定性方面效果明显。
汽车电子液压制动系统
入汽车制造领域。早在1993 年,福特汽车公司就在一款电动汽车上安装了EHB 系统,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB。目前,奔驰公司新推出的 SL500 同样采用了EHB ,是世界上第一辆采用线控制动技术的量产车,它的 EHB 技术是由博世公司提供的,也是电子控制制动系统SBC ( Sensot ronic Brake Con2t rol) 的一部分。此外,德尔福公司还提出了混合线控制动系统 ( Hybrid Brake2by2wire) ,即混合电制动系统, 前轮仍采用传统的液压制动器进 行制动,而后轮则用电动制动钳来代替传统的液压制动钳,是EHB 到EMB 的过 渡。
• EHB 的相对优势 • 1) EHB 可以提供平稳的停车功能,使停车过程变得平顺柔和,大大
提高了车辆制动舒适性。 • 2) 整个制动系统结构简单紧凑,省去了传统制动系统中的部分管
路系统及液压阀等部件,且不需要真空助力装置,使整车重量降低, 腾出汽车前部的大量空间,因此,提高了汽车碰撞安全性,同时还使 发动机性能得到改善,提高了汽车燃油经济性。 • 3)取消了部分液压部件而采用模块结构,汽车装配变得更加灵活, 维护更加方便,适应汽车未来发展方向。 • 4) 传统汽车制动系统制动管路长,阀类元件多,制动系统反应慢,安 全性较差;而电液制动系统采用踏板模拟器,踏板特性得以改善,有 效地缩短了制动响应时间,增加了制动灵敏度,提高了制动安全性。 • 5) EHB 不仅能缩短制动距离,而且能保持车辆良好的行驶方向稳 定性;还能弱化由制动器摩擦片磨损等原因造成的制动效果下降, 提高了制动效能。 • 6) EHB 所需的制动踏板力较小,踏板没有脉冲回振,从而提高了驾 驶员的驾乘舒适性。 • 7) EHB 还具有清干功能,当车辆在湿滑路面上行驶,微弱的制动脉 冲可以清干制动片上的水膜,确保制动的充分性。
电子液压制动系统的安全设计与匹配
衡阀用于平衡左右制动器的制动力。
一是基本刹车，二是刹车控制。
基础刹车，就是司机按照自己的意图，对油门施加不同的力道，以确保车辆在减速的时候，不会发生卡住，这时，司机应该将自己的意图完全反映出来，从而给司机提供足够的制动力。
控制制动器是指在紧急情况下，驾驶员在全速制动器的作用下，由于需要防止车轮发生卡住，因此，系统能够识别这个需求，并利用节流控制装置来防止车轮发生卡住，同时，根据工作环境的不同，将车辆的减速能力发挥到以保证每个轮子都能充分利用土壤的黏性。
通过上述分析，我们发现，传统与结构在1.气缸2.活塞3.活塞杆4.工作室 5.补液室 6.回位弹簧 8.第一进液孔 9.第二进液孔 10.第一出液孔 11.单向阀和补偿阀 12.三通结构 13.螺线切换阀 14.泵15.刹车液槽 16.刹车踏板 17.脚踏杆 18.位移传感器 19.电子控制器 20.车轮刹车 21.灰尘保护 22.阶梯孔 24.第一刹车通道25.常开阀门 26.常闭阀门图2图3图1103中国设备工程 2023.01 （上）104研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.01 (上)并对其主要元件进行了详细的选择。
2.1 EHB 制动器的总体设计需求EHB 系统的实现方式在图3中显示，EHB 系统包含踏板部件，其包含踏板力传感器、电动助力制动器、制动力分配装置、制动轮缸、控制器ECU、制动液管路、各种采集信号的传感器、PC 监控平台等。
