汽車ABS性能的臺架試驗評價方法研究

1、汽車ABS性能的臺架試驗評價方法研究1 前言防抱死制動系統(tǒng)（ABS是車輛制動時防止車輪抱死的一種裝置，可以 提高汽車制動過程中的操縱穩(wěn)定性和縮短制動距離。隨著以微處理器 為核心的電子技術出現 ABS產品有了重大突破，真正達到了實用化。 現在ABS已經幾乎成了標準件。全面評價 ABS的性能主要是依據其性 能評價指標，但目前對 ABS性能評價在國內外尚無統(tǒng)一的標準來作為 依據。國外ABS的評價方法主要為道路試驗法，較權威的是歐洲ECER13 法規(guī)。我國國家標準 GB13594-2003機動車和掛車的防抱死制動系統(tǒng) 性能和試驗方法也是參照歐洲 ECER1法規(guī)制定的。目前，對汽車ABS檢測方法主要有室

2、外裝車的道路試驗和室內臺架試 驗兩種。對于室外道路試驗，國內的汽車制動試驗場在路面的組成、 機構及其各路面附著系數的組合上還達不到嚴格的要求，所以在評價 ABS的綜合性能時，仍然要按現行的汽車制動方面主導性的國家強制性 標準即 GB12676-1999汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法和 GB7258-1997機動車運行安全技術條件來執(zhí)行。而且道路試驗具有 一定的危險性，需要耗費大量時間和資金，特別對于ABS開發(fā)中和ABS 成品上市裝車前的測試易受到白然條件的限制。另外，對于ABS環(huán)境試驗測試，如耐高溫、高寒、電磁兼容性等，需要在緊湊而且密封環(huán) 境下進行。鑒此，國內外有些廠商和研究機構著手開發(fā)了

3、或正在研制 ABS檢測試驗臺，利用臺架試驗方法來實現對ABS綜合性能的測試， 從而大人節(jié)約測試費用， 縮短測試周期， 增加測試的安全性和可靠性。 隨著現代技術的發(fā)展 ABS 測試法規(guī)也需要不斷得到修訂和完善，因而 ABS性能評價的研究尤為重要。2國內外ABS臺架試驗研究 國內外已經在車輛上普遍裝用防抱死制動系統(tǒng)， 國外有很多著名的 ABS 廠商，國內也正在積極加緊研制 ABS由于各廠商及研究機構的實際水 平與能力不同，國內外在 ABS檢測試驗臺的研發(fā)上也參差不齊，臺架 試驗方法也不同。由于國外著名ABS廠商在ABS臺架檢測試驗技術上對我國實行封鎖， 國內自主研究早期對于 ABS測試試驗臺采用的

4、設計思路基本上是臺架 試驗模擬道路試驗，其試驗臺結構如圖1。ABS檢測試驗臺基本上由以 下幾部分組成：動力源電動機、電磁滑差離合器、旋轉飛輪、主動滾 筒、從動滾筒、測速滾筒及速度傳感器。其設計原理是，通過旋轉飛 輪及其他旋轉部件的運動為汽車提供與實際制動時等效的車輪轉矩。 采用粘沙滾筒支撐車輪，由于計算機控制電磁滑差離合器結合程度， 為車輪提供不同的制動陰力，以模擬在不同附著系數路面上的制動過 程。測速滾筒與車輪緊密接觸，它裝有速度傳感器，能測出車輪的實 際運動線速度。其工作過程是，當車輛行駛到試驗臺上后，通過光電 開關檢測車輛是否到位，如果到位，將向計算機傳送到位信號。計算 機收到信號后，向

5、電動機發(fā)送啟動指令，電動機開始啟動，帶動旋轉 飛輪、主動軸轉動， 主動軸通過電磁滑差離合器帶動主動滾筒、 車輪、 測速滾筒、從動滾筒轉動。速度傳感器向計算機傳輸車輪的線速度值， 當車輪的線速度達到一定值時，計算機向電動機發(fā)出停止運轉指令。 但是，由于飛輪及其它一些旋轉部件己經儲備了一定的旋轉動能，所 以飛輪及其它旋轉部件將繼續(xù)帶動車輪旋轉。當駕駛員踏下制動踏板 時，計算機發(fā)出指令控制電磁滑差離合器的結合程度，隨后計算機采 集速度傳感器傳輸進來的車輪線速度信號，建立數學模型，直到車輪 線速度為零為止。計算機將建立的數學模型同內部已建成的標準數學 模型進行比較，對 ABS 工作是否正常作出判斷。計

6、算機通過調整電磁 滑差離合器的結合程度，實現模擬汽車在各種不同附著系數路面上制 動過程的測試目的。這種試驗臺與道路測試相比減少了以往路面測試所需的測試場地及復 雜的路面情況，能夠在極短時間內完成車輛在各種路面上的測試，并 且通過計算機快速分析，得出結果，大大提高了檢測效率，節(jié)約了 資金和時間。但是該測試臺只能單一分析 ABS制動性能是否正常，對 于 ABS 綜合性能參數以及制動執(zhí)行機構和輪速傳感器工作性能、 ABS 環(huán)境適應性ABS抗電磁干擾能力等不能進行測試。因此這種臺架試驗 方法沒有得到廣泛應用。近年來， 隨著計算機技術的高速發(fā)展以及車輛動力學模型的不斷完善， 混合仿真技術已經逐步成為 A

