CN111923883A - 一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法和***,根据整车在一定减速度下的动态轴荷转移,来计算前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,从而计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估;在Amesim中搭建制动***液压模型,通过电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算泵的流量;通过计算电磁阀两端压差和制动管路的长度来计算获取进入到制动器内制动液体积来计算制动器轮缸压力;通过制动器轮缸压力迭代计算获得TTL的仿真曲线:将上一步长通过步骤S3计算的制动器轮缸压力作为下一步长的压力差输入,通过不断迭代计算获得TTL的仿真曲线,用于制动***的匹配分析。
Description
技术领域
本发明属于汽车安全技术领域,涉及一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法和***.
背景技术
随着智能驾驶的普及,越来越多的乘用车配备了主动制动(AEB)功能来提升驾驶安全性,而评价AEB功能的一个重要指标是车辆抱死时间TTL(Time to lock),为接收主动制动减速度请求后制动电控***进行主动增压制动使整车达到最大减速度(高附路面的最大减速度约为10m/s2)的时间,为提升安全性需求该时间低于500ms。目前现有的制动***匹配方法仅考虑了驾驶员制动踏板感觉及国标强制法规等并未考虑AEB电控功能性能目标。
图1为某制动***匹配分析方法和***,该方法仅考虑了驾驶员的制动真空助力器输入输出特性得到管路压力,再进行简单计算得到制动力矩,根据整车模型得到踏板力与减速度关系,本身计算并未考虑EBD等电控***对制动器压力的控制,也未考虑主动制动工况下ECS单元方案的选型,无法实现TTL匹配分析,指导电控***硬件方案选型。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题,本发明提供一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法和***,根据整车车轴荷和质心,计算动态轴荷,在高附路面上计算抱死制动力矩,在传统的制动***匹配基础上得出制动器抱死压力,此为目标压力,考虑ESC液压单元的柱塞泵和电磁阀结构,制动液特性、硬管长度和沿程压力损失等影响因素,通过制动回路中的制动液流量计算得出达到目标压力所需时间。并与目标TTL进行比较,从而指导制动***的基础制动部件及电控***方案选型,从而实现***目标到零部件设计方案的分解,在设计初期尽量发现和排除***问题,以减少后期试验改进的成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
作为本发明的一方面,提供一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法,包括以下步骤:
S1、根据整车在一定减速度下的动态轴荷转移,来计算前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,从而计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估;
S2、在Amesim中搭建制动***液压模型,通过电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算泵的流量;
S3、通过计算电磁阀两端压差和制动管路的长度来计算获取进入到制动器内制动液体积来计算制动器轮缸压力;
S4、通过制动器轮缸压力迭代计算获得TTL的仿真曲线:将上一步长通过步骤S3计算的制动器轮缸压力作为下一步长的压力差输入,通过不断迭代计算获得TTL的仿真曲线,用于制动***的匹配分析。
进一步地,所述步骤S1具体包括:
汽车在水平路面上直线制动时,在减速度α情况下制动的前后轴垂直载荷为Rf和Rr:
其中:Rf为动态前轴轴荷,Rr为动态后轴荷,α为制动减速度,W为整车重量;
制动过程中相对于静止时的重量,产生了αWH/L的载荷转移;
通过受力分析预估前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估。
进一步地,所述步骤S2具体包括:
在Amesim中搭建制动***液压模型,其中进油泵为柱塞泵,由电机带动偏心轮来驱动柱塞泵,柱塞在轴线方向的位移为:
其中:s为柱塞在轴线方向的位移,r为偏心轮半径,e为偏心轮偏心量,θ为偏心轮转动角度;
泵的流量计算公式:
其中:Qb为油泵输出流量,Vb为油泵流量,Sm为电机转速,Pbin为油泵入口端压力,Pbout为油泵出口端压力,a为油泵压力因子;
电磁阀的流量计算:
其中:Q为液压介质流量,Cqmax为最大流量系数,ρ为液压液密度,ΔP为电磁阀两端压力差,A为节流孔截面积,λe为液压介质流动雷诺数,χ为节流孔湿周长度,η为液压介质动力粘度;
制动管路的流量计算:
