CN104143011A - 制动系统匹配分析方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制动系统匹配分析方法和系统,该方法包括:根据输入的踏板力,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力;由管路压力得到制动力矩;由制动力矩通过车辆模型得到车辆的减速度,由此建立踏板力与减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。还可以根据管路压力得到踏板行程,建立踏板行程与减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。也可以进一步通过对减速度积分得到速度或制动距离,用于制动系统的匹配分析。本发明可以进行制动系统的匹配开发,只需要填写相关参数,就可以进行制动系统的匹配计算,在设计初期对整车的制动性能进行预期分析,保证了系统方案的可行性和性能的优越。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,具体涉及一种制动系统匹配分析方法和系统。
背景技术
随着国内汽车自主品牌的发展,自主研发显得越来越重要,自主研发的关键是核心技术的掌握。作为汽车主机厂,怎么选择一组零部件进行匹配组合达到使用要求,这种匹配技术的掌握显得尤为重要。
系统的制动系统的匹配分析技术目前在国内仍属于空白,主要是因为制动系统计算匹配牵涉到的知识面比较广,计算量庞大,不容易掌握。因此,迫切需要一种制动系统的匹配分析技术,能够对车辆零部件进行匹配分析。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述,或者可从该描述显而易见,或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题,本发明提供一种制动系统匹配分析方法和系统,可以进行制动系统的匹配开发,只需要填写相关参数,就可以进行制动系统的匹配计算,在设计初期对整车的制动性能进行预期分析,保证了系统方案的可行性和性能的优越。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
根据本发明的一个方面,提供一种制动系统匹配分析方法,包括:
S1、根据输入的踏板力Fp,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力P;
S2、由该管路压力P得到制动力矩Tb;
S3、由该制动力矩Tb通过车辆模型得到车辆的减速度,由此建立踏板力Fp与该减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
根据本发明的一个实施例,在所述步骤S2中,还根据该管路压力P得到踏板行程Tp,在所述步骤S3中,建立踏板行程Tp与该减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
根据本发明的一个实施例,在所述步骤S3中,进一步通过对该减速度积分得到速度或制动距离,用于制动系统的匹配分析。
根据本发明的一个实施例,在所述步骤S1中,根据输入的踏板力Fp计算管路压力P的步骤如下:
S11、计算始动力F1:
F1=Sp1+Sp2-P0·A3
其中:Sp1为阀座弹簧力;Sp2为阀回位弹簧力;P0为真空压力;A3为大气阀面积;
S12、计算当大气阀全开时达到最大助力点的输入力F2:
其中:A为膜片有效面积;Dm为主缸直径;Sp为回位弹簧力;f为柱塞阀滑动阻力;J为跳跃力;K为助力比;
S13、计算真空助力器输出力W:
助力器的输入力F=Fp×Rp,其中,Fp为踏板力;Rp为踏板杠杆比;
若P0>0,即有真空度时,则:
当F<F1时,W=0;
当F=F1时,W=J;
当F1<F≤F2时,W=K(F-F1)+J;
当F>F2时,
若P0=0,即无真空度时,则:
当F≤Sp+f时,W=0;
当F>Sp+f时,W=F-(Sp+f);
S14、计算主缸压力Pm:
其中:ηm为主缸效率;
S15、计算管路压力P,P=Pm。
根据本发明的一个实施例,在所述步骤S2中,由该管路压力P得到制动力矩Tb的步骤如下:
若采用卡钳制动器,则
若后轮为鼓式制动器,则
其中:μ为摩擦片摩擦系数;D为卡钳缸径;Dd为鼓式制动器缸径;r为有效制动半径;Ps为卡钳启动压力。
根据本发明的一个实施例,根据该管路压力P得到踏板行程Tp的步骤如下:
S21、计算制动系统的总需液量V:
其中:Pl为管路压力;ki为部件的刚性;Vi为需液量;
S21、由制动系统总需液量V计算踏板行程Tp:
其中:Rp为踏板杠杆比;Dm为主缸直径。
根据本发明的一个实施例,在计算制动系统的总需液量时,该总需液量包括下列需液量中的至少一项或其组合:硬管的膨胀变形产生的需液量、软管的膨胀变形产生的需液量、制动主缸的膨胀变形产生的需液量、前卡钳的膨胀变形产生的需液量、后卡钳的膨胀变形产生的需液量、前、后摩擦片压缩变形产生的需液量、防抱死系统的膨胀变形产生的需液量、制动液压缩产生的需液量、盘片间隙变化产生的需液量、助力器和主缸总成空行程引起的体积变化所产生的需液量。
根据本发明的一个实施例,根据该总需液量和管路压力,建立总需液量和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析;或根据该减速度和管路压力,建立减速度和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
