專利名稱：基于輪速閉環(huán)模擬的液壓abs測試試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，可以應(yīng)用于汽車液壓ABS測 試，可檢測液壓ABS系統(tǒng)控制邏輯、疲勞壽命、性能及可靠性。
背景技術(shù)：
ABS (Anti-lock Brake System,即制動防抱死系統(tǒng))能把車輪的滑移率控制在一定的 范圍之內(nèi)，充分地利用輪胎與路面的附著力，從而獲得良好的方向穩(wěn)定性和盡可能大的制動 力。它在乘用車和商用車上得到了廣泛的應(yīng)用，裝車率逐年大幅度提高。ABS系統(tǒng)本身出現(xiàn)故 障將會導(dǎo)致巨大的財(cái)產(chǎn)損失甚至人身傷害，因此如何有效地檢測ABS系統(tǒng)已成為眾多研究者和 廠商高度重視的問題。
目前，對汽車ABS系統(tǒng)檢測方法主要有室外裝車的道路試驗(yàn)和室內(nèi)臺架試驗(yàn)兩種。對于 室外道路試驗(yàn)，國內(nèi)的汽車制動試驗(yàn)場在路面的組成、機(jī)構(gòu)及其各路面附著系數(shù)的組合上還 達(dá)不到嚴(yán)格的要求。而且它存在一定危險(xiǎn)性，成本高，試驗(yàn)周期長、并且受氣候影響。而室 內(nèi)的ABS系統(tǒng)仿真試驗(yàn)臺克服了路試檢測的缺點(diǎn)，實(shí)用價(jià)值較大。但是，國內(nèi)外的汽車ABS 仿真試驗(yàn)臺，多數(shù)都局限于用微機(jī)來采集數(shù)據(jù)與控制分析，或是采用價(jià)格昂貴的DSP硬件和 Matlab\Simulink專用軟件構(gòu)成的開發(fā)系統(tǒng)。也出現(xiàn)了用PC微機(jī)作為控制器的系統(tǒng)，但往 往沒有模擬系統(tǒng)。 一些實(shí)時(shí)硬件閉環(huán)系統(tǒng)往往要采用兩套計(jì)算機(jī)來構(gòu)成，使系統(tǒng)變得復(fù)雜和 龐大。這些系統(tǒng)未能將車輛模型與實(shí)車系統(tǒng)有機(jī)地集成于一體。而且在汽車ABS系統(tǒng)研發(fā)階 段，這些試驗(yàn)臺主要用于ABS部件和系統(tǒng)的性能檢測，但都不能考核系統(tǒng)的可靠性。很多國 內(nèi)生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和性能定期測試目前停留在憑駕駛員主觀感覺來判斷ABS工作是 否正常的狀態(tài)。顯然這種檢測方式己不能滿足快速、有效、經(jīng)濟(jì)地檢測ABS的要求。
鑒于國內(nèi)試驗(yàn)條件的局限和ABS對檢測條件的特殊要求，本文設(shè)計(jì)發(fā)明了基于輪速閉環(huán) 的液壓ABS測試試驗(yàn)臺。本試驗(yàn)臺可以對ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)、 HCU (Hydraulic Control Unit,液壓控制單元)、和輪速傳感器這三大部件進(jìn)行性能檢測， 也可對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，考核系統(tǒng)可靠性，大大降低了試驗(yàn)費(fèi)用、周期和風(fēng)險(xiǎn)。本試 驗(yàn)臺適用于ABS整個(gè)研發(fā)過程，亦可用于批量ABS檢測設(shè)備的生產(chǎn)，具有一定實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到檢測液壓ABS系統(tǒng)控制邏輯、疲勞壽命、性能及可靠性的要求，本發(fā)明所采用
的技術(shù)方案閉環(huán)方案試驗(yàn)開始前，在工控機(jī)(1)上通過測試軟件(18)先設(shè)定某一制動初速度，
再發(fā)出控制信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集板卡(17)控制液壓站(14)操控油缸(15)對制動主缸(16) 加壓，使主缸壓力達(dá)到設(shè)定的某一試驗(yàn)壓力值；此時(shí)由壓力傳感器(13)采集到的制動輪缸 (10)壓力值通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(24)被送入工控機(jī)內(nèi)的車輛制動器模型，通過制動器模型 將得出制動力，根據(jù)整車模型、輪胎模型和路面模型將會實(shí)時(shí)計(jì)算出輪速變化情況，并控制 交流伺服電機(jī)(4)按照輪速的變化趨勢改變轉(zhuǎn)速；由輪速傳感器(6)采集到輪速信號送入 被測試系統(tǒng)(20)的控制器，ABS的ECU (7)再操作HCU (8)的電磁閥控制制動回路內(nèi)壓 力變化，同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號也送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并和壓力一起 輸出至上位機(jī)人機(jī)界面顯示保存，用于分析和評判被測系統(tǒng)的控制邏輯、疲勞壽命、性能及
