典型汽車集成制動系統(tǒng)的結構分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u13407典型汽車集成制動系統(tǒng)的結構分析概述 175621.1集成電液制動系統(tǒng)的目標功能與設計要求 110961.2主流集成電液制動系統(tǒng)的典型方案對比及確定 1236131.1.1電機種類的選擇 158861.1.2傳動機構的選擇 2105721.3液壓集成塊的設計 2192961.4集成電液制動系統(tǒng)的基本原理及分析 21.1集成電液制動系統(tǒng)的目標功能與設計要求集成制動系統(tǒng)作為制動系統(tǒng)的一種，要求做到響應快、建壓快且制動壓力要滿足設計要求；從安全性上考慮，要存在冗余設計，即電機失效時有備用的制動系統(tǒng)；從節(jié)能環(huán)保的角度考慮，要求集成制動系統(tǒng)能與制動能量回收系統(tǒng)匹配；同時為了保證駕駛員駕駛時具有一定路感，要求設計的集成制動系統(tǒng)中要有踏板力模擬裝置。因此對其提出以下幾點設計要求：要求所設計的集成制動系統(tǒng)能在150ms內建立不低于160bar的制動壓力；采用電機驅動，取消對真空源的依賴；能實現(xiàn)制動備份，當電機故障失效時能恢復傳統(tǒng)汽車的制動方式，保證制動系統(tǒng)的安全性；需要設計踏板力模擬裝置，來保證駕駛員在行駛過程中具有一定路感；設計中采用的零部件盡可能少，盡量使結構緊湊并做到輕量化，以減少能耗，實現(xiàn)節(jié)能。1.2主流集成電液制動系統(tǒng)的典型方案對比及確定1.1.1電機種類的選擇目前市面上的集成制動系統(tǒng)電機大多數(shù)采用無刷直流電機或永磁同步電機。博世的IPB選用的是永磁同步電機，這種電機雖然重量輕、體積小、效率高，但是它難控制、成本高、起動困難；而博世的iBooster和大陸的MKC1選用的都是直流無刷電機，直流無刷電機成本低、結構簡單、沒有磨損，這種電機性能可靠、體積小、壽命相對較高、效率高，但是低速起動時會產生輕微振動的現(xiàn)象，控制精度稍低?？紤]到本次設計選用的電機需要滿足性能可靠、壽命長等特點，故選用無刷直流電機。1.1.2傳動機構的選擇傳動機構主要包含運動轉換機構與減速機構。電機若想驅動活塞實現(xiàn)往復運動，必須要將電機的轉動轉換為活塞的平動，因此需要一種運動轉換機構。iBooster1.0采用的是齒輪齒條機構，iBooster1.0采用的是螺母螺桿機構，而大陸的MKC1以及LSP的IBS采用的均是滾珠絲杠機構。齒輪齒條機構可以承載的力大，成本低，但是傳動效率低，且對安裝精度有很高的要求，如果安裝精度差則會增大噪聲，加快磨損，壽命降低；螺母螺桿雖然傳動平穩(wěn)但是也存在效率低、壽命短、磨損大等問題；而滾珠絲杠機構由于絲杠與螺母之間的滾珠的存在，能將滑動摩擦轉換為滾動摩擦，故其傳動效率很高，而且使用滾珠絲杠機構可以實現(xiàn)微進給，能消除軸向間隙，實現(xiàn)精準控制，雖然其成本相對較高，但是從性能方面綜合考慮，選擇滾珠絲杠機構作為本次設計中的運動轉換機構。市面上的主流減速機構一般可以分為蝸輪蝸桿減速機構、齒輪減速機構以及行星齒輪減速機構三種，但是無論使用哪種減速機構，都會有一定的能量損失，參考大陸MKC1的結構，最終決定不采用減速機構，直接利用直流無刷電機驅動滾珠絲杠機構，實現(xiàn)力的傳遞。1.3液壓集成塊的設計本次設計中，將制動主缸、踏板力模擬器缸以及各閥體的座孔、油路等全部集成到液壓控制單元HCU（HydraulicControlUnit）中，本次設計不對電路部分進行設計，只針對其機械結構，即液壓集成塊進行設計。液壓塊作為載體，需要在上面安裝電磁閥、壓力傳感器等原件，因此對液壓集成塊主要進行孔的設計。主要包含的孔有三類，分別是：主缸、踏板模擬器缸等缸體孔、油孔、以及用于連接或安裝傳感器等元件的安裝孔，具體設計內容將在后文詳細論證。1.4集成電液制動系統(tǒng)的基本原理及分析本次設計的集成電液式制動系統(tǒng)的液壓原理圖如圖1.1所示，設計流程圖如圖1.2所示。圖1.1液壓原理圖圖1.2集成制動系統(tǒng)設計方案流程圖現(xiàn)對圖1.1所示的制動液壓原理圖進行說明論證。正常制動情況下，駕駛員踩下制動踏板，踏板位移傳感器就會立刻采集踏板的位移信號，并將該位移信號傳遞給ECU，ECU由此判斷駕駛員意圖，同時計算需要建立的制動壓力，控制直流無刷電機推動活塞移動，在助力建壓缸內開始建壓，常閉閥4、6打開，制動液進入輪缸，實現(xiàn)制動，同時，閥2也會打開，制動液進入踏板力模擬器缸，對制動踏板力進行模擬，并反饋給駕駛員。再次踩下制動踏板時，主缸第一腔的制動液仍然會進入踏板力模擬器，如果此時回收的制動能量足夠這一次制動使用，則直接消耗，如果不夠，直流無刷電機會根據ECU計算得出的結果繼續(xù)推動活塞在助力建壓缸內建壓。而這一過程駕駛員是感覺不到的，因為已經實現(xiàn)了制動踏板已經與制動輪缸的解耦。如果汽車感知到有危險情況發(fā)生，決策中心就會做出相應決策，即使駕駛員沒有踩下制動踏板，決策中心也會向ECU發(fā)出指令，從而控制電機運動，帶動活塞運動，實現(xiàn)建壓。這體現(xiàn)出本次設計的集成制動系統(tǒng)具備實現(xiàn)主動制動的功能。為了防止電機失效引發(fā)制動系統(tǒng)失效，同