根据本发明的另一个方面,提供一种制动系统匹配分析系统,包括:
管路压力获取模块,用于根据输入的踏板力,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力;
制动力矩获取模块,用于由该管路压力得到制动力矩;
减速度获取模块,用于由该制动力矩通过车辆模型得到车辆的减速度;
匹配分析模块,用于建立踏板力与该减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
根据本发明的一个实施例,该制动力矩获取模块还用于根据该管路压力得到踏板行程,该匹配分析模块还用于建立踏板行程与该减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
本发明提供了一种制动系统匹配分析方法和系统,可以基于网页界面进行制动系统的自主匹配开发,只需要填写相关参数,就可以进行制动系统的匹配计算,不需另行进行繁杂的计算分析,使用方便。本发明采用软件的形式实现了制动系统的自主匹配分析,避免了繁杂的计算,在车辆研发初期就可以进行行车制动分析,在设计初期对整车的制动性能进行预期分析,保证了系统方案的可行性和性能的优越,适用于前后盘式制动器制动系统或前盘后鼓式制动器制动系统分析。
通过阅读说明书,本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明,本发明的优点和实现方式将会更加明显,其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明,而不构成对本发明的任何意义上的限制,在附图中:
图1为本发明实施例制动系统匹配分析方法的流程示意图;
图2为本发明实施例制动系统匹配分析方法的具体实施方案示意图;
图3为助力器输入输出特性曲线图;
图4为车辆模型示意图;
图5为本发明实施例的踏板力特性曲线图;
图6为本发明实施例的踏板行程特性曲线图;
图7为本发明实施例制动系统匹配分析方法的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明实施例提供一种制动系统匹配分析方法,包括:
S1、根据输入的踏板力Fp,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力P;
S2、由该管路压力P得到制动力矩Tb,在该步骤中,还可以根据该管路压力P得到踏板行程Tp;
S3、由该制动力矩Tb通过车辆模型得到车辆的减速度,由此建立踏板力Fp与该减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。在该步骤中,还可以建立踏板行程Tp与该减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。同时,可以进一步通过对该减速度积分得到速度或制动距离,用于制动系统的匹配分析。
下面结合图2对本实施例的具体方案进行具体说明,具体方案可分为以下几步:
(1)踏板力Fp为输入,通过助力器特征曲线得到管路压力P;
(2)由管路压力得到制动力矩Tb,同时管路压力可以得到踏板行程Tp;
(3)由制动力矩通过车辆模型得到减速度V’,通过积分可以得到速度V和制动距离S。
助力器共分为四段,始动力阶段、跳跃值阶段、助力阶段、过拐点之后的工作阶段,请参见图3助力器输入输出特性曲线图。
当踩下制动踏板推动助力器,大气阀打开之前的输出为零,需要克服阀回位弹簧力和阀座回位弹簧力等,此力为始动力F1,过始动力后,大气阀打开,输出力有个跃变,此力为跳跃力J,过跳跃力后进入真空助力阶段,当大气阀全开时达到最大助力点F2(拐点),过拐点之后输出力的增加就等于输入力的增加。
因此,本实施例中根据输入的踏板力Fp计算管路压力P的步骤如下:
S11、计算始动力F1:
F1=Sp1+Sp2-P0·A3
其中:Sp1为阀座弹簧力;Sp2为阀回位弹簧力;P0为真空压力;A3为大气阀面积;
S12、计算当大气阀全开时达到最大助力点的输入力F2:
其中:A为膜片有效面积;Dm为主缸直径;Sp为回位弹簧力;f为柱塞阀滑动阻力;J为跳跃力;K为助力比;
S13、计算真空助力器输出力W:
助力器的输入力F=Fp×Rp,其中,Fp为踏板力;Rp为踏板杠杆比;
若P0>0,即有真空度时,则:
当F<F1时,W=0;
当F=F1时,W=J;
当F1<F≤F2时,W=K(F-F1)+J;
当F>F2时,
若P0=0,即无真空度时,则:
当F≤Sp+f时,W=0;
当F>Sp+f时,W=F-(Sp+f);
S14、计算主缸压力Pm:
其中:ηm为主缸效率;
S15、计算管路压力P,管路压力P近似等于主缸压力,即P=Pm。
在本实施例中,由该管路压力P得到制动力矩Tb的步骤如下:
若采用卡钳制动器,则
若后轮为鼓式制动器,则
其中:μ为摩擦片摩擦系数;D为卡钳缸径;Dd为鼓式制动器缸径;r为有效制动半径;Ps为卡钳启动压力。
踏板行程是由软、硬管的膨胀变形、卡钳或制动鼓的需液量、主缸的空行程、盘片间隙等制动系统部件的需液量引起的。在本实施例中,根据该管路压力P得到踏板行程Tp的步骤如下:
S21、计算制动系统的总需液量V:
V=∑kipl+∑Vi