開環(huán)方案自編測試軟件(18)提供實(shí)車在高附著系數(shù)路面下高、低速測試曲線，中附 著系數(shù)路面下高、低速測試曲線，低附著系數(shù)路面下高、低速測試曲線；試驗(yàn)開始前，在工 控機(jī)(1)上通過測試軟件(18)發(fā)出控制信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集板卡(17)控制液壓站(14)操控 油缸(15)對制動主缸(16)加壓，使主缸壓力達(dá)到設(shè)定的某一試驗(yàn)壓力值，再設(shè)定某一制 動初速度；通過測試軟件(18)發(fā)出控制信號，經(jīng)運(yùn)動控制器(2)和交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)， 控制交流伺服電機(jī)(4)帶動齒圈(5)以設(shè)定的輪速制動曲線運(yùn)動；由輪速傳感器(6)采集 到的輪速信號送入被測試系統(tǒng)(20)的控制器，ABS的ECU (7)再操作HCU (8)的電磁閥 控制制動回路內(nèi)壓力變化；同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號和壓力傳感器(13)采集 到的壓力信號送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并一起輸出至上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示并保存，用以測試軟件 (18)分析和評判被測系統(tǒng)的基本性能。


圖1是基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
本試驗(yàn)臺主要由工控機(jī)(1)、輪速生成裝置(19)、被測系統(tǒng)(20)、壓力源(21)、放 氣系統(tǒng)(22)、制動系統(tǒng)(23)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(24)組成。 下面是結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
參閱圖l，工控機(jī)(1)與運(yùn)動控制器(2)經(jīng)PCI插槽相連，運(yùn)動控制器(2)與交流伺服 電機(jī)驅(qū)動器(3)經(jīng)轉(zhuǎn)接插頭相連，交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)與交流伺服電機(jī)(4)經(jīng)220V 電源線及信號線相連；齒圈(5)固定在交流伺服電機(jī)(4)的軸上，輪速傳感器(6)與齒圈 (5〉保持適當(dāng)間隙固定在交流伺服電機(jī)(4)上；從而工控機(jī)(1)可以控制交流伺服電機(jī)(4)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
被測系統(tǒng)(20)包括ABS的ECU (電子控制單元)(7)和HCU (液壓控制單元)(8)，固定 在特制卡具(9)上。HCU (8)與制動主缸(16)及制動輪缸(10)經(jīng)油路相連。液壓站(14) 與油缸(15)由頂桿相連，油缸(15)與制動主缸(16)由油路相連。
制動主缸(16)分別連接有兩個(gè)電磁閥(11)、兩個(gè)壓力表(12)和兩個(gè)壓力傳感器(13)。 四個(gè)制動輪缸(10)分別連接各自的電磁閥(11)、壓力表(12)和壓力傳感器(13)。兩個(gè) 制動主缸電磁閥(11)和四個(gè)制動輪缸電磁閥(11)構(gòu)成放氣系統(tǒng)(22)。
輪速傳感器(6)和壓力傳感器(13)經(jīng)RS232串口總線與數(shù)據(jù)采集板卡(17)連接，從 而采集輪速信號和壓力信號。液壓站(14)經(jīng)RS232串口總線與數(shù)據(jù)采集板卡(17)連接， 從而工控機(jī)(1)可以通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制液壓站(14)壓力的變化。
本試驗(yàn)臺工作流程圖如圖2所示
