基于AMESim的汽车ESP液压控制系统建模与分析

　　ESP (Electronic Stability Program)是在汽车制动防抱死系统和牵引力控制系统的基础上加入了主动横摆控制系统构成的,对保证汽车行驶过程中的稳定性与安全性具有重要的意义 [1]。ESP的液压控制系统由多个液压元件组成,在电子控制单元的驱动下协同工作,根据汽车的不同行驶工况对不同的车轮施加相应的液压制动力。目前,国 内生产的车辆所配置的ESP还依赖于进口,其国产化试制工作正在展开,为缩短液压控制系统的研发周期,避免过多的试制品试验,需要建立完整的系统模型,为 设计人员提供相应的理论依据。

　　1 模型组成与工作原理

　　ESP液压控制系统的组成如图1所示,在液压控制单元4中共有十二个电磁阀接收电子控制单元的控制信号。在ESP工作过程中,汽车根据各传感器 (轮速传感器、压力传感器、横摆角速度传感器、转向角传感器和侧向加速度传感器)所采集到的信号分析整车的运动状态,并通过内部算法对相应车轮进行控制。

　　液压控制系统的工作原理如下:在系统进入ESP工作模式后,限压阀8立刻从常通状态转变为限压状态,吸入阀7打开,制动液在预压泵3的作用下通 过吸入阀7、回油泵10进入阻尼器9,在此减弱了油压脉动后通过增压阀13进入轮缸15,推动轮缸15中的活塞,压紧摩擦片进行制动;当制动达到一定强度 时,增压阀13和吸入阀7关闭,减压阀14打开,轮缸15中的高压制动液通过减压阀14进入蓄能器12,此时的蓄能器12成为了下一次增压的油源;在新的 增压过程中,制动液在回油泵10的作用下,从蓄能器12出发通过阻尼器9,增压阀13再次进入轮缸15。如此的增减压循环直至系统退出ESP模式。

　　出于汽车安全性的需要, ESP液压控制系统为一个高速响应系统,各电磁阀的动态响应均在3ms以内完成,所以了解系统的动态特性尤为重要。AMESim是法国IMAGINE SA公司所开发的软件平台,包含了很多适合于仿真动态特性的液压模块,而且在AMES-mi /Demo中提供了典型的轮缸模型,其它液压单元均由单一模块即可实现其功能。搭建模型时需按照如下步骤进行:

　　①将各对应模块按照原理图连接好;

　　②每个模块可以有多种类型,有的较为理想化,有的则考虑很多影响因素,按需要选择合适的模型[2];

　　③定义全局性液压参数,如制动液的体积模量、密度、动力黏度和工作温度等;

　　④定义各个液压元件的关键尺寸与内部参数;

　　⑤运算模型并进行结果分析。

　　步骤④与⑤循环进行,直至得到满意的仿真结果,此时的各液压元件的尺寸与参数便可作为设计和匹配液压控制系统的参考。

　　2 主要模块数学模型的建立