其中:Pl为管路压力;ki为部件的刚性;Vi为需液量;
S21、由制动系统总需液量V计算踏板行程Tp:
其中:Rp为踏板杠杆比;Dm为主缸直径。
在计算制动系统的总需液量时,该总需液量包括下列需液量中的至少一项或其组合:硬管的膨胀变形产生的需液量、软管的膨胀变形产生的需液量、制动主缸的膨胀变形产生的需液量、前卡钳的膨胀变形产生的需液量、后卡钳的膨胀变形产生的需液量、前、后摩擦片压缩变形产生的需液量、防抱死系统的膨胀变形产生的需液量、制动液压缩产生的需液量、盘片间隙变化产生的需液量、助力器和主缸总成空行程引起的体积变化所产生的需液量。
在本实施例中,可以根据制动力矩通过车辆模型得到减速度V’,通过积分可以得到速度V和制动距离S。以下介绍一下计算减速度V’(dv/dt)的具体方法:
在建立双轮车辆模型前,做以下假设:路面是均匀平整的,不考虑车辆的垂直运动。双轮车辆的受力情况如图4所示。
前后轮的总载荷为车重Mg,则有:N1+N2=Mg
制动时的减速度为dv/dt,惯性力作用在质心上,使地面对前、后轮的法向作用力发生变化,产生载荷转移。考虑车辆的滚动阻力矩、空气阻力有:
Fw=W·fr
Fa=ρ·V2·CD·A/2
前轮、后轮切向上的受力分别为:Fx1=μ1N1,Fx2=μ2N2,故:
由整车力矩平衡对后轮接地点取矩,得:
则有:
对前后两轮由转矩平衡有:
式中:
N1-前轮法向载荷; N2-后轮法向载荷;
μ1-前轮地面附着系数; μ2-后轮地面附着系数;
M-汽车质量; Fx1-前轮地面制动力;
Fx2-后轮地面制动力; Fw-车轮滚动阻力;
Fa-空气阻力; fr-滚动阻力系数;
ρ-空气密度; V-车辆速度;
CD-空气阻力系数; A-车辆迎风面积;
L-前后轴间距离; L1-质心到前轴间的距离;
L2-质心到后轴间的距离; hg-汽车质心的高度;
I1-前轮转动惯量; I2-后轮转动惯量;
Tbf-前轮制动力矩; Tbr-后轮制动力矩;
r-车轮滚动半径; ωr1-前轮角速度;
ωr2-后轮角速度。
由以上计算分析可以得到车辆的减速度V’(dv/dt)。再通过积分可以得到速度V和制动距离S
从上面的计算分析,可以得到踏板力、真空助力器的输入输出特性、踏板行程、减速度、需液量等。
如图5和图6所示,图5为踏板力特性曲线图,图6为踏板行程特性曲线图。在本实施例中,还可以根据该总需液量和管路压力,建立总需液量和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析;或根据该减速度和管路压力,建立减速度和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。同时,也可以建立时间和减速度、管路压力和减速度、制动时间和制动距离的关系曲线,用于匹配分析。
如图7所示,本实施例还提供一种制动系统匹配分析系统,包括:
管路压力获取模块10,用于根据输入的踏板力,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力;
制动力矩获取模块20,用于由该管路压力得到制动力矩;
减速度获取模块30,用于由该制动力矩通过车辆模型得到车辆的减速度;
匹配分析模块40,用于建立踏板力与该减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
该制动力矩获取模块20还用于根据该管路压力得到踏板行程,该匹配分析模块40还用于建立踏板行程与该减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
制动系统匹配分析系统采用上面所描述的方法,在此不再重复描述。
在具体实现时,可以使用HTML5(超文本标记语言5)技术族实现本发明的分析方法,从而完成所需功能。这一技术族主要包括如下几项:
HTML5(超文本标记语言5)构成了整个软件的基础,控制了页面的逻辑结构;
CSS(级联样式表)定义了页面的样式,使其美观、易用。同时,利用media属性,允许页面直接打印为报告的形式;
JavaScript是算法的核心所在,控制了页面的行为。通过JavaScript核心语言及其标准库进行一般的运算、输入输出,利用HTML5标准中的canvas对象模型进行绘图,同时利用localStorage对象进行持久化。
通过将软件功能合理的划分为模型、控制器和视图三部分,分别对应以上三者,从而实现所需功能。
为了用户可以方便、快捷的运用本软件,同时也为了实现访问控制,需要对软件进行分发与部署。其部署方法可以为以下两种:
离线:将软件作为一个独立的离线软件分发到用户终端上,直接实现离线运行;
B/S方案:即浏览器/服务器架构。设立一HTTP服务器,将软件部署在该服务器上,用户只需在浏览器中打开特定URL(统一资源定位符)即可完成所需匹配分析工作。同时,可以在服务器上部署身份验证模块,进行接入验证。