閉環(huán)工作方式上位機(jī)控制指令由工控機(jī)測試軟件(18)發(fā)出，經(jīng)運(yùn)動控制器(2)控制 交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)驅(qū)動交流伺服電機(jī)(4)帶動齒圈(5)轉(zhuǎn)動達(dá)到設(shè)定的制動初速度。 此時(shí)，壓力傳感器(13)傳出的壓力信號被送至數(shù)據(jù)采集板卡(17)，經(jīng)串口傳至工控機(jī)(1)。 工控機(jī)(1)根據(jù)接收的輪缸壓力值由車輛制動器模型得出制動力，并根據(jù)整車模型、輪胎模 型和路面模型實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前的輪速值，從而控制交流伺服電機(jī)(4)帶動齒圈(5)按照輪 速的變化趨勢改變轉(zhuǎn)速，由輪速傳感器(6)采集到輪速信號送入被測系統(tǒng)(20)的控制器， ABS的ECU (7)再操作HCU (8)的電磁閥產(chǎn)生動作，通過恒壓油源和制動主缸在制動回路 中產(chǎn)生制動壓力。同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號也送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并和 壓力一起輸出至上位機(jī)顯示保存。
開環(huán)工作方式上位機(jī)控制指令由工控機(jī)測試軟件(18)發(fā)出，經(jīng)運(yùn)動控制器(2)控制 交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)驅(qū)動交流伺服電機(jī)(4)帶動齒圈(5)按照載入的輪速制動曲線轉(zhuǎn) 動。由輪速傳感器(6)采集到輪速信號送入被測系統(tǒng)(20)的控制器，ABS的ECU (7)再 操作HCU (8)的電磁閥控制制動回路內(nèi)壓力變化；同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號 和壓力傳感器(13)采集到的壓力信號送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并一起輸出至上位機(jī)實(shí)時(shí)顯 示并保存。
權(quán)利要求
1. 一種基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，包括工控機(jī)(1)、運(yùn)動控制器(2)、交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)、交流伺服電機(jī)(4)、齒圈(5)、輪速傳感器(6)、汽車液壓ABS系統(tǒng)ECU(7)和HCU(8)、夾具(9)、液壓站(14)、油缸(15)、制動主缸(16)、制動輪缸(10)、電磁閥(11)、壓力表(12)、壓力傳感器(13)和數(shù)據(jù)采集板卡(17)和自編測試軟件(18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，其特征是由運(yùn) 動控制器(2)、交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)、交流伺服電機(jī)(4)和齒圈(5)構(gòu)成輪速生成裝置(19);由液壓站(14)和油缸(15)構(gòu)成壓力源(21);由電磁閥(11)構(gòu)成放氣系統(tǒng)(22);由制動主缸(16)、制動輪缸(10)和壓力傳感器(13)構(gòu)成制動系統(tǒng)(23);由自制數(shù)據(jù)采 集板卡(17)和串口構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(24);工控機(jī)(1)所運(yùn)行的自編測試軟件(18)包 含整車模型、輪胎模型、路面模型、制動器模型、數(shù)據(jù)采集處理、輪速實(shí)時(shí)控制以及人機(jī)操 作界面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，其特征是輪速 生成裝置中的齒圈(5)安裝在交流伺服電機(jī)(4)的軸上，通過上位機(jī)的自編測試軟件(18) 發(fā)出控制指令，經(jīng)運(yùn)動控制器(2)和交流伺服驅(qū)動器(3)來控制交流伺服電機(jī)(4)帶動齒 圈(5)運(yùn)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，其特征是液壓 站(14)與油缸(15)由頂桿相連，油缸(15)與制動主缸(16)由油路相連。工控機(jī)(1) 可以通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(24)控制液壓站(14)壓力的變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓A&測試試驗(yàn)臺，其特征是具有 由電磁閥(11)構(gòu)成的放氣系統(tǒng)(22)，代替實(shí)車的放氣螺栓。