其中:PP为管路中液压,t为时间,EPF为制动液和管路的有效体积模量, AP为管路的横截面积,QP为管路中流量,xp为管路长度。
进一步地,所述步骤S3具体包括:
在实车上断开软管与硬管连接处,将制动钳和软管保证实车连接状态接入台架实测制动器及软管所需液量数据,通过对步骤S2中的电磁阀流量积分得到所需制动液液量,再对以上前后制动器所需制动液液量map插值得到压力值,实现制动器轮缸压力计算。
作为本发明的另一方面,提供一种制动***匹配分析***,包括:
抱死压力评估模块,用于根据整车参数、轮胎滚动半径和制动减速度来得到制动抱死压力;
动力源模块,用于由电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算得到泵的流量;
传输介质模块,用于评估流经电磁阀和硬管内制动液流量;
液压源模块,用于评估ESC主动增压时吸入制动液液流量;
负载模块,用于通过制动器所需液量获得建立的轮缸压力。
进一步地,在所述抱死压力评估模块中,使用Python搭建用于人机交互的用户界面。
本发明具有以下有益效果:
本发明从提升整车主动制动的TTL角度出发,使用Python搭建用于人机交互的用户界面,方便用户输入整车及制动***参数,在Amesim中搭建主动制动所需的各子部件的仿真模型,通过分析达到制动抱死压力的时间来实现主动制动性能集成分析,同时可用于车辆防抱死(ABS)等制动电控控制。
附图说明
图1为现有制动***匹配分析方法流程图;
图2为本发明考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法流程图;
图3所示为本发明所述主动制动工作过程原理示意图;
图4所示为本发明的制动***匹配分析***的结构图;
图5所示为本发明的主动制动的TTL分析结果。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案:
如图2所示,本发明提供一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法,包括以下步骤:
S1、根据整车在一定减速度下的动态轴荷转移,来计算前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,从而计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估:
汽车在水平路面上直线制动时的受力情况如图3所示,在减速度α情况下制动时的前后轴垂直载荷为Rf和Rr:
其中:Rf为动态前轴轴荷,Rr为动态后轴荷,α为制动减速度,W为整车重量。
制动过程中相对于静止时的重量,产生了αWH/L的载荷转移。通过此受力分析可以预估前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,从而计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估。
S2、在Amesim中搭建制动***液压模型,通过电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算泵的流量:
根据主缸、制动硬管、进油泵、电磁阀的物理结构和制动器特性在Amesim 中搭建制动***液压模型,其中进油泵为柱塞泵,由电机带动偏心轮来驱动柱塞泵,柱塞在轴线方向的位移为:
其中:s为柱塞在轴线方向的位移,r为偏心轮半径,e为偏心轮偏心量,θ为偏心轮转动角度。
泵的流量计算公式:
其中:Qb-油泵输出流量,Vb-油泵流量,Sm-电机转速,Pbin-油泵入口端压力, Pbout-油泵出口端压力,a-油泵压力因子。
电磁阀的流量计算:
其中:Q-液压介质流量,Cqmax-最大流量系数,ρ-液压液密度,ΔP-电磁阀两端压力差,A-节流孔截面积,λe-液压介质流动雷诺数,χ-节流孔湿周长度,η- 液压介质动力粘度。
制动管路的流量计算:
其中:PP-管路中液压,t-时间,EPF-制动液和管路的有效体积模量,AP-管路的横截面积,QP-管路中流量,xp-管路长度。
S3、通过计算电磁阀两端压差和制动管路的长度来计算获取进入到制动器内制动液体积来计算制动器压力:
在实车上断开软管与硬管连接处,将制动钳和软管保证实车连接状态接入台架实测制动器及软管所需液量数据,通过对步骤S2中的电磁阀流量积分得到所需制动液液量(制动液体积),再对以上前后制动器所需制动液液量map插值得到压力,实现制动器轮缸压力计算。
S4、通过制动器轮缸压力迭代计算获得TTL的仿真曲线:将上一步长通过步骤S3计算的制动器轮缸压力作为下一步长的压力差输入,通过不断迭代计算获得TTL的仿真曲线,用于制动***的匹配分析。
本发明同时提供一种制动***匹配分析***,包括:
抱死压力评估模块,用于根据整车参数、轮胎滚动半径和制动减速度来得到制动抱死压力;
动力源模块,用于由电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算得到泵的流量;
传输介质模块,用于评估流经电磁阀和硬管内制动液流量,由于后轮抱死压力通常低于前轮抱死压力,需要在后轮压力达到目标压力时,关闭后轮进油阀,来实现保压,同时可以提高前轮建压梯度;
