制動系統建模的案例
AMESim解決方案介紹之車輛底盤系統建模分析
內容
車輛行駛動力學分析
概述
動力總成建模分析
制動系統建模分析
轉向系統建模分析
懸架減振器與防側傾系統建模分析
Q & A
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展開 電動汽車真空助力制動系統仿真研究
2
制動系統建模
2.1 建模思路
在汽車制動系統中，真空助力器通過三通管與真空助力泵和真空罐相連，為整個制動系統提供負壓源。真空泵和真空管的大小直接影響制動系統的制動性能。
集成式電子液壓制動系統的復合制動協調控制
摘要：在電動汽車復合制動過渡工況中，針對液壓制動力與電機制動力配合不好造成的沖擊度問題，提出了雙閉環反饋和電機力修正的協調策略.其中雙閉環反饋策略依靠電機力來補償液壓系統的液壓力跟蹤誤差，電機力修正策略的作用是讓電機在過渡工況下始終具有補償能力.結合集成式電子液壓制動系統(I-EHB)進行仿真及硬件在環試驗，試驗結果表明所提出的策略能大幅減小制動力切換時的沖擊度，提高車輛制動舒適性。
前言
研究表明，一輛常年在城市行駛的車輛大約有30%～50%的能量在制動過程中以熱的形式耗散掉.而電驅動車輛依靠其配備的復合制動系統可以大幅回收這部分能量，改善車輛的經濟性.復合制動系統一般包括電機制動子系統和液壓制動子系統，車輛的制動需求優先由電機再生制動提供，當電機制動力不足時，液壓制動介入.然而，受到電機高速時制動力有限以及低速時不能提供再生制動力的限制，復合制動會出現液壓制動系統介入制動、液壓制動系統撤出制動以及低速時再生制動力撤出制動的三種過渡工況.由于電機的響應速度快，液壓系統的響應速度較電機慢，導致復合制動在過渡工況下，會產生較大的制動沖擊度(即制動減速度的導數)，制動的平順性與舒適性有所惡化.
文獻[6]基于制動減速度和沖擊度提出了“不舒適度指數”來描述制動平順性和舒適性.其中不舒適度指數為1，表示所有的乘客都感到舒適；不舒適度指數為5，表示所有的乘客都感到不舒適；不舒適度指數為3，表示一般的乘客都感到舒適.圖1給出了部分制動減速度和沖擊度范圍下的不舒適度指數.
目前，對復合制動領域的研究主要集中在提出制動力分配策略，在保證制動穩定性前提下盡可能多地回收制動能量，而對制動過程中車輛減速度、沖擊度等狀態的研究不多，致使眾多的能量回收策略無法體現實際效果.因此，對于復合制動過渡工況控制的研究有較高的實際應用需求和價值.
展開 轉子盤式制動器是現代制動系統的關鍵部件
轉子盤式制動器
轉子盤式制動器是現代制動系統的關鍵部件，廣泛應用于汽車、摩托車和自行車等交通工具。它的工作原理是通過摩擦將動能轉化為熱能，從而有效地減慢或停止車輛。轉子盤式制動器以其可靠性、耐用性和卓越的散熱性而聞名，是兼顧性能和安全性的首選。轉子盤式
制動系統的部件
：轉子（盤）：
安裝在輪轂上的扁平圓形金屬盤，通常帶有通風口。
由鑄鐵、碳陶瓷或鋼等材料制成。
隨車輪旋轉，為剎車片提供夾緊表面。
可以是實心的，也可以是通風的（帶有內部通道），以改善冷卻效果。
制動鉗：
容納剎車片和活塞。
有兩種類型：浮動（滑動）或固定。
對剎車片施加壓力，使其壓向轉子。
剎車片：
摩擦材料，壓向轉子以產生制動力。
由有機復合材料、半金屬化合物或陶瓷等材料制成。
安裝在卡鉗內部。
活塞：
卡鉗內部的圓柱形部件。
由液壓驅動，將剎車片推向轉子。
液壓系統：
包括剎車液、主缸和剎車管路。
將剎車力從剎車踏板傳遞到卡鉗。
展開 
免費報名｜軌道交通聲學仿真與測試及系統仿真技術研討會
軌道交通聲學仿真與測試及系統仿真技術研討會
2017年6月14 -15日 成都
會議亮點：
高速列車模態測試技術
列車制動系統關鍵部件建模及半實物仿真技術
振動噪聲的仿真分析技術及高頻統計能量法
西南交通大學專家技術經驗分享
Siemens PLM Software在軌道交通工具方面具備一流的解決方案，在傳統軌道交通工具乃至韓國首爾的全新磁懸浮列車的設計中，我們都以出色的解決方案為客戶打造優秀品質，如LMS聲學及振動噪聲仿真與測試解決方案、多體動力學仿真技術、機電一體化系統仿真技術等。
在6月14-15日這一天半的研討會期間，我們的國內外技術專家將為大家講解如何全面高效的解決軌道交通工具的振動噪聲問題、制動系統的仿真問題，包含了模態測試方法，傳遞路徑分析方法，制動系統建模，管路聲學、進排氣、氣動噪聲的仿真，以及高頻統計能量分析法等，同時，西南交通大學圣小珍教授及趙悅博士也會針對最新研究與大家分享經驗和技術。此次研討會一定會為參會者帶來有價值的工程技術解決方案，為您打開新思路。