6. —種利用權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺進(jìn)行閉環(huán)工作 的方法試驗(yàn)開始前，在工控機(jī)(1)上通過測試軟件(18)先設(shè)定某一制動初速度，再發(fā)出控 制信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集板卡(17)控制液壓站(14)操控油缸(15)對制動主缸(16)加壓，使 主缸壓力達(dá)到設(shè)定的某一試驗(yàn)壓力值；此時(shí)由壓力傳感器(13)采集到的制動輪缸(10)壓 力值通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(24)被送入工控機(jī)內(nèi)的車輛制動器模型，通過制動器模型將得出制 動力，根據(jù)整車模型、輪胎模型和路面模型將會實(shí)時(shí)計(jì)算出輪速變化情況，并控制交流伺服 電機(jī)(4)按照輪速的變化趨勢改變轉(zhuǎn)速；由輪速傳感器(6)采集到輪速信號送入被測試系統(tǒng)(20)的控制器，ABS的ECU (7)再操作HCU (8)的電磁閥控制制動回路內(nèi)壓力變化， 同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號也送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并和壓力一起輸出至上 位機(jī)人機(jī)界面顯示保存，用于分析和評判被測系統(tǒng)的控制邏輯、疲勞壽命、性能及可靠性。
7. —種利用權(quán)利要求1所述的基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺進(jìn)行開環(huán)工作 的方法自編測試軟件(18)提供實(shí)車在高附著系數(shù)路面下高、低速測試曲線，中附著系數(shù)路面 下高、低速測試曲線，低附著系數(shù)路面下高、低速測試曲線；試驗(yàn)開始前，在工控機(jī)(1)上 通過測試軟件(18)發(fā)出控制信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集板卡(17)控制液壓站(14)操控油缸(15) 對制動主缸(16)加壓，使主缸壓力達(dá)到設(shè)定的某一試驗(yàn)壓力值，再設(shè)定某一制動初速度； 通過測試軟件(18)發(fā)出控制信號，經(jīng)運(yùn)動控制器(2)和交流伺服電機(jī)驅(qū)動器(3)，控制交 流伺服電機(jī)(4)帶動齒圈(5)以設(shè)定的輪速制動曲線運(yùn)動；由輪速傳感器(6)采集到的輪 速信號送入被測試系統(tǒng)(20)的控制器，ABS的ECU (7)再操作HCU (8)的電磁閥控制制 動回路內(nèi)壓力變化；同時(shí)輪速傳感器(6)采集到的輪速信號和壓力傳感器(13)采集到的壓 力信號送入數(shù)據(jù)采集板卡(17)，并一起輸出至上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示并保存，用以測試軟件(18) 分析和評判被測系統(tǒng)的基本性能。
全文摘要
本發(fā)明為基于輪速閉環(huán)模擬的液壓ABS測試試驗(yàn)臺，包括工控機(jī)、輪速生成裝置、被測系統(tǒng)、壓力源、放氣系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工控機(jī)運(yùn)行的測試軟件包含整車模型、輪胎模型、路面模型和制動器模型、數(shù)據(jù)處理、輪速實(shí)時(shí)控制及人機(jī)操作界面；輪速生成裝置由運(yùn)動控制器、交流伺服電機(jī)驅(qū)動器、交流伺服電機(jī)和齒圈構(gòu)成；放氣系統(tǒng)由電磁閥構(gòu)成；壓力源由液壓站和油缸構(gòu)成；制動系統(tǒng)由制動主缸、制動輪缸和壓力傳感器構(gòu)成。本試驗(yàn)臺可通過閉環(huán)和開環(huán)兩種方案對ABS控制器、壓力調(diào)節(jié)器和輪速傳感器進(jìn)行性能檢測，也可對整個(gè)ABS系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，考核其可靠性。本試驗(yàn)臺適用于ABS研發(fā)過程，亦可用于批量ABS檢測設(shè)備的生產(chǎn)。
文檔編號G01L5/28GK101509834SQ20081010308
公開日2009年8月19日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者丁能根, 余貴珍, 沖 馮, 勝 吳, 王偉達(dá), 陳默然 申請人:北京航空航天大學(xué)