本发明可以基于网页界面进行制动系统的自主匹配开发,只需要填写相关参数,就可以进行制动系统的匹配计算,不需另行进行繁杂的计算分析,使用方便,采用软件的形式实现了制动系统的自主匹配分析,避免了繁杂的计算,在车辆研发初期就可以进行行车制动分析,在设计初期对整车的制动性能进行预期分析,保证了系统方案的可行性和性能的优越,适用于前后盘式制动器制动系统或前盘后鼓式制动器制动系统分析。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例,本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质,可以有多种变型方案实现本发明。举例而言,作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已,并非因此局限本发明的权利范围,凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化,均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种制动系统匹配分析方法,其特征在于,包括:
S1、根据输入的踏板力Fp,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力P;
S2、由所述管路压力P得到制动力矩Tb;
S3、由所述制动力矩Tb通过车辆模型得到车辆的减速度,由此建立踏板力Fp与所述减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
2.根据权利要求1所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,在所述步骤S2中,还根据所述管路压力P得到踏板行程Tp,在所述步骤S3中,建立踏板行程Tp与所述减速度的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
3.根据权利要求1所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,在所述步骤S3中,进一步通过对所述减速度积分得到速度或制动距离,用于制动系统的匹配分析。
4.根据权利要求1所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,在所述步骤S1中,根据输入的踏板力Fp计算管路压力P的步骤如下:
S11、计算始动力F1:
F1=Sp1+Sp2-P0·A3
其中:Sp1为阀座弹簧力;Sp2为阀回位弹簧力;P0为真空压力;A3为大气阀面积;
S12、计算当大气阀全开时达到最大助力点的输入力F2:
其中:A为膜片有效面积;Dm为主缸直径;Sp为回位弹簧力;f为柱塞阀滑动阻力;J为跳跃力;K为助力比;
S13、计算真空助力器输出力W:
助力器的输入力F=Fp×Rp,其中,Fp为踏板力;Rp为踏板杠杆比;
若P0>0,则:
当F<F1时,W=0;
当F=F1时,W=J;
当F1<F≤F2时,W=K(F-F1)+J;
当F>F2时,
若P0=0,则:
当F≤Sp+f时,W=0;
当F>Sp+f时,W=F-(Sp+f);
S14、计算主缸压力Pm:
其中:ηm为主缸效率;
S15、计算管路压力P,P=Pm。
5.根据权利要求1所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,在所述步骤S2中,由所述管路压力P得到制动力矩Tb的步骤如下:
若采用卡钳制动器,则
若后轮为鼓式制动器,则
其中:μ为摩擦片摩擦系数;D为卡钳缸径;Dd为鼓式制动器缸径;r为有效制动半径;Ps为卡钳启动压力。
6.根据权利要求2所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,根据所述管路压力P得到踏板行程Tp的步骤如下:
S21、计算制动系统的总需液量V:
V=∑kipl+∑Vi
其中:Pl为管路压力;ki为部件的刚性;Vi为需液量;
S21、由制动系统总需液量V计算踏板行程Tp:
其中:Rp为踏板杠杆比;Dm为主缸直径。
7.根据权利要求6所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,在计算制动系统的总需液量时,所述总需液量包括下列需液量中的至少一项或其组合:硬管的膨胀变形产生的需液量、软管的膨胀变形产生的需液量、制动主缸的膨胀变形产生的需液量、前卡钳的膨胀变形产生的需液量、后卡钳的膨胀变形产生的需液量、前、后摩擦片压缩变形产生的需液量、防抱死系统的膨胀变形产生的需液量、制动液压缩产生的需液量、盘片间隙变化产生的需液量、助力器和主缸总成空行程引起的体积变化所产生的需液量。
8.根据权利要求6所述的制动系统匹配分析方法,其特征在于,根据所述总需液量和管路压力,建立总需液量和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析;或根据所述减速度和管路压力,建立减速度和管路压力的关系曲线,用于制动系统的匹配分析。
9.一种制动系统匹配分析系统,其特征在于,包括:
管路压力获取模块,用于根据输入的踏板力,通过助力器输入输出特性得到制动系统管路压力;
制动力矩获取模块,用于由所述管路压力得到制动力矩;
减速度获取模块,用于由所述制动力矩通过车辆模型得到车辆的减速度;
匹配分析模块,用于建立踏板力与所述减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
10.根据权利要求9所述的制动系统匹配分析系统,其特征在于,所述制动力矩获取模块还用于根据所述管路压力得到踏板行程,所述匹配分析模块还用于建立踏板行程与所述减速度的关系曲线,进行制动系统的匹配分析。
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