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軌道交通聲學仿真與測試及系統仿真技術研討會
2017年6月14 -15日 成都
會議亮點：
? 高速列車模態測試技術
? 列車制動系統關鍵部件建模及半實物仿真技術
? 振動噪聲的仿真分析技術及高頻統計能量法
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展開 汽車制動系統知識
其中對汽車制動系統（制動主缸或氣制動閥、助力器總成、前制動器總成、后制動器總成、防抱制動系統ABS的閥體和ECU總成）達到或超過進口件總界定數量4，即視為構成總成(系統)特征”。該規定有利于提高汽車制動系統產品的國產化率，而且跨國汽車公司和零部件企業為了減少進口關稅，降低成本，也將增大在我國的生產、采購份額。 2006年12月，國家發展和改革委員會發布了《國家發展改革委關于汽車工業結構整意見的通知》，該政策的實施有利于汽車零部件行業的有序發展及結構調整。（4）全球化采購為我國汽車零部件行業提供了新的發展機遇在汽車產業全球化過程中，我國汽車零部件行業已開始融入國際大循環，進入全球采購體系。許多國際著名汽車制造企業及汽車零部件巨頭大量從我國進口汽車零部件以滿足本國的需要，這為我國汽車零部件行業提供了良好的發展機會。（5）技術的發展拓寬了行業的發展空間傳統汽車制動系統和電子化技術的結合，將是未來汽車制動系統產品的發展趨勢。擁有核心技術和自主研發能力的汽車制動系統企業將能獲得更大發展空間。
展開 線控制動系統（EWBS）
概述
隨著電動汽車、智能駕駛的出行需求增加，響應速度更快、控制更準確、更加節能的線控制動系統 EWBS（Electric Wired Braking System）逐漸在乘用車中占據主導地位。由于沒有 EVP，對 NVH 有明顯改善。針對高原地區，電助力剎車比真空助力器更能保證制動效果。EWBS 同時也是智能駕駛系統制動冗余的重要組成部分。
產品功能
- 基本功能
制動助力
主動制動
能量回收
簡易 ABS
失效保護
- 高級功能
制動力增強
踏板力補償
產品特點
具有基本的剎車助力能力，能達到真空助力器的性能，同時還具備踏板感可調節，主動響應 ADAS 或者智能駕駛控制器的主動制動請求。響應速度快，能滿足 AEB 對響應時間的要求。EWBS 與 ESP、EPB 共同構成了智能駕駛在制動域的冗余備份。EWBS 和 ESP 聯合或者解耦工作，能很大限度地能量回收，延長電動車的行駛里程。
主要參數
- 類 型：機電解耦式
- 適用車重：<3 噸
- 主缸行程：21+21
- 防護等級：IP6K9
- 工作電壓：9~16V
- 工作電流：額定 65A
- 響應時間：小于 0.25s
- 工作溫度：-40~105℃
- 功能安全等級：ASILD
- 壽 命：不低于 300,000 次
展開 制動系統的進化：從真空助力器到eBooster
采編 |
一驥絕塵
出品 |
焉知
概述
從汽車誕生時起，車輛制動系統在車輛安全方面就扮演著至關重要的角色。最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛質量比較小，速度比較低，機械制動已滿足車輛制動的需要。
隨著科學技術的發展及汽車工業的發展，尤其是軍用車輛及軍用技術的發展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。于此同時隨著車輛越來越重，制動助力器開始被廣泛使用，配合傳統發動機工作的真空助力器成為車輛標配。
到今天，隨著新能源汽車的興起，發動機逐漸被電機取代，與此同時自動駕駛系統對制動提出了新的要求——制動冗余，使得線控制動系統的市場占有率在逐漸提高，
典型的線控助力器eBooster在逐漸蠶食真空助力器的市場份額
，風頭正盛。
在這樣的發展趨勢之下，本文旨在對傳統的真空助力器和電子助力器eBooster進行介紹，以期讀者在了解制動系統進化的同時對eBooster的優勢有更清晰的了解。
1. 真空助力器
當前乘用車和輕型商用車的制動系統主要采用液壓作為傳動媒介，與可以提供動力源的氣壓制動系統相比，其需要助力系統來輔助駕駛員進行制動。真空制動助力系統也稱作真空伺服制動系統，伺服制動系是在人力液壓制動的基礎上加設一套由其他能源提供制動力的助力裝置，使人力與動力可兼用，即兼用人力和發動機動力作為制動能源的制動系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統產生，因而在動力伺服系統失效時，仍可全由人力驅動液壓系統產生一定程度的制動力。
