电子助力制动系统研发
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一
ｋ ·Ｓ 。 ·ｋwk.baidu.com
，
■
：
对 于一 套 固定 的制 动 系统 ，改 变 控 制 策 略 中
的 比例 值 ｋ，即可 改 变 助力 比 ｎ。 当 ｋ＝１，即 当 电
机 推动 主缸 推 杆 与 踏 板 推 杆 同 时 同 步 向 前 运 动
时 ，助力 比为
Ｓ
（４）
骚 赶
图 ５ 踏板感觉 曲线
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉＢｏｏｓｔｅｒ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｔｏ ｂｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｒｅｇｅｎｅｒａ． ｔｉｖｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）ａｎｄ ｈｙｂｒ ｉｄ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＨＥＶｓ）．Ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ
减 速度／ｇ
１
＼ 一 ／ ／
２．２ 踏 板 力补偿
当进行 制 动 能 量 回收 时 ，一 方 面 为 了满 足 驾 驶 员 的制动 意 图 ，液 压 力 会 随着 再 生 制 动 力 的 变
ＡＦ。 ＝卸 ·Ｓ 。＝ｋ。ｚｌｌ·ｋ。
（１）
ＡＦｉ ＝ａｐ ·Ｓ ＋（ｋ一１）ｚｉｌ·ｋ２
（２）
式 中 ：△ 为主 缸液 压力 变 化 ；Ｓ Ｓ 为主 缸和 液压
补 偿 腔横 截 面 积 ；ｋ。 为 主缸 后 面部 分 制 动 系 统 的
等 效 刚度 。
由式可 得助 力 比
Ｆ。 ｔ
电 子助 力制 动 系 统研 发
刘广 宇 方 恩 朱 宗云 （上海汽车集团股份有限公司技术中心。上海 ２０１８０４）
【摘要】 提出一套智能电子助力（ｉＢｏｏｓｔｅｒ）制动系统，与电动汽车的再生制动系统相协调，实现制动能量
回收的最大化 。该 电子助力制动 系统以电机作为助力源 ，摒 弃了传统制动系统的真空助力器 。通过 弹簧和液压 力 的协 同作 用 ，实现踏板力 的反馈 。文章对该 系统 的主要构 成结构进 行介绍 ，结合 仿真 和台架试 验验证 了其可 行 性 。
【关键词】 ｉＢｏｏｓｔｅｒ 制动系统 电动汽车
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１６．０１．０３
０ 引 言
由于 电动 汽 车 装 有 大 功 率 驱 动 电机 ，可 以在 制动 时 回收 制 动 能 量 … ，大 大 增 加 汽 车 的 续 航 里 程 。制 动能 量 回收 系统 可 以 大 大 提 高 电动 汽 车 的燃 油经济 性 ，根据 电机 大小 不 一 ，增 幅在 ２０％ ～ ５０％之 间 ＿４ Ｊ。制 动时 可 回 收 的制 动 能 量 大小 是 随着 时 间而 改变 的 ，同时 与 车辆 当前 的状 态 （车速 等 ）相 关 ，因此 ，需 要 一 套 液 压 可 精 确 调 节 的 制 动 系统 与 能量 回收 系 统 配合 ，共 同实 现 驾 驶 员 的制 动意 图 （见 图 １）。
图 ４ ｉＢｏｏｓｔｅｒ工 作 原 理 示 意 图
的 ，ｉＢｏｏｓｔｅｒ系统 的助力 比是 随着 控 制 策 略 的 改 变
而 改变 的 。假设 踏板 推 杆 向前移 动 △Ｚ时 ，主 缸 推
杆 在 电机 作 用 下 向前 移 动 了 ｋ·Ａｌ。则 主 缸 推杆
和踏板 推杆 的力 分别 变化 了
ｂｏｏｓｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ，ｏｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｍ ａｓｔｅｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｓｐｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ， ｐｅｄａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ／ｔｅｓｔｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．
