汽车ABS系统实训台架的改进研究

黄代仲

（广西科技大学鹿山学院 545616)

汽车ABS系统实训台架的改进研究

黄代仲

（广西科技大学鹿山学院 545616)

在普通高校应用技术型转型的背景下，实验实训一体化设备是必要的教学需求。以汽车ABS系统的教学设备为例，提出改进方案，通过对关键机械部分的设计及数据采集与显示系统的搭建，实现了汽车ABS系统教学的实验、实训教学功能的一体化。

教学设备；改进；设计；实验实训一体化

1 背景意义

汽车ABS系统是在常规制动系统的基础上加装了一套ABS装置，加强了对车辆的控制，减少滑移现象、缩短制动距离、减轻轮胎的磨损。随着汽车电子技术的发展，在ABS系统功能的基础上搭载其他的工作软件，使得它的功能得到扩展，如驱动防滑、操控稳定、主动避免碰撞、电子机械制动、电子制动力分配、运行轨迹及驾驶员操作记录功能等。汽车ABS系统技术控制功能和使用范围的优化与扩大，使之成为现代汽车制动控制系统的核心，汽车ABS系统已经成为了汽车制动性能优劣的最重要因素之一[1]。

2 需求与方案

汽车ABS系统课程教学内容中，重点是ABS系统的工作原理，ABS系统如何通过减压、保压、增压等过程控制滑移率的，滑移率利用附着系数影响制动性能的原理。为了使学生尽快掌握并加深对ABS系统工作原理的认知，应在课程中加入相应的实验实训内容，包括ABS系统工作原理的认知、ABS系统的运用、不同制动状态下制动效果的区别、制动过程中滑移率的变化等内容。具体方案如下。

(1)采用现有的带ABS的制动系统，在其基础上并联监测和采集相关数据，并通过相关数据处理后在平台上作显示，如制动时间、滑移率等。

(2)对关键电路及信号路线做出人工的故障模拟，并引出一些检测端子，作为维修训练使用。

(3)采用滚筒模拟汽车行驶惯量，把汽车在路面的行驶过程转换为在平台上的原地滚动，从而实现模拟车辆驾驶的目的。

(4)在原车制动防抱死系统构成的基础上加入滚轮、驱动、转速传感器、数据采集与显示系统，其组成及工作原理初步设计如图1所示。

图1 汽车ABS系统实验实训平台组成及原理图

3 硬件系统关键部位设计

3.1 对象车型参数

以2013款1.5 L手动标准型宝骏630为模拟对象，其相关参数如表1所示。

表1 2013款1.5 L手动标准型宝骏630配置参数表

3.2 电动机的选择

电动机是汽车ABS系统实验实训平台的动力来源，此动力传动主要是由电动机带动滚筒，然后再带动轮胎转动从而模拟汽车的行驶。

(1)本次研究平台的工作具有载荷小、稳定、冲击小、无过载、起动频繁和制动频繁等特点，可选择使用Y系列三相异步电动机[2]。

(2)电动机的转速主要是根据模拟试验车车轮的转速而定，选取一个车速范围，根据传动比确定所需要电动机的转速。试验车最高车速为175.0 km/h，但是教学时车速不需要达到最高车速，所以选定车速为100.0 km/h，根据公式计算，车轮转速为696.6 r/min。初定滚轮和车轮之间的传动比为2.5，所以实际滚轮转速为1 741.5 r/min。设电机与滚轮的传动比为0.8，则电机的转速为1 393.2 r/min。选用Y90S-4型电动机，额定功率1.1 kW，满载转速1 400 r/min。

3.3 滚筒尺寸的设计

本平台的滚轮为模拟实际车辆行驶惯量，所以对滚筒的直径大小有严格的要求。根据车轮的滚动条件选择转滚筒大小，初定滚筒和车轮之间的传动比为2.5。滚轮表面采用滚花的形式来加大摩擦，保证轮胎正常运转。一般是前轮分配70%的制动力,后轮分配30%的制动力。

4 数据采集与显示系统

要实现车速显示、滑移率显示、制动时间显示等功能的关键在于搭建软件系统平台，它应该具备相关数据采集、数据处理及数据显示功能。

根据PCI-1712L采集卡中转速储存记录，是以电子表格储存的，利用LabVIEW对电子表格内各车轮转速及对应滚轮转速数据进行处理，并显示滑移率波形。以其中一个车轮为例，其滑移率计算程序框图如图2所示。

5 平台可实现的功能

综上所述，本次研究的汽车ABS系统实验实训平台有以下三个系统。

(1)ABS制动系统一套（含车轮），调试电机及其附件一套，滚筒一套，组合成为汽车行驶模拟系统。

(2)在ABS系统工作电路的基础上，设置故障模拟开关和检测端口，组成故障模拟系统。

(3)由各车轮转速传感器、滚筒转速传感器、数据处理器、显示器、电脑及LabVIEW组成软件系统。

6 结束语

汽车ABS系统是关系汽车行驶安全性的关键之一，也是汽车专业教学的重点难点之一。本文根据文中所提出的功能需求，构建了汽车ABS系统实验实训平台的软硬件系统组成，对其硬件系统进行了设计，并对关键部件进行了设计运算。对其软件系统进行了分析，以PCI-1712L采集卡和LabVIEW作为软件系统的核心，展示了系统设计与搭建的思路，最终使得汽车ABS系统实验实训平台构建起来并实现。本次研究的汽车ABS系统实验实训平台，以“应用型”人才培养为切入点，以满足学校实验实训教学为目的。

图2 滑移率计算程序框图

[1]张集乐.ABS测控实验教学系统的开发研究.南京农业大学,2008,6.

[2]周凯.基于惯量模拟的汽车ABS动态性能台架测试技术研究.哈尔滨理工大学,2012,12.

G71文献标示码：A

黄代仲（1980—），男，本科，汽车维修高级技师，研究方向为汽车专业理实一体化教学。