7、BS開發(fā)與測試過程中的重要手段?；旌?仿真是一種實時仿真技術，它把部分實際產品利用計算機接口嵌人到軟件環(huán)境中去，并要求系統(tǒng)實時運行。圖2為國內開發(fā)的一種ABS混合仿真試驗臺原理示意圖。該試驗臺架可以根據試驗目的任意組合軟 件模塊及實際部件，構成不同形式的閉環(huán)仿真系統(tǒng)。它有如下主要功能：ABS控制邏輯的研究；ABS液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的研究；ABS傳感部 件的研究；ABS性能評價；ABS車型匹配的研究。其中在臺架采取 1-A,2-D,3-F,4-G,5-連接方式，可以實現對ABS性能測試試驗。通過計算 機輸人車輛及道路情況參數，模擬不同的車輛及路面情況。當測試結 束后，通過試驗數據以及曲線分析 AB

8、S的制動性能。通過其他連接方 式可以測試ABS其他部件的性能，如壓力調節(jié)器電磁閥的動作規(guī)律等 性能。目前國內的采用混合， 仿真系統(tǒng)的臺架試驗只是處于研究階段， 還沒有廣泛用于實際ABS測試當中。在國外，由于計算機技術很成熟，很多專門的公司開發(fā)了混合仿真的計算機平臺，如美國NI公司的PCI和德國dSPACE公司的dSPAC等。 并且眾多軟件公司開發(fā)的車輛動力學模型軟件能夠模擬不同車輛及道 路情況而月越來越精確，如美國機械仿真公司的 CarSim 和 TruckSim, 以及德國TESI蟄司的Tesis國外大型的汽車及汽車電子產品公司， 如 歐寶、奧迪、通用、博世等都利用 ABS硬件在回路仿真（H

9、ILS臺架試 驗方法進行ABSECU勺測試。HILS就是實際的控制器和用來代替真實環(huán) 境或設備的仿真模型一起組成閉環(huán)測試系統(tǒng)，難以建立數學仿真模型 的部件（如液壓系統(tǒng)）可以保留在閉環(huán)中，進行整個，系統(tǒng)的仿真測試。如圖 3 是德國奧迪汽車股份公司開發(fā)的一種用于測試防抱死制動系統(tǒng)的工業(yè)型硬件在回路測試臺。AudiHIL測試工作臺中使用了 TESIS公司開發(fā)的ve-DYNA三維汽車動力學模型，將真實的AudiA8型液壓制 動系統(tǒng)或 AudiA8Quattro 四輪驅動的液壓制動系統(tǒng)置于一測試架上， 該 測試架與ABSECI和dSPACESimulatc及PC主機等同時相連構成硬件在 回路測試臺。通過

10、該試驗臺中dSPACE!行車輛動力學模型ve-DYNA 并實現信號的輸人與輸出，完成回路。實驗時，在dSPACE提供的Con-trotDesk中創(chuàng)建實驗文件，在線測試時可以在 Con-trotDesk中采集 和監(jiān)控車輛的各個參數（如輪速、輪加速度、制動壓力等） ，通過這些 采集的數據可以分析ABSECU勺性能。此外還可以很方便在ControlDesk 中改變車輛的操縱以及路面信息，例如改變路面的摩擦系數，改變車 輛的行駛時間，改變道路情況等，從而在各種不同的仿真條件下對 ABSECU進行測試。實驗中除了采集實時的車輛參數進行分析外，還要 對ABSECU進行故障測試（如電源短路故障）以及 ABS

11、ECL負載工作能 力（如電磁閥）測試。在 dSPAC啲Simulator上集成了故障模擬部分 以及負載模擬部分，通過故障模擬模塊可以對車輛90的故障進行模擬測試。 本試驗臺是通過接人真實的負載來實現負載工作能力的測試。3ABS綜合性能評價指標 汽車的制動過程非常復雜，涉及了操縱穩(wěn)定性等諸多因素而難以綜合 考慮，而ABS的使用效果除了與其控制邏輯、控制模式等系統(tǒng)本身的 性能有關以外，還與 ABS 裝車后其控制參數與整車參數的匹配性有著 重要關系。單獨用一個指標很難判別 ABS 的性能，只有綜合多個指標 才能對ABS綜合性能做出較合理的評價。根據計算機仿真的 ABS臺架 試驗的特點，提出了 ABS制動性能和ABS電磁閥性能定量評價指標。 評價指標有：車速 u輪速u0制動主缸壓力值pO、各制動輪缸壓力 值p、制動輪缸壓力均值p'、制動壓力均方差DP。在計算機仿真的測 試臺中，通過計算機計算車速 u和輪速傳感器測試輪速U0通過壓力 傳感器接人制動回路中測試制動主缸壓力值 P0、各制動輪缸壓力值p; 通過車速、輪速值與制動時間