收 稿 日期 ：２０１５—１０—２９ 上 海 汽 车 ２０１６．Ｏ１
回收 时对 踏板感 觉 的补 偿 。踏 板 推 杆处 的模 拟 弹 簧 （刚 度 ｋ ），用 来 模 拟 踏 板 感 觉 曲线 的 ０一Ａ— Ｂ，０～Ａ 由预 紧力 实 现 ，Ａ～Ｂ段 则 由模 拟 弹 簧 的 刚度模 拟 。
近几 年 ，各 大 汽 车及 零 部 件 厂 商 相 继 推 出 了 相似 的电子液 压制 动 系统 ，摒弃 真 空 助力 器 ，同时 能与 制动 能量 回收系 统 协调 工 作 。 日本 丰 田公 司 的 ＥＣＢ电子 液压 制 动 系 统 最 初 应 用 于 ２００１年 上 市 的 Ｅｓｔｉｍａ混 合 动 力 厢式 车上 Ｊ，美 国天 合 汽 车 公 司 在 ２００９ 年 研 发 了 ＳＣＢ 电 子 液 压 制 动 系 统 ’ ，２０１２年 德 国博 世公 司在 ＥＳＰ ＨＥＶ制 动 系 统 的基 础 上 推 出 了全 新 的 ＨＡＳ ＨＥＶ 电子 液 压 制 动系统 Ｊ。这 些 电子液 压 制 动 系统 都利 用 了电 动 泵 、高压 蓄能 器 、踏 板模 拟器 和 电磁 阀 ，系 统 结 构 复 杂 ，安全 性低 ，价格 昂贵 。
制 动系统 需 要满 足 两 个 功能 ：制 动 车 辆 减 速 ； 提 供 驾驶 员反 馈力 。传 统 制动 系 统 中 两个 功 能 相 互 耦合 ，驾 驶员 对 踏板 位 移 、踏 板 力 和 制动 减 速 度 之 间 的关 系 已经 形 成 了一 定 的 “惯 性 ”，如果 直 接
在传 统制 动 系 统 上 叠 加 能 量 回 收 系统 ，就 会 造 成 真实 的制 动 减 速 度 与 驾 驶 员 意 图 不符 ，给 驾 驶 员 带来 极差 的 驾驶 感 觉 。 因此 ，为 了实 现 制 动 能 量 回收 的最 大化 ，不仅 需 要 制 动液 压 精 确 可控 ，还 需 要设 计合 理 的踏板感 觉 反馈 。
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图 ５ 踏板感觉 曲线
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉＢｏｏｓｔｅｒ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｔｏ ｂｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｒｅｇｅｎｅｒａ． ｔｉｖｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）ａｎｄ ｈｙｂｒ ｉｄ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＨＥＶｓ）．Ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ
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当进行 制 动 能 量 回收 时 ，一 方 面 为 了满 足 驾 驶 员 的制动 意 图 ，液 压 力 会 随着 再 生 制 动 力 的 变
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式 中 ：△ 为主 缸液 压力 变 化 ；Ｓ Ｓ 为主 缸和 液压
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由式可 得助 力 比
Ｆ。 ｔ
电 子助 力制 动 系 统研 发
刘广 宇 方 恩 朱 宗云 （上海汽车集团股份有限公司技术中心。上海 ２０１８０４）
【摘要】 提出一套智能电子助力（ｉＢｏｏｓｔｅｒ）制动系统，与电动汽车的再生制动系统相协调，实现制动能量