在制动时， ECU 对踏板力、踏板位移、刹车管路油压、车速等进行了相应的滤波，然后利用相应的算法，对驾驶员的制动意图进行分析，从而实现对车辆制动的控制。
通过ECU 的助力信号，实现对油门的辅助，从而提高刹车的油压。
刹车系统把刹车油分布在四个刹车分轮气缸上，实现了汽车的刹车。
当电子控制系统因电源故障、传感器故障等原因而发生故障时，ECU 的警报系统将会发出警报，并启动“紧急模式”。
线控电子液压制动系统的研发及产业化
1 团队介绍以创始人舒强为核心的同驭团队（简称“同驭”）自2012年开始研发线控电子液压制动系统（EHB），是国内最早研发EHB 的团队之一。
研发团队共68人，其中5名博士，18名硕士，骨干多数来自985名校、知名企业，具备机械、电控、算法、标定与测试全方位技术能力。
研发、试验、生产、质量、采购、销售、运营各部门核心团队成员在汽车行业平均从业经验11年。
项目负责人舒强，同驭汽车创始人。
同济大学车辆工程硕士，曾任中国大学生方程式汽车大赛规则工作小组创始人、首任组长；参与过多个国家级、上海市重大项目研发工作；获国际、国家、省部级奖项40余项；申请专利19项，高水平论文5篇。
技术负责人余卓平，同驭汽车创始人、首席科学家。
获国家科学技术进步奖二等奖、中线控电子液压制动系统的研发及产业化同驭团队国汽车工业科技进步特等奖、上海市科学技术进步一等奖；译著6部，授权专利50多项，SCI/EI 论文130余篇。
技术负责人熊璐，同驭汽车创始人、教授、博导。
获中国汽车工业科技进步三等奖、上海市科技进步一等奖；参撰英文著作2部，授权专利40多项，SCI/EI 论文70余篇。
同驭团队承担了“十三五”国家重点研发专项、国家“973”计划重大项目、上海市科委项目等多项重大项目。
同驭EHB 已申请相关专利55项，其中已授权33项，是该行业国内拥有专利数最多的团队。
2 项目介绍传统制动系统已难以满足当今汽车智能化、电动化对制动系统提出的新需求，新型的线控电子液压制动系统（EHB）应运而生。
自2012年以来，同驭核心团队深耕线控电子液压制动系统领域多年，已完成七代EHB 样机研发迭代，于2018年4月开发出成熟的量产产品，并经过数百次台架测试和实车测试，达到了国内顶尖水平。
同驭已完成实验室一期建设，拥有EHB 相关试验设备35台，已具备EHB 完备的试验检测能力；已建成一条EHB 装配检测生产线，产能16万台/年。
目前已与60多家客户开展业务合作，匹配车型70余款，是国内该行业配套车型数最多的EHB 产品。
ehb制动压力和制动力矩的关系
EHB制动压力和制动力矩的关系引言电子液压制动系统（EHB）是现代汽车使用的一种高级制动系统，它将电子技术与液压技术相结合，提供更准确、更高效的制动控制。
在EHB系统中，制动压力和制动力矩是两个关键参数，它们直接影响着车辆的制动性能和安全性能。
本文将探讨EHB制动压力和制动力矩之间的关系并进行分析。
EHB制动压力制动压力是EHB系统中的一个重要参数，它表示对制动器施加的压力大小。
制动压力的大小直接影响着制动器的制动力矩和制动效果。
一般来说，制动压力越大，制动力矩也会相应增加，从而使车辆更快地停下来。
EHB系统通过电子控制单元（ECU）监测车辆的刹车踏板信号，并根据需要调整制动泵的工作压力，从而实现对制动压力的精确控制。
通过调整制动压力，EHB 系统可以实现不同汽车制动需求的满足，例如紧急制动、防抱死制动等。
制动力矩制动力矩是指制动器在制动过程中产生的扭矩。
它是制动器对车轮施加的制动力矩，也是车辆减速和停车的主要力矩来源。
制动力矩的大小取决于制动压力、制动器特性以及车轮和制动器之间的摩擦系数。
