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1、ESP 系统控制策略的基本原理系统控制策略的基本原理1)ESP 液压执行单元的关键功能主动制动的实现。如前所述，ESP 系统的 TCS 和 AYC 功能的实现都需要通过主动制动来干涉制动压力。与此同时，在汽车主动安全技术中， GCC、ACC 等功能都要求汽车能够实现主动制动的功能，从而加以控制。因此主动制动功 能就成为 ESP 液压执行单元的关键功能。为了实现主动制动的功能，液压执行单元中需要 两个动力源：预压泵和柱塞泵。预压泵为柱塞泵建立一定的背压，驱动柱塞泵正常工作。 通过研究，可以考虑趋向于取消预压泵，实现单一动力源主动制动。这就要求 ESP 液压执 行单元在无背压条件下实现主动增压的功
2、能，达到主动制动的目的。因此，如何实现这一 功能的理论设计方法成为了研究热点。 2)ESP 液压执行单元动态特性分析。目前国内已经实现了 ABS 的产业化，而 ESP 系统 在 ABS 的液压执行单元部分上只增加了吸人阀、限压阀、单向阀三个部件，同时泵的能力 有所提高，能够实现主动增压的功能要求。但由于我国的汽车工业基础相对薄弱，国外的 各公司又将这方面的研究成果不对外公开，而目前国内在液压执行单元所包括的多个液压 单元的诸多参数的选择和匹配问题上技术积累较少。因此，开展 ESP 液压执行单元动态特 性的仿真技术，有利于对 HCU 的各个关键部件参数进行优化选择。同时，在进行 ESP 的 实车
3、匹配前，也可以利用仿真平台进行相关的硬件参数匹配，有利于 ESP 系统的产业化发 展。 3)高速开关阀在高频脉冲宽度调制( Pulse Width ModulationPWM)控制下的比例开度 功能的实现。随着 ESP 技术的发展，对压力的调节和噪声的控制也提出了更高的要求，目 前应用在 HCU 中的高速开关阀的 PWM 控制，也成为一个研究热点，在 ABS 控制策略中 的阶梯增压阶段，就是典型的高速开关阀的 PWM 控制。但是，传统的高速开关阀的 PWM 控制，调制频率较低，集中在 10100Hz 范围内，在这个频率下，高速开关阀的动作表现 为一段时间开启，一段时间关闭。随着汽车主动安全技术
4、的发展，越来越要求压力调节的 精确性，以及噪声的进一步降低，高速开关阀的高频率 PWM 控制的研究提上了日程。由 于高速开关阀的响应时间为 2ms，在高频 PWM 控制下，调制频率达到了 1kHz 以上，高速 开关阀的动作将会实现在开启或者关闭之外的第三种状态中间位置，根据 PWM 控制 占空比的不同，高速开关阀的开度也有所不同。因此，通过高频 PWM 控制实现高速开关 阀的类似于比例阀的功能，不仅能够进一步提高压力调节的控制精度，而且可以减少由于 阀芯开启、关闭产生的金属撞击噪声。此外，在 ESP 系统中，存在限压阀，限制主动增压 时的最高压力。通过高速开关阀在高频 PWM 控制下的比例开度
5、功能，应用在限压阀上， 使得限压阀在开度一定的情况下，起到溢流阀的作用，保证 ESP 系统主动增压的压力存在 一个上限，防止压力增加过大。 对 ESP 液压执行单元进行动态响应研究所需要的关键技术之一就是液压仿真技术。车 辆液压仿真是仿真技术在车辆液压技术领域的一种应用，它在液压系统性能的改进与提高 方面却日益发挥着愈来愈重要的作用，已经引起了国内外学者的高度重视，对其研究也从 理论和应用两方面逐渐朝着更深的层次拓展。液压仿真一般包括建立液压系统动态数学物 理模型、求解数学物理模型及仿真结果分析等几个步骤。其中建模是仿真的前提和基础， 建立数学物理模型的过程是否简洁而清晰，所建立的数学物理模型
6、是否能准确、恰当地体 现系统的动态特性，决定着仿真是否能够精确描述车辆动态性能。各种仿真方法的特点为：1)传递函数法。传递函数法是基于经典控制理论的一种研究方法，它只适用单输入单 输出的线性定常系统，并且无法描述系统内部各变量之间的特征，对于具有众多固有非线 性且很难进行线性化的一般液压系统来说，不可避免的会出现误差，难以取得较好的效果。2)状态空间解析法。状态空间解析法是根据系统的结构和各物理量之间的相互关系， 依照力学及流体定律建立系统的状态空间方程。相对于传递函数法，它可用于多输入多输 出系统，并采用一组称为状态变量的系统参数来描述一个系统的状态和特性，当系统各状 态变量的初始值及输入信
7、号被确定后，系统在任意时刻的状态即被唯一确定，但其理论分 析工作量大，对于比较复杂的液压系统，往往会因为考虑不周而造成建模的错误。 3)功率键合图法。功率键合图法是用图形的方法描述系统中各个元件间的相互关系， 它能反映元件间的负载效应和功率流动情况，还可以表示出与系统动态特性有关的信息。 利用相关变量间的因果关系，就可以很方便地由键合图写出适于仿真的状态方程。它的优 点在于：一方面，功率键合图对功率流描述上的模块化结构与系统本身各部分物理结构及 各种动态影像因素之间具有直观而形象的对应关系，便于理解其物理意义；另一方面，它 与系统动态数学物理模型之间存在着严格的逻辑上的一致性，可以根据功率键合图有规则 地推导出相应的数学物理模型，为进行系统动态过程分析和建立数学物理模型提供了方便。4)面向原理图的模块化软件建模方法。面向原理图的模块化软件建模方法是一种更为 便捷的液压仿真方法，用户可以调用软件包中已有的液压元件模块并根据系统原理图进行 建模。目前，主流的软件产品基本是以 Visual C+为后台的计算平台，并融合了力学、控 制等多种常用模块，更适合于复杂的系统建模与仿真。 文章来源：陆地方舟电动汽车网
