整车防抱死制动系统台架检测与道路对比试验

管炜

摘 要：汽车防抱死制动系统是汽车制动体系中关键的主动安全装置，可以提高紧急制动过程中的汽车稳定性，它的工作状况对行车安全非常关键。

关键词：汽车 防抱死制动系统 台架检测 道路试验

1、研究现状

汽车制动系统是汽车的关键部分，它的性能好坏关系到人员以及车辆的安全以及运输效率。当前汽车ABS整车性能检测关键通过道路试验来进行，但这个方法有很多缺点：重复性不好、试验场地占地面积比较大、投资非常多。所以国内很多研究机构进行了汽车ABS整车制动性能检测方法研究，张为等人提出一种用于ABS电子控制单元室内性能测试的试验台，用于检测它的控制功能以及故障诊断功能，但没有考虑ABS和整车的匹配性能。黄友林等人提出了一种硬件在环仿真的ABS测试方法，把ABS实际部件嵌入到软件环境中进行混合仿真，为ABS产品开发提供了试验平台，但这种方法不便于在用汽车的ABS性能检测。本文提出一种整车ABS台架检测方法。

2、试验台和测控系统结构

2.1 试验台架结构

台架包括两部分：前台架和后台架。其中后台架是固定的，前台架是用电动机来驱动的，能够沿预先铺设的轨道运动，可以使不同轴距汽车台架都可以得到检测。前后台架使用花键式伸缩型传动轴连接，实现前后台架之间的联动，台架上除了滚筒组以外的别的部分都使用托板结构遮挡[1]。

ABS试验台架结构中，第三滚筒用于常规制动测试，驱动滚筒取代路面承载汽车，传递制动力，同步装置用于传递旋转运动，超越离合器用于ABS制动检测和常规制动检测之间的自动转换，制动电动机是常规制动检测的动力源，花键式伸缩型传动轴强制制动过程中前台架和后台架扭矩控制器主动转子同步，确保车身速度相同，从动滚筒用来取代路面承载汽车，台架行走装置用于前台架的前后移动，飞轮用于模拟汽车运动惯量，扭矩控制器用来模拟不同路面附着系数，导轨承载前台架，为前台架前后移动导向。

ABS试验台架结构中，四组滚筒转动的动力来自于汽车驱动轮，加速的时候，前驱汽车的前轮带动前台架的两组滚筒转动，通过齿形带和传动轴把动力传给后台架的飞轮和扭矩控制器主动转子，主动转子通过电磁作用力驱动从动转子，从动转子利用齿形带带动驱动滚筒。因为使用高摩擦因数滚筒，在驱动滚筒的驱动之下，车轮和驱动滚筒一起转动，并带动从动滚筒转动。制动的时候，车轮和滚筒是一个总体，受到制动器的制动力以及从动转子的驱动力，当制动器制动力大于从动转子作用力的时候，扭矩控制器的主从动转子之间出现差速转动，和路面制动时候的车轮滑移相似。

2.2 测控系统结构

整个测控系统使用以CAN总线为基础的分布式结构，各个功能模块通过CAN总线和上位机通信。

扭矩控制模块按照需要模拟的路面附着系数计算出对应的扭矩控制器控制电流和控制输出扭矩，常规制动模块的功能包括轴重测量、制动力测量以及制动电机控制，完成常规制动性能测试，速度采集模块实现车身、四个车轮和台架移动速度数据采集，行程控制模块控制试验台架移动行程，使得不同的轴距的汽车都能够上台测试，关键任务是控制行程电动机、检测台架移动行程，升降台控制模块控制升降台升、降和锁死、松动。

3、台架检测方法

3.1 ABS台架检测指标

汽车的制动过程相当复杂，ABS性能除了和自身控制逻辑、控制模式等有关外，还和ABS装车后它的控制参数和整车参数的匹配性有着密切联系。

车辆制动的时候，不同滑移率对应不同的路面附着系数，附着系数的最大值叫做峰值附着系数，通常出现在车轮滑移率S为10%-25%之间，这个时候能够得到最大的地面制動力。ABS控制的作用是通过不断调整制动压力，把滑移率控制在一定范围内，使得每个车轮得到最大的地面制动力，避免车轮抱死，提高汽车制动时候的稳定性。

附着系数利用率指的是ABS工作时整车对地面的最大附着力的有效利用程度，它是在某个确定的附着系数路面上，ABS制动效率的具体体现[2]。

3.2 路面附着系数动态模拟

使用磁粉扭矩控制器实现各种路面附着系数的模拟，因为扭矩控制器的输出扭矩受输入电流的控制，按照需要模拟的附着系数调整输入电流，就能获得相应的输出扭矩Mc。假设制动器作用于车轮的制动力矩是Mb，Mb强制车轮停止转动，而扭矩控制器输出扭矩Mc相当于地面附着力，驱动车轮转动，当Mb大于Mc的时候，扭矩控制器的主、从动转子之间出现差速转动，和路面制动时的车轮滑移相似。调整输入电流，那么输出扭矩随之变化，即改变道路的附着系数。通过四个独立的扭矩控制器和电流控制模块分别模拟四个车轮所处的路面附着系数，扭矩控制器输入电流的控制通过PWM波产生模块实现，控制原理见图一。

PWM波产生模块根据上位机控制命令调整PWM波的占空比，然后输入到MOS管，使它按照PWM波的高低电平不断通断，以产生需要的电流给扭矩控制模块，来对扭矩控制器输入电流进行控制[3]。

4、台架和道路对比试验

在某大学汽车综合试验场进行了道路试验，并和相同车辆的台架试验加以比较。以伊兰特单一低附着系数路面工况为例，研究道路和台架比较试验。通过对比发现，车身速度变化趋势基本一样，车轮速度都有反复调整过程。按照ABS台架检测指标对台架试验和道路试验相应技术参数进行比较，各个参数的误差都在5%的范围内。

结语

这个ABS台架检测方法卓有成效地降低了试验成本，提高了检测效率和试验的安全性。台架试验中的车身速度、车轮速度和滑移率曲线的变化趋势和相应的ABS直线紧急制动道路试验是一致的，表明提出的台架检测方法可以模拟汽车在道路上进行直线紧急制动时的运行工况。以道路试验结果作为参考依据，台架试验结果中的重要技术参数和道路试验比较接近，误差不大于5%.

参考文献

[1]郝茹茹，赵祥模，周洲.整车防抱死制动系统台架检测与道路对比试验[J].农业机械学报，2013，（04）：21-26.

[2]郝茹茹，赵祥模，马建，徐志刚.一种新型汽车ABS整车检测系统[J].交通运输工程学报，2011，（05）：69-75.

[3]张仲石，王丽芳，张俊智.前驱电动汽车防抱死制动中滑移率控制的动态负载模拟[J].汽车工程，2017，（03）：288-295.