汽车ESP液压系统动态特性研究

汽车ESP液压系统是由多个液压元件组成,各液压元件在ECU的驱动下协同工作,根据汽车的不同行驶工况对车轮施加相应的液压制动力,实行车辆的主动干预。作为汽车ESP系统的执行机构,液压系统是一个高速响应系统,各液压控制阀的动态响应均在短时间内完成,其动态特性直接影响ESP系统控制品质的好坏和工作性能的可靠性。在课题组已对汽车ESP系统控制逻辑进行了相关工作基础上,论文针对汽车ESP液压系统动态特性进行研究。论文所做工作同时也是重庆市科技攻关项目(NO.8365):“汽车、摩托车ABS系统动态模拟实验平台关键技术研究”研究内容的延续。 论文以某ESP液压系统为研究对象,分析ESP液压系统的结构和工作原理。在此基础上,基于AMESim软件,建立包括液压单元、带预压单元的主缸和制动轮缸的ESP液压系统模型。运用流体力学相关理论建立了描述系统主要液压元件动态性能的数学模型,包括节流器、液压控制阀、蓄能器及回油泵数学模型,为ESP液压系统动态性能仿真分析和液压单元设计提供理论依据。 根据动态特性设计理论,提出了汽车ESP液压系统动态特性设计指标。基于AMESim液压系统模型,模拟实际ESP工作过程,进行动态特性仿真分析,得到了轮缸的压力、流量、体积变化曲线,蓄能器、回油泵特征参数以及液压控制阀相关参量变化曲线。仿真结果较好的反映了液压系统实际工作特性。并依据液压系统动态特性设计指标,对影响动态特性的6个关键因素(液压控制阀截流面积、回油泵排量、低压蓄能器、预压单元及液压介质和轮缸)进行了仿真分析。仿真结果表明,液压系统各元件协同工作,各因素对系统动态特性有重要的影响且各因素间存在耦合关系,液压系统参数应该考虑合理的匹配设计。 依据汽车系统动力学相关理论,建立了非线性轮胎模型、七自由度四轮整车模型以及汽车参考模型,提出了基于横摆角速度反馈控制的控制逻辑,并采用了单独制动外前轮和内后轮方案实现车辆的稳定性控制。利用AMESim和Simulink的接口技术,实现ESP液压系统模型与ESP动力学模型及ESP控制逻辑的连接,进行联合仿真,对液压系统与整车实现匹配分析。针对不同特征参数进行匹配分析,并拟定了一套适合本文研究车辆的液压系统参数;在不同行驶工况下,对拟定参数进行液压系统与整车的匹配验证。仿真结果表明,拟定参数的液压系统与整车有较好的匹配性,用于车辆稳定性控制可有效地消除实际横摆角速度与参考横摆角速度的误差,实现车辆的侧向稳定性。