越野车ESP液压系统动态特性研究

　　汽车电子稳定性程序（Electronic Stability Program，ESP）是改善汽车行驶性能的一种控制系统。因为ESP能较大提升车辆的主动安全水平，其在乘用车上的装备量近些年急剧增加，而越野车由于自身结构和技术参数与乘用车差别较大，其底盘高、质心位置高且偏向车身中部的特点使得其行驶稳定性不易控制。目前，国内外学者对乘用车ESP进行了广泛的研究，而对越野车ESP的研究较少，随着越野车市场的迅猛发展，人们对越野车的操纵稳定性和安全性的要求越来越高，因此越野车ESP有广阔的发展空间[1]。

　　ESP主要由液压系统、传感器和ECU组成，其工作性能和控制品质不仅与传感器和ECU的控制逻辑有关，而且还与其液压系统的动态特性紧密相连。ESP液压系统作为执行机构，是一个在短时间内完成动态响应的高速响应系统，为保证ESP的工作可靠性和控制精度，而进行其液压系统动态特性的研究是十分必要的[2]。

　　1 ESP液压系统模型的建立

　　1.1 ESP液压系统结构及工作原理

　　某典型ESP液压系统结构如图1所示[3]，主要包含：制动主缸、制动轮缸、液压调节器。ESP含有3种制动状态：被动制动、半主动制动、全主动制动。其中全主动制动状态是在车辆处于不稳定状况，驾驶员未踩下制动踏板，ESP检测到此时车辆所处的状态，将转换阀（USV）关闭，高压开关阀（HSV）打开，电动机驱动回液柱塞泵（PE）转动，液压介质从制动主缸（和低压蓄能器AC）经高压开关阀（HSV）进入回液柱塞泵（PE），压力升高后经高压阻尼器和进液阀（EV）进入制动轮缸，产生足够的制动压力。高压阻尼器可减弱油压脉动。当车辆恢复到稳定行驶状态后，排液阀（AV）打开，过高压力的液压介质经排液阀（AV）流入低压蓄能器（AC），此时低压蓄能器的液压介质成为ESP下一次增压的油源。在新的增压过程中，液压介质在回液柱塞泵（PE）的驱动下，从低压蓄能器（AC）出发通过高压阻尼器，进液阀（EV）再次进入制动轮缸。如此的增减压循环直至系统退出ESP模式。

　　1.2 ESP液压系统数学模型的建立

　　根据流体力学相关理论，建立ESP液压系统主要模块的数学模型，为ESP动态特性分析提供理论支撑[4]。

　　1.2.1 油泵模型

　　油泵模型是预压单元中预压泵和回液柱塞泵模型，输出量为流量，输入量为压力。定义预压泵和回液柱塞泵的排量和驱动电机的转速，并将液压介质和机械损失等对系统的影响忽略，得出其数学模型为：

　　式中：q为油泵输出流量，L/min；V为油泵排量，cc/r；n为驱动电机转速，r/min；E为制动液体积模量，bar；Pin为油泵入口端压力，bar；Pout为油泵出口端压力，bar；a为油泵压力因子。