回收的最大化 。该 电子助力制动 系统以电机作为助力源 ，摒 弃了传统制动系统的真空助力器 。通过 弹簧和液压 力 的协 同作 用 ，实现踏板力 的反馈 。文章对该 系统 的主要构 成结构进 行介绍 ，结合 仿真 和台架试 验验证 了其可 行 性 。
【关键词】 ｉＢｏｏｓｔｅｒ 制动系统 电动汽车
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１６．０１．０３
０ 引 言
由于 电动 汽 车 装 有 大 功 率 驱 动 电机 ，可 以在 制动 时 回收 制 动 能 量 … ，大 大 增 加 汽 车 的 续 航 里 程 。制 动能 量 回收 系统 可 以 大 大 提 高 电动 汽 车 的燃 油经济 性 ，根据 电机 大小 不 一 ，增 幅在 ２０％ ～ ５０％之 间 ＿４ Ｊ。制 动时 可 回 收 的制 动 能 量 大小 是 随着 时 间而 改变 的 ，同时 与 车辆 当前 的状 态 （车速 等 ）相 关 ，因此 ，需 要 一 套 液 压 可 精 确 调 节 的 制 动 系统 与 能量 回收 系 统 配合 ，共 同实 现 驾 驶 员 的制 动意 图 （见 图 １）。
图 ４ ｉＢｏｏｓｔｅｒ工 作 原 理 示 意 图
的 ，ｉＢｏｏｓｔｅｒ系统 的助力 比是 随着 控 制 策 略 的 改 变
而 改变 的 。假设 踏板 推 杆 向前移 动 △Ｚ时 ，主 缸 推
杆 在 电机 作 用 下 向前 移 动 了 ｋ·Ａｌ。则 主 缸 推杆
和踏板 推杆 的力 分别 变化 了
ｂｏｏｓｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ，ｏｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｍ ａｓｔｅｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｓｐｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ， ｐｅｄａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ／ｔｅｓｔｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．
收 稿 日期 ：２０１５—１０—２９ 上 海 汽 车 ２０１６．Ｏ１
回收 时对 踏板感 觉 的补 偿 。踏 板 推 杆处 的模 拟 弹 簧 （刚 度 ｋ ），用 来 模 拟 踏 板 感 觉 曲线 的 ０一Ａ— Ｂ，０～Ａ 由预 紧力 实 现 ，Ａ～Ｂ段 则 由模 拟 弹 簧 的 刚度模 拟 。
近几 年 ，各 大 汽 车及 零 部 件 厂 商 相 继 推 出 了 相似 的电子液 压制 动 系统 ，摒弃 真 空 助力 器 ，同时 能与 制动 能量 回收系 统 协调 工 作 。 日本 丰 田公 司 的 ＥＣＢ电子 液压 制 动 系 统 最 初 应 用 于 ２００１年 上 市 的 Ｅｓｔｉｍａ混 合 动 力 厢式 车上 Ｊ，美 国天 合 汽 车 公 司 在 ２００９ 年 研 发 了 ＳＣＢ 电 子 液 压 制 动 系 统 ’ ，２０１２年 德 国博 世公 司在 ＥＳＰ ＨＥＶ制 动 系 统 的基 础 上 推 出 了全 新 的 ＨＡＳ ＨＥＶ 电子 液 压 制 动系统 Ｊ。这 些 电子液 压 制 动 系统 都利 用 了电 动 泵 、高压 蓄能 器 、踏 板模 拟器 和 电磁 阀 ，系 统 结 构 复 杂 ，安全 性低 ，价格 昂贵 。
制 动系统 需 要满 足 两 个 功能 ：制 动 车 辆 减 速 ； 提 供 驾驶 员反 馈力 。传 统 制动 系 统 中 两个 功 能 相 互 耦合 ，驾 驶员 对 踏板 位 移 、踏 板 力 和 制动 减 速 度 之 间 的关 系 已经 形 成 了一 定 的 “惯 性 ”，如果 直 接
在传 统制 动 系 统 上 叠 加 能 量 回 收 系统 ，就 会 造 成 真实 的制 动 减 速 度 与 驾 驶 员 意 图 不符 ，给 驾 驶 员 带来 极差 的 驾驶 感 觉 。 因此 ，为 了实 现 制 动 能 量 回收 的最 大化 ，不仅 需 要 制 动液 压 精 确 可控 ，还 需 要设 计合 理 的踏板感 觉 反馈 。