汽车电子液压制动系统跟随特性的实验研究 ----汽车EHB系统的硬件设计

能器根据结构不同可以分成活塞式蓄能器和皮囊式蓄能器。

a活塞式蓄能器

活塞式蓄能器中的油液和气体由浮动的自由活塞隔开，其具体结构如图3.1所示。活塞上部为压缩空气，由阀将气体充入，高压油液经油孔流向液压系统，活塞随下部压力油的储存和释放来回滑动。这种蓄能器结构简单、寿命长，但因活塞有一定的惯性和O形密封圈存在较大的摩擦力，所以反应不够灵敏，充气压力有限，密封困难，而且气体和液体有相混的可能性。

b皮囊式蓄能器

皮囊式蓄能器由皮囊、壳体、充气阀、菌形阀、油口组成，气体和油液用皮囊隔开，当系统压力突然下降或充气时菌形阀自动关闭。其结构如图3.2所示，皮囊用耐油的特殊橡胶制成，固定在壳体的上部，多采用氮气作为气体介质，氮气从气门充入，壳体下端的提升阀由弹簧加菌形阀构成，压力油由此流入，并能在油液全部排出时，防止皮囊膨胀挤出油口。这种结构使气、液密封可靠、不易漏气，并且因皮囊惯性小，反应灵敏、克服了活塞式蓄能器响应慢的弱点，充气方便，容易安装维护。因此，它的使用和研究是目前最多的。

c薄膜式蓄能器

薄膜式蓄能器是将两个半球形壳体扣在一起，半球与半球之间用一张橡胶薄膜隔开，利用薄膜的弹性来储存、释放压力能，薄膜式蓄能器重量最轻，易于吸收脉动反应灵敏，由于橡胶薄膜面积较小，气体膨胀受到限制，输出量小。主要用于体积和流量较小的情况，如用作减震器，缓冲器等。

d重力式蓄能器；

重力式蓄能器如图3.3所示，重力式蓄能器利用提拉加载在活塞上的质量，将液体的液压能转化为重物的重力势能来储存能量。其结构简单、压力稳定，主要用于冶金等大型液压系统的恒压供油，其缺点是反应慢，结构庞大，安装局限性大，只能垂直安装、不易密封，现在已很少使用。

e弹簧式蓄能器

弹簧式蓄能器如图3.4所示，利用弹簧的压缩和伸长来储存、释放压力能，它的结构简单，成本较低，但由于弹簧伸缩量有限容量小，可用于小容量、低压系统起缓冲作用，不适用于高压或高频的工作场合。

在EHB系统中蓄能器的功能主要是作为压力源。由电动泵作用，将油液的液压能转化为蓄能器内部气体的内能，某些液压系统的执行元件是间歇动作，其总的工作时间很短，该系统装设蓄能器后，在非工作期间，泵向蓄能器充油，在工作期间，泵与蓄能器一起向执行元件供油，这样就可以采用一个较小的泵及动力机来完成工作，减小了动力机的功率。在蓄能器参数选取时主要是根据系统的总压力和轮缸的总体积来选蓄能器。我们选用气囊式蓄能器，蓄能器的容积是由其工作中要求输出的油液体积，充气压力、系统最低工作压力和最高工作压力决定的，下面我们进行蓄能器参数的计算：

由理想气体状态方程：PV = nRT，由公式可知，蓄能器内气体的压强和体积的乘积是一个常数。蓄能器的整个蓄能过程是一个等温过程，蓄能动作前后温度T不变，气体摩尔数n不变，R为常数8.31也不变。当蓄能器作执行机构动力源运行过程中，来自液压泵液体的对蓄能器内的气体进行压缩，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，设皮囊的充气压力为Po，皮囊充气的体积（蓄能器容量）为Vo，系统工作压力达最高（即泵对蓄能器充油结束时的压力）P1时，此时皮囊被压缩后的体积为V1，当系统处于最低工作压力（即蓄能器向系统供油结束时的压力）P2时，此时对应的气体体积为2 V，根据气体状态的变化遵守玻义耳定律可知定量等温条件下，气体的压强与体积成反比关系。即

体积差ΔV = V2- V1为供给系统油液的有效体积，将它代入式（3.1），使可求得蓄能器容V0量，即

由上式得

有上式可知要求得高压蓄能器总容积Vo，需要知道以下参数：蓄能器充气压Po，蓄能器最低工作压力P1，蓄能器最高工作压力P2及蓄能器的有效排油量ΔV.蓄能器最高工作压力P2按系统最高压力Pv来确定，由于考虑到泄漏的影响和蓄能器的使用寿命且相对稳定。Pv = 12MPa，则取P2 = 16MPa；蓄能器充气压Po与最高压力P2之比大约保持在四分之一左右，首先应考虑选用蓄能器的容积尽可能小，而使单位容积的蓄能器的储能量尽量大（绝热过程）。我们取P0 = 0.47 P2 = 7.52MPa；蓄能器的充气压力Po应不大于90%的最小工作压力P1，取P1=1.6P2=12.03MPa.

蓄能器的有效排油量ΔV （ L）的计算：

∑Vi：蓄能器向系统供油结束时，各工作点的总耗油量；

ξ：液压系统泄漏因数，取ξ= 1.2；

t：最大耗油量时泵的工作时间；

∑q：液压泵的总供油量。

液压泵的总供油量

（将在下