液压源模块,用于评估ESC主动增压时吸入制动液液流量,主缸出油口具有一定节流作用;
负载模块,用于通过制动器所需液量获得建立的轮缸压力。
实施例
一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析***,其搭建过程及工作原理为:
S1、整车在高附路面(附着系数μ=1)制动过程中计算动态轴荷转移,见图 3,此时轮胎纵向制动力等于轴荷,考虑轮胎滚动半径计算获得车轮抱死制动力矩,通过轮边制动器参数评估抱死压力,此为目标压力。
S2、图4为主动制动过程原理图,以前右轮(RF)轮制动为例;高压阀1开启,转换阀2关闭,进油阀8关闭,进油阀9开启,出油阀15关闭,电机液压泵工作,制动液从助力器储油罐18经过主缸19依次流入高压阀1、液压泵5、进油阀9,进入RF制动轮缸。
S3、使用Python搭建用于人机交互的用户界面,方便用户输入整车及制动***参数,制动器参数包含有效半径、缸径、摩擦系数和制动器所需液量等。管路参数包含制动硬管长度、管路内径、壁厚和材料杨氏模量。
S4、整车供电额定电压12.5V,在该电压下对ESC液压单元的电机供电,电机转速特性作为***集成仿真的输入。
S5、液压源模块:制动主缸与储液罐储存制动液,为液压源,由于主缸内制动液容量影响制动液的压缩性,主缸的出油口及进油口为薄壁节流口,节流效应及制动液的可压缩性为该模块中需要考虑的影响因素。
S6、动力源模块:通过ESC液压单元中液压泵的排量、电机转速,考虑制动液在不同压力下的密度,忽略机械损失及泄露来计算液压泵的流量。
S7、传输介质模块:主动制动工况下,ESC液压单元中高压阀和进油阀在增压过程中起到流量控制作用。通过电磁阀输入端与输出端的压力差来计算电磁阀流量,此过程中使用迭代计算来完成。硬管的需液量较小,其沿程压力损失影响相应建压时间,需要在分析中考虑。
由于后轮抱死压力通常低于前轮抱死压力,需要在后轮压力达到目标压力时,关闭后轮进油阀,来实现保压,同时可以提高前轮建压梯度。
S8、负载模块:首先实测制动器+软管所需液量数据,通过对S7中的电磁阀流量积分得到所需液量,再对以上前后制动器所需液量map插值得到压力,实现制动器压力评估模块。
Claims (6)
1.一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据整车在一定减速度下的动态轴荷转移,来计算前后轴抱死所需制动力矩,通过制动器参数,从而计算得到抱死压力,完成整车制动抱死压力评估;
S2、在Amesim中搭建制动***液压模型,通过电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算泵的流量;
S3、通过计算电磁阀两端压差和制动管路的长度来计算获取进入到制动器内制动液体积来计算制动器轮缸压力;
S4、通过制动器轮缸压力迭代计算获得TTL的仿真曲线:将上一步长通过步骤S3计算的制动器轮缸压力作为下一步长的压力差输入,通过不断迭代计算获得TTL的仿真曲线,用于制动***的匹配分析。
3.如权利要求1所述的一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
在Amesim中搭建制动***液压模型,其中进油泵为柱塞泵,由电机带动偏心轮来驱动柱塞泵,柱塞在轴线方向的位移为:
其中:s为柱塞在轴线方向的位移,r为偏心轮半径,e为偏心轮偏心量,θ为偏心轮转动角度;
泵的流量计算公式:
其中:Qb为油泵输出流量,Vb为油泵流量,Sm为电机转速,Pbin为油泵入口端压力,Pbout为油泵出口端压力,a为油泵压力因子;
电磁阀的流量计算:
其中:Q为液压介质流量,Cqmax为最大流量系数,ρ为液压液密度,ΔP为电磁阀两端压力差,A为节流孔截面积,λe为液压介质流动雷诺数,χ为节流孔湿周长度,η为液压介质动力粘度;
制动管路的流量计算:
其中:PP为管路中液压,t为时间,EPF为制动液和管路的有效体积模量,AP为管路的横截面积,QP为管路中流量,xp为管路长度。
4.如权利要求1所述的一种考虑主动制动功能的制动***匹配分析方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
在实车上断开软管与硬管连接处,将制动钳和软管保证实车连接状态接入台架实测制动器及软管所需液量数据,通过对步骤S2中的电磁阀流量积分得到所需制动液液量,再对以上前后制动器所需制动液液量map插值得到压力值,实现制动器轮缸压力计算。
5.一种制动***匹配分析***,其特征在于,包括:
抱死压力评估模块,用于根据整车参数、轮胎滚动半径和制动减速度来得到制动抱死压力;
动力源模块,用于由电机转速、偏心轮和柱塞位移来计算得到泵的流量;
传输介质模块,用于评估流经电磁阀和硬管内制动液流量;
液压源模块,用于评估ESC主动增压时吸入制动液液流量;
负载模块,用于通过制动器所需液量获得建立的轮缸压力。
6.如权利要求5所述的一种制动***匹配分析***,其特征在于,在所述抱死压力评估模块中,使用Python搭建用于人机交互的用户界面。
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