基于电控单元的汽车液压制动系统响应特性研究

作为汽车安全控制核心要素的液压制动系统，其性能跟车辆运行稳定性、制动可靠性直接相关联。传统系统中，由于机械结构与液压的滞后约束，制动响应存在一定的时间滞后与不确定情形。汽车制动领域内电控技术的普遍采纳，使得系统响应速度及控制精度获明显改善。实时调节制动过程依靠电控单元完成，能更高效地应对复杂行车工况，对增进整车制动水平意义非凡。

一、电控液压制动系统原理与结构分析

（一）液压制动系统结构组成

电控液压制动系统主要由三部分构成，分别为踏板感觉模拟器（Pedal feelemulator 简称 PFE），液压控制单元（Hydrauliccontrolunit，简称 HCU）和电控单元（Electrocontrolunit，简称 ECU）。其中制动意图及输入功能由 PFE 完成，数据处理及发出执行指令主要由 ECU 完成。踏板感觉模拟器能够精准地捕捉到驾驶人员的制动意图，并为驾驶人员提供与传统制动类似的踏板反馈力和行程感受[1]。液压控制单元主要负责的是信号的收集与传送，对系统发出相应的指令，以及保持与其他电控单元的数据通信，分析计算，实现对汽车的主动控制。

（二）电控单元（ECU）基本功能

ECU 为制动信号处理里的核心，配备高速运算处理器，可采集来自踏板、轮速、车速及压力等传感器的信号。分析制动需求进而下达控制命令，其调控比例阀、电液泵等各类执行器，迅速调控液压压强，做到精准反馈。ECU 可与ABS、ESP 达成协同配合，实现四轮压力的独立调控，提高系统在不同路况环境下的稳定及安全度。

（三）电控液压制动系统运行流程

当系统开展运行工作，ECU 接纳制动请求，且结合如车速、转向这类状态参数，判定是否实施介入控制，平常情况下实施液压调节以达目标压力；若碰到紧急状况与低附着的工况，就配合 ABS、ESP 动态地分配四轮制动力，实现最适配制动效果 [2]。因电控引入，制动系统从传统机械闭环过渡到电子闭环，大幅拔高了响应效率与智能化层级。

二、液压制动响应特性建模与分析

（一）系统建模与仿真方法

当针对液压制动系统做响应性分析之际，组建符合实际结构和动态特性的仿真模型意义非凡。该模型一般会有液压传动模型、制动钳所受的力模型以及ECU 控制逻辑模型 [3]。就液压建模这一部分而言，应顾及管路弹性、制动液黏性和活塞位移的不同变化等各类因素；就控制逻辑这方面而言，要实现不同驾驶工况下反馈控制策略的仿真模拟，诸如比例调压操作、压强上限防护等。在仿真环境里，普遍采用基于 MATLAB/Simulink 创建的多物理域协同仿真方案，能实现输入到输出全程的可视化展示，由此评估、优化不同硬件配置及控制参数条件下的制动响应效果。

（二）参数敏感性分析

诸多结构参数影响着制动系统的响应性能。典型的如主缸有效直径、液压油特性的基本表现、管路容积的大致范围、回油路径结构的主要特点及电磁阀响应速度的总体水平等。若增大主缸直径，单位时间的液压输出会提升，但也许会引起踏板行程变窄、初段反应过快，降低驾驶体验感。不同温度状态下，液压油黏度变化明显，高温或许引发系统滞后现象，低温时极有可能出现响应的呆滞。电磁阀接收信号后完成开闭动作的响应时长一般处于5 至15 毫秒范围，其稳定性跟控制周期的关联程度颇高。

（三）不同工况下的响应特性仿真

以仿真平台为基础搭建多种典型驾驶情形，涉及紧急减速制动、高速缓慢降速制动、湿滑路面制动状况和坡道驻车制动等。为全面分析系统响应特质，遭遇紧急制动情形，系统须在极短时间内把压力提高到超 6MPa 的水平，即是对系统峰值响应本领的考验；高速行进时执行缓速制动这一动作，ECU 需稳定把控1 - 2MPa 低压区间，防止车身出现额外的俯仰情形；湿滑路面的工况牵扯附着条件识别及与 ABS 的联动调控，系统应迅速辨别打滑趋势并动态调整四轮的压力值；就坡道起步工况而言，电控系统需判别车辆处于静止坡道情形，凭借保持轮缸残压防止车辆向后溜坡。

三、实车试验与响应性能验证

（一）试验系统搭建与测量方法

为核查模型的真实性及其可行性，采用一款中型轿车作为测试依托，系统装备了含博世 ESP 9.3 及 HCU 模块的电控液压制动模块，并且添加高精度制动压力传感器、位移传感器及 CAN 数据记录器具。测试工况涉及城市驾车状况、紧急制动事件、湿滑路面制动等典型情形，在测试开展阶段，采用同步记录踏板位移与制动压力的方法，把采样频率设成 500Hz ，保障对快速变化过程的捕捉功能，采用车辆总线接口读取 ECU 控制指令与反馈讯号，供与仿真结果进行对比考量。

（二）典型工况试验分析

在 60km/h 的行进速度下进行紧急制动，实测得出系统在 0.3 秒的时间里建立起 6MPa 压力，踏板位移跟压力的增长维持良好的线性比例关系，未出现较为明显的滞后表现，开展针对湿滑沥青路面的 ABS 测试时，ECU 就打滑趋势迅速做出响应，在每次锁死前释放压力，塑造出典型锯齿状波形，实现车轮对地面动态附着的调配，处于坡道起步测试的阶段，系统借助 HCU 让残压保持约

2.5MPa 的稳定状态，实现车辆在 0^∘-12^∘ °坡度时不产生溜坡，证明系统拥有超凡的微压调控本事。这些测试结果极为充分地验证了系统于复杂工况中的响应能力及稳定性。

（三）仿真与实测对比验证

对比实测数据与仿真平台下响应曲线后，两者于初始响应环节，存在约0.03秒的时间偏离，压力组建速率误差未达 10% ，系统稳态的偏差最大为 0.15MPa。误差主要源于建模进程里的理想化安排，好比忽略掉系统老化、油温的改变及元器件摩擦等非线性方面。在把实测数据反向输入仿真系统校正后，模型的精度实现了进一步上扬，拥有在设计阶段预估实际系统响应情况的本领。

总结：以对电控液压制动系统结构原理、建模分析及实车验证展开的研究为途径，证实了电控单元在提升系统响应的快捷程度与控制稳定性上的关键价值。仿真结果与实测高度吻合，说明模型的有效性无误，恰当的控制策略搭配优化的液压结构设计能明显提升制动响应特性，为智能化制动系统后续的开发提供理论源头与工程参考借鉴。

参考文献

[1] 宋森 . 汽车电控液压制动系统的分析 [J]. 内燃机与配件 ，2021，（24）：57-59.

[2] 徐志强 . 电控液压制动系统特性分析与控制策略研究（英文）[J]. 机床与液压 ，2020，48（06）：23-28.

[3] 朱卫民 .Onebox 电控液压制动系统开发关键技术分析 [J]. 中国机械 ，2024，（14）：20-23.

作者信息：赵冲（1993—），男，陕西渭南人，本科，工程师，研究：车辆液压系统；虢鑫（1993—），男，陕西咸阳人，本科，工程师，研究方向：车辆电气系统