摘 要

“低碳化、信息化、智能化”成为世界主要汽车强国和汽车企业共同的战略选择，电动助力制动系统具有电动助力、主动制动、能量高效回收、失效备份等诸多优势，是汽车助力制动的最佳选择。以博世ibooster为参照，借助软件平台对电动助力制动系统和控制策略仿真研究,进一步了解其工作规律。使用CAD绘制iBooster结构原理图，运用CATIA创建其三维模型。分析电动助力制动系统可变踏板感特性，通过AMESim对设计的液压系统和控制策略进行了建模和仿真,设计、仿真、验证传统助力机构真空助力器的特性曲线。通过对电动助力制动系统的研究，展示了其内部构造和工作规律以及可变踏板感的设计实现方法，知道电动助力制动系统与传统真空助力器的工作原理、制动过程和发展趋势。

关键词：机电伺服助力制动； 建模与仿真； 真空助力器 ；制动踏板感

Abstract

“low carbonization、informatization、intellectualization” have become the common strategic choice for the world's major automotive countries and automotive companies. The electric power-assisted braking system has many advantages such as electric power assistance, active braking, energy high-efficient recovery, and failure backup. It is the best choice for automotive power-assisted system. Using Bosch ibooster as reference, the software platform was used to simulate the electric power-assisted braking system and control strategy to further understand its working rules. Using the CAD to draw the structure schematic diagram and CATIA to establish the model of iBooster and analyzing the characteristics of the variable pedal feelings. Using AMESim to model and simulate the ibooster's hydraulic system and control strategy, design,model and stimulate the booster vacuum booster .Through the research on the electric power-assisted braking system, the internal structure、 work law and the design method of the variable pedal feelings are shown. Knowing the working principle and process、developing trends of both electric power-assisted braking system and the traditional vacuum booster.

Keywords: Mechanical and electrical servo braking system；Modeling and Simulation; Braking pedal feeling; Vacuum booster

目录

第1章 绪论 1

1.1电动助力制动系统概述 1

1.2电动助力制动国内外发展概况 1

1.3研究的目的及意义 6

1.4研究内容 6

第2章 电动助力制动系统设计与建模 6

2.1电动助力制动系统（iBooster）工作原理 7

2.2电动助力制动系统（iBooster）基本构成 7

2.2.1踏板位移传感器 7

2.2.2电子控制单元（ECU）与执行器 8

2.3电动助力制动系统主要机构的设计与计算 8

2.3.1制动主缸 8

2.3.2活塞基本尺寸的确定 14

2.3.3活塞杆尺寸的确定 15

2.3.4缸盖和缸底基本尺寸的确定 17

2.3.5导向套的基本尺寸确定 18

2.3.6制动主缸内弹簧的设计与校核 20

2.3.7电机的选择 26

第3章 电动助力制动系统的踏板特性 31

3.1制动踏板感觉 31

3.2可变助力比 32

3.3制动踏板力补偿 34

3.4制动踏板制动过程 34

3.5踏板感一致性与减压阀 36

第4章 真空助力器 47

4.1真空助力器的工作原理 47

4.2真空助力器特性曲线仿真 51

第5章 结论 54

参考文献 54

致谢 55

第1章 绪论

1.1电动助力制动系统概述

电动助力制动系统是兼用人力和电动机动力作为制动能源的制动系统该制动系统是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统而形成的。^[2]在正常情况下，制动能量大部分由动力伺服系统供给，而在动力伺服系统失效时，还可以完全依靠驾驶员供给^[1]。

电动助力基本机构：电动机、踏板行程传感器、机械传动机构、电子控制单元。踏板位移传感器精确采集制动踏板位移信息，ECU传感器输入的踏板位移信号确定电机转速和输出扭矩，经过一系列的机械传动（主要是把电机的旋转运动转化为主缸活塞的直线运动），进而实现助力功能。

1.2电动助力制动国内外发展概况

发展电动汽车实现节能减排是应对能源危机的有效途径，与传统的燃油汽车不同，电动汽车上没有内燃机，所以不能产生常规真空助力所需要的真空源，所以增加了电子真空泵EVP(Electronic Vacuum Pump) 。国内底盘能力设计较差，沿用燃油车底盘的电动车对底盘改动很小，几乎都使用EVP，根据真空助力系统的控制策略工作，独立电动真空泵的布置连接方式如图1.1所示 ^[1]。

图1.1独立电动真空泵布置示意图

但是EVP也有很多缺点，在高海拔地区，气压较低，EVP不能供给和在低海拔地区一样高的真空度，真空助力器的助力性能差，踏板力会变大，会造成制动的舒适性降低，缩减有效使用年限。由于电动真空泵与制动系统并未解耦，电机再生制动力不能与原有摩擦力协同作用，极大地降低了能量回收效率，仅为博世iBooster的5%。

国外电动助力制动系统均已成熟运用于不同车型上，不使用电子真空泵EVP，多使用电子液压制动EHB（electronic hydraulic brake system）。带有高压蓄能器的电子液压制动称为湿式。电机直接推动主缸活塞的，通常叫干式。^[3]湿式多用于混合动力汽车（Hybrid Power Automobile），博世iBooster则为干式电子液压制动。高压蓄能器可以一次建压，多次使用，而ESP的低压蓄能器，一次建压，只能使用一次。图1.2为丰田EBC的高压蓄能器，类似一个气压弹簧。