制动力矩的计算公式为：制动力矩 = 制动器有效半径 × 制动压力因此，可以看出制动力矩与制动压力成正比关系。
当制动压力增加时，制动力矩也会相应增加。
影响因素除了制动压力，还有一些其他因素也会影响制动力矩的大小。
这些因素包括制动器参数、制动器摩擦特性、制动器与车轮之间的力矩传递方式等。
1.制动器参数：制动器的设计参数会直接影响到制动力矩的大小。
例如，制动器蹄片的有效半径、制动器摩擦片的材料和面积等都会对制动力矩产生影响。
2.制动器摩擦特性：制动器摩擦特性是制动器的重要性能指标之一。
它描述了制动器在不同压力下的摩擦系数变化规律。
制动器摩擦特性的好坏将直接影响到制动力矩的大小和稳定性。
3.力矩传递方式：制动器与车轮之间的力矩传递方式也会影响制动力矩的大小。
常见的力矩传递方式包括悬挂力矩传递和扭转力矩传递。
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汽车电子液压制动系统
自汽车诞生以来,车辆制动系统在汽车的安全方面就一直扮演着至关重要的角色。
传统汽车制动系统主要由制动踏板、真空助力器、总泵(主缸) 、分泵(轮缸) 、制动鼓(或制动盘) 及管路等构成。
随着机电技术的发展,目前出现了称为“电子液压制动系统”的新技术,已经应用在中高级轿车上
EHB系统主要由制动踏板单元、电子控制单元(ECU)、液压控制单元(HCU)以及一系列的传感器组成。
1．制动踏板单元
包括踏板感觉模拟器、踏板力传感器或／和踏板行程传感器以及制动踏板。
踏板感觉模拟器是EHB系统的重要组成部分，为驾驶员提供与传统制动系统相似的踏板感觉(踏板反力和踏板行程)，使其能够按照自己的习惯和经验进行制动操作。
踏板传感器用于监测驾驶员的操纵意图，一般采用踏板行程传感器，采用踏板力传感器的较少，也有二者同时应用，以提供冗余传感器且可用于故障诊断。
图3为大陆特威斯生产
电子制动踏板单元。
2．液压控制单元(HCU)
制动压力调节装置用于实现车轮增减压操作，图4为大陆特威斯带ECU的EHB的液压控制单元(HCU)。
HCU中一般包括如下几个部分：
独立于制动踏板的液压控制系统一该系统带有由电机、泵和高压蓄能器组成的供能系统，经制动管路和方向控制阀与制动轮缸相连，控制制动液流入／流出制动轮缸，从而实现制动压力控制。
人力驱动的应急制动系统一当伺服系统出现严重故障时，制动液由人力驱动的主缸进入制动轮缸，保证最基本的制动力使车辆减速停车。
平衡阀一同轴的两个制动轮缸之间设置有平衡阀，除需对车轮进行独立制动控制的工况之外，平衡阀均处于断电开启状态，以保证同轴两侧车轮制动力的平衡。
3．传感器
包括轮速传感器、压力传感器和温度传感器，用于监测车轮运动状态、轮缸压力的反馈控制以及不同温度范围的修正控制等。
图5所示为博世公司发布的一种关于EHB系统的专利，系统带有踏板感觉模拟装置，一套采用液压伺服控制的行车制动系统和一套人力操纵的应急制动系统，其中，液压伺服系统控制四个车轮的压力，而人力应急制动系统只能控制两个前轮。
系统共有14个电磁阀，均为二位二通阀。
正常的行车制动中，当制动灯开关被触发时，电控单元判定制动发生，由踏板行程传感器感知驾驶员制动意图，进而通电关闭隔离阀，在人力作用下从制动主缸输出的制动液进入踏板感觉模拟
EHB 的结构和工作原理
电子液压制动系统( Elect ro2Hydraulic BrakeSystem ,简称EHB) 是在
传统的液压制动器基础上发展而来的。
与传统的汽车制动系统有所不同,EHB 以电子元件替代部分机械元件,是一个先进的机电一体化系统。
EHB 用一个综合制动模块取代传统制动器中的压力调节器和ABS 模块。
