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对电动汽车真空助力系统进行建模仿真

更新时间 :2021-06-30    浏览次数:0次

对电动汽车真空助力系统进行建模仿真,分析了踏板行程与真空度消耗关系、不同真空度条件下助力器的输出性能关系、真空泵响应是否满足助力器等问题,仿真结果显示,助力器输出力与踏板输入力相协调,符合制动要求。真空泵抽速、启停真空度、罐体大小与真空助力器的需求搭配合理。制动主缸液压压力满足制动强度需求。在连续制动时,真空罐内真空度变化规律性好,每次制动前真空罐真空度环境一致。

1 引言

绝大多数轿车和微型汽车采用真空助力伺服制动系统。国内对汽车真空助力制动系统进行了较多研究。本文搭建了真空泵+真空罐+助力器系统模型,研究踏板行程对真空度消耗的关系,研究不同真空度条件下助力器的输出性能关系,仿真制动系统制动力输出曲线,评价真空泵抽速、启停真空度、真空罐大小是否匹配助力器。

2 制动系统建模

2.1 建模思路

在汽车制动系统中,真空助力器通过三通管与真空助力泵和真空罐相连,为整个制动系统提供负压源。真空泵和真空管的大小直接影响制动系统的制动性能。为此,为研究真空泵性能,搭建了制动系统模型,如图1所示。

图1 制动系统结构图

由于主缸、制动管路和卡钳在制动系统不会产生主动制动力,故可以作为负载,使用弹簧代替而不影响踏板行程。

2.2 建模方法

2.2.1 助力器建模方法

先简化真空助力装置,将真空助力器机械系统简化为推杆总成、内弹簧座、皮碗、阀体(活塞盘)、输出推杆、反馈盘、双助力调节机构等七个部件和四个弹簧部件。然后根据其相互作用关系,用数学模型(质量块和接触)进行搭建重现。使用阀类数学模型构建空气阀座和皮碗之间的空气阀,阀体和皮碗之间的真空阀。使用容腔类数学模型搭建真空室和空气室。

2.2.2 真空泵建模方法

真空泵ECU主要功能是检测真空腔的气压,在-50kpa启动真空泵,-70kpa停止真空泵。故使用逻辑运算回路进行简化。真空泵使用理想抽气泵数学模型进行替代。电机部分采用额定恒转速数学模型替代。

3 建模仿真与结果

3.1 踏板行程与真空度消耗关系

采用C公司X车型的真空助力器和真空罐进行搭建,其中助力器为单膜片单助力比8英寸型号,真空罐的体积为2L。真空罐和真空腔的初始真空度为-66.7kpa。搭建的仿真模型如图2所示。

在30s内从0-300N匀速踩踏板,获得踏板行程与真空罐真空度损失的关系曲线如图3、图4所示。

3.2 真空度与助力器输出性能的关系

在3.1模型的基础上,通过对真空罐加上恒压源,即可标定真空罐和真空腔的真空度。运用变量工具,通过对恒压源设置不同的气压,即可获得不同真空与助力器输出性能曲线

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