ABS液压控制系统压力变化速率的机理研究

初亮 欧阳 张永生 徐明法 晁黎波 卢文博
吉林大学

刘明辉
中国第一汽车集团公司技术中心

【摘要】在研究ABS液压控制系统结构和原理的基础上，对制动压力变化速率进行了理论分析。利用Matlab和AMESim软件平台建立了整车模型和ABS控制策略，并进行联合仿真，验证了液压调节单元的相关部件特性参数对压力变化速率的影响以及高速开关阀控制信号与其临界频率之间的关系。通过台架试验对国外某公司的ABS液压调节单元进行研究，得出了在具体控制周期时PWM信号占空比的有效调节范围。

主题词：ABS 液压控制系统 压力变化 研究

1 前言

作为ABS的重要执行机构，液压控制单元（HCU）在接受电子控制单元的指令后，应能够及时调节制动轮缸压力，因此其性能特性的优劣直接影响液压控制系统轮缸压力控制的效果。压力变化速率是HCU性能特性的重要特征参数。由于HCU的性能特性取决于HCU的物理结构特性以及物理结构特性与控制信号之间的关系，因此研究压力变化速率就必须研究HCU的物理结构特性以及物理结构特性与控制信号之间的关系。

2 ABS液压控制系统的结构和原理

ABS液压控制系统的结构如图1所示。在常规制动初期ABS不工作，主缸中的制动液压经过增压阀进入轮缸进行制动，轮缸中的压力随着踏板深度变化。当ECU根据轮速传感器的信号检测到车轮接近抱死时，ECU发出指令关闭增压阀打开减压阀，于是轮缸中的制动液经过减压阀暂存到低压蓄能器中，同时电机驱动液压泵把低压蓄能器中的制动液经过缓冲室、节流阀分别回到A、B油路中。当轮缸中的压力接近最佳值时，ECU发出指令关闭增压阀，轮缸中的压力保持不变。当轮缸需要增加压力时，ECU发出指令使增压阀和减压阀回到初始状态，主缸中的高压制动液通过增压阀进入轮缸，ABS进入下一个循环。

由图14～图16可知，在同一PWM控制信号周期前提下，占空比与压力变化速率成正比，同时可知，对于高速开关阀的控制，其控制信号占空比的死区和饱和区很大，其有效控制区间根据控制信号的周期有关。在控制信号周期为20ms时，占空比死区为0～10%，饱和区为25%～100%，即有效调节区间为10%～25%；在控制信号周期为40ms时，不论是以5%还是以2.5%的速率增加占空比，其占空比死区为0～5%，饱和区约为25%～100%，即有效调节区间为5%～25%。

6 结束语

a. 对于待设计的HCU，为了得到适当的压力变化速率，高速开关阀控制信号周期必须大于高速开关阀开启与关闭时间之和。

b. 对于待设计的HCU，占空比一定时，压力变化速率与压力差成正比，因此在减压时，液压泵转速越高，排量越大，压力变化速率越大。

c. 对于已确定的HCU，压力变化速率与占空比和压力差成正比，在某个控制循环中压力变化速率只与控制信号占空比成正比。