这个综合的制动模块由电机、泵、蓄电池等部件组成,它可以产生并储存制动压力,可以对4 个车轮的制动力矩进行单独调节。
同时,在EHB 的电子控制系统中设计相应程序,通过操纵电控元件来控制制动力的大小及各轴制动力的分配,可以完全实现ABS 及ASR 等功能。
EHB 的发展和现状
• EHB 是线控制动系统(Brake2by2wire System)的一种类型。
线控制
动系统(简称BBW) 包括EHB和EMB 两种, 其中EMB ( Elect
ro2mechanicalBrake) 称为电子机械制动系统。
如果把EHB 称
为“湿式”的BBW 系统, 那么EMB 就是“干式”的BBW 系统。
两者的
区别在于EMB 不再使用制动液及液压部件,制动力矩完全由安装
在4 个车轮上的电动机驱动执行机构实现。
目前,BBW 系统存在
着是否有高可靠性的安全通信技术,制动随动如何实现,制动失效
如何保护等急需解决的问题,同时也存在着如何更好地降低制造
成本,逐步实现市场化的问题。
EMB 是汽车制动系统未来发展的方向, 而EHB 则是实现这一目标的第一步。
线控制动源于飞机制造工业,随着汽车电子化程度的不断提高,BBW 系统被引入汽车制造领域。
早在1993 年,福特汽车公司就在一款电动汽车上安装了EHB 系统,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB。
目前,奔驰公司新推出的SL500 同样采用了EHB ,是世界上第一辆采用线控制动技术的量产车,它的EHB 技术是由博世公司提供的,也是电子控制制动系统SBC ( Sensot ronic Brake Con2t rol) 的一部
分。
此外,德尔福公司还提出了混合线控制动系统( Hybrid
Brake2by2wire) ,即混合电制动系统, 前轮仍采用传统的液压制动器进行制动,而后轮则用电动制动钳来代替传统的液压制动钳,是EHB 到EMB 的过渡。
EHB 的相对优势
1) EHB 可以提供平稳的停车功能,使停车过程变得平顺柔和,大大提
高了车辆制动舒适性。
2) 整个制动系统结构简单紧凑,省去了传统制动系统中的部分管路
系统及液压阀等部件,且不需要真空助力装置,使整车重量降低,腾出
汽车前部的大量空间,因此,提高了汽车碰撞安全性,同时还使发动机性能得到改善,提高了汽车燃油经济性。
3)取消了部分液压部件而采用模块结构,汽车装配变得更加灵活,维护更加方便,适应汽车未来发展方向。
4) 传统汽车制动系统制动管路长,阀类元件多,制动系统反应慢,安全性较差;而电液制动系统采用踏板模拟器,踏板特性得以改善,有效地缩短了制动响应时间,增加了制动灵敏度,提高了制动安全性。
5) EHB 不仅能缩短制动距离,而且能保持车辆良好的行驶方向稳定性;还能弱化由制动器摩擦片磨损等原因造成的制动效果下降,提高了制动效能。
6) EHB 所需的制动踏板力较小,踏板没有脉冲回振,从而提高了驾驶员的驾乘舒适性。
7) EHB 还具有清干功能,当车辆在湿滑路面上行驶,微弱的制动脉冲可以清干制动片上的水膜,确保制动的充分性。
EHB 的相对不足
相对来讲, EHB 制造成本较高,距离市场化还有很长一段距离; EHB 工作的可靠性相对于传统的制动系统来说,还有待进一步提高; EHB 要比传统的机械制动更容易受到电磁干扰。
电子液压制动系统的应用
电子液压制动系统适用于小轿车、轻卡和
SUV ,有着广阔的市场前景。
然而,由于系统成本
过高,再加上可靠性问题等局限性原因, EHB 在技
术上还没有完全过关,还需要付诸很大的努力才能
完全普及应用。