展開 電子制動力分配系統(EBD)
EBD能夠根據由于汽車制動時產生軸荷轉移的不同，而自動調節前、后軸的制動力分配比例
，提高制動效能，并配合ABS提高制動穩定性。汽車在制動時，四只輪胎附著的地面條件往
往不一樣。比如，有時左前輪和右后輪附著在干燥的水泥地面上，而右前輪和左后輪卻附
著在水中或泥水中，這種情況會導致在汽車制動時四只輪子與地面的摩擦力不一樣，制 動
時容易造成打滑、傾斜和車輛側翻事故。EBD用高速計算機在汽車制動的瞬間，分別對四只
輪胎附著的不同地面進行感應、計算，得出不同的摩擦力數值，使四只輪胎的制動裝置根
據不同的情況用不同的方式和力量制動，并在運動中不斷高速調整，從而保證車輛的平穩
、安全。
展開 
汽車制動系統踏板感優化分析
制動主缸缸徑：影響真空助力器及制動主缸總成的液壓特性，進而影響踏板力與踏板行程，如果減小制動主缸缸徑，可減小相同減速度下的踏板力，但是會增加相同減速度下的踏板行程。
2.3 真空度
真空助力器及制動主缸總成在不同的真空度下助力特性不同，較大的真空度會獲得較好的助力特性；相反，當真空度較差時，真空助力器的助力效果變差。如圖 4 所示，在相同的輸入力F下，不同真空度產生的液壓差別為：P1（-66.7 kPa）> P2 （-50 kPa）> P3（-40 kPa）> P4（-30 kPa）[5-7]。
圖 4 不同真空度的助力器特性曲線
目前，一些發動機由于自身的結構設計及標定需要往往無法給制動系統提供足夠的真空源，特別是在高原和寒冷早晨初次點火使用工況下，真空度不足問題會更加凸顯。因此，在進行制動系統設計及制動踏板感匹配時必須充分考慮真空度的因素。
2.4 制動踏板杠桿比
增加制動踏板杠桿比可減小踏板力，但是會增加踏板行程。一般情況下，不會通過增加制動踏板杠桿比來減小踏板力；相反，在制動系統匹配過程中，一般會選擇較小的制動踏板杠桿比來控制踏板行程，根據經驗，一般制動踏板杠桿比定義為 3.2～4.0。
2.5 制動系統空行程及剛性
制動系統的空行程以及各零部件在一定液壓下的變形量會影響踏板行程。空行程主要包括真空助力器及制動主缸總成的空行程、摩擦片與制動盤的間隙等。各零部件，如制動踏板、制動主缸、制動管路、制動器等在一定壓力下的剛性，對踏板行程有直接影響。
3 分析實例
結合實例詳細介紹制動踏板感優化分析方法。
展開 線控制動EMB系統
線控制動EMB系統
重型汽車制動器虛擬樣機的建模與應用
摘 要: 為準確計算重型汽車鼓式制動器的制動效能因數, 采用三維CAD 繪圖軟件
Pro/ENGINEER、有限元軟件ANSYS、多體動力學仿真軟件MSC.ADAMS,通過開發柔性體摩擦
片與剛體制動蹄連接模塊、柔性體摩擦片與剛體制動鼓非線性接觸模塊,建立了鼓式制動器的虛擬
樣機模型。應用鼓式制動器虛擬樣機模型,對北京首鋼重型汽車制造廠32t重型汽車的鼓式制動器進
行仿真計算,仿真得出的鼓式制動器的制動效能因數,與試驗測試結果基本相符。
重型汽車制動器虛擬樣機的建模與應用.pdf
展開 淺談汽車盤式制動系統噪聲
圖1.4 高頻尖叫影響因素
三 盤式制動器噪聲有限元分析
對于制動系統的振動，主要體現在耦合系統負特征值和自激振動等非穩定振動方面。制動盤與摩擦片摩擦副之間的摩擦系數不是一個恒定的值，與速度有關，是一個隨速度增加而減少的一個變量。當速度發生變化時，摩擦力會出現相應變化，這種變化會對制動系統產生自激振動，當自激載荷形成的激勵頻率與制動系統部件固有頻率接近時，便會引起系統的共振，容易出現負阻尼的非穩態共振，將會產生噪聲。
目前關于制動噪聲有限元分析的方法主要有以下兩種：基于頻域分析的復模態法和基于時域的瞬態動力學分析。復模態法是指采用限元軟件對制動器進行提取復特征值和模態，根據復特征值求解阻尼比進而判定系統的穩定性。瞬態動力學分析通過對整個制動過程進行模擬，包括制動過程中制動壓力、溫度和摩擦系數隨時間變化而變化，獲得各項參數的時域特性從而判定系統的穩定性。基于時域的瞬態動力學分析方法比較全面地考慮了制動過程中液壓、溫度和摩擦系數隨時間變化的影響，但模型比較復雜，占用計算資源較多；復模態分析方法相比基于時域的瞬態動力學分析方法占用計算資源較少，比較方便準確。本文采用基于頻域分析的復模態法分析制動噪聲，如圖1.5所示為采用非線性工具Abaqus進行復模態分析示意圖。
圖1.5 復模態分析示意圖
復模態阻尼比的表達式為：
其中,Re_取一個數的實部，Im_取一個數的虛部,λ是復合特征值。
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