在转毂试验机上测试防抱死制动系统的研究

试验·测试·　在转毂试验机上测试防抱死制动系统的研究　陈　钊　王　岩　（１．江汉大学；２．总装备部驻第一汽车集团公司军事代表室）　

【摘要】为了检测汽车防抱死制动系统的可靠性，在转毂试验台上对该系统进行了测试研究。介绍了转毂试验台　的结构、原理、工作过程及测试程序。在转毂试验台上模拟　汽车的各种动态丁况，测试了防抱死制动系统的性能。　试验表明，该转毂试验台及其测试程序能满足防抱死制动系统性能的测试要求。　主题词：ＡＢＳ转毂试验台　测试程序　中图分类号：Ｕ４６１．３文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２００６）０１—００３０一ｏ３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＡＢＳ　ｏｎ　Ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ　Ｄｒｕｍ　Ｔｅｓｔ　Ｔａｂｌｅｓ　Ｃｈｅｎ　ＺｈａｏＩ，Ｗａｎｇ　Ｙａｎ　（１．Ｈａｎｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ａｒｍａｍｅｎｔｓ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＰＬＡ　ｔｏ　Ｃｈｉｎａ　ＦＡＷ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｎ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ＡＢＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ｏｎ　ａ　ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ　ｄｒｕｍ　ｔｅｓｔ　ｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｉｔｓ　ｒｅｌｉａｂｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｔ－　ｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈｅｃｋ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｓｉｍｕａｌａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ　ｄｒｕｍ　ｔｅｓｔ　ｔａｂｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＡＢＳ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　Ｉｔ　ＷａＳ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ　ｄｒｕｍ　ｔｅｓｔ　ｔａｂｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｎｔｉ－ｌｏｃｋ　ｂｒａｋｅ　ｓｙｓｔｅｍｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＢＳ，Ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ　ｄｒｕｍ　ｔｅｓｔ　ｔａｂｌｅ，Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　

ｌ前言　汽车防抱死制动系统（ＡＢＳ，Ａｎｔｉ—ｌｏｃｋ　Ｂｒａｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）可以实时计算每个车轮的滑移率，并控制相　关车轮的制动管路压力，从而使滑移率保持在理想　范围内，使前、后车轮不抱死，进而充分利用轮胎和　地面的附着系数，获得最优的制动性能。因此，在转　毂试验机上测试ＡＢＳ的性能，可保障ＡＢＳ正常工　作，避免车轮抱死事故的发生。　２防抱死制动系统的测试设备　测试设备为宝克一３６００型独立控制式多功能　转毂试验机，具有测试循环时间短、生成柔性高、可　扩充性强、测试精度高、结构简单及维修方便等特　点。试验汽车在试验机的转毂上模拟在路面上行驶　的各种动态工况，并利用各种装置对各动态工况进　行测量、分析和判断。　２．１测试设备结构与原理　多功能转毂试验机的结构如图１所示。　多功能转毂试验机由计算机和可编程控制器控　制：在被测试汽车加速时，通过电动机提供阻力矩模　拟行驶阻力；在被测试汽车制动时，用惯性转毂和传　３Ｏ一　动部件的转动惯量模拟汽车移动部件的质量和转动　部件惯量。通过编码器测量转毂的实时位置，计算　速度、加速度、制动和转动方向等；通过屏幕和键盘　等与操作者通讯；通过串行接口与被测试汽车的各　管理系统电控单元通讯；通过各种控制器控制各机　械部件的动作。　

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１．框架结构２．轴距改变机构３．交流电动机　４．编码器　５．惯性转毂６．保持转毂７．驾驶员　控制台　８．右电子控制柜９．驾驶员屏幕　１Ｏ．左　电子控制柜　１　１．排烟通风系统　图１　多功能转毂试验机的结构示意　２．２测试设备的工作过程　被测试汽车驶上试验机后，首先加速到测试准　备速度。汽车驱动轴由发动机驱动，而试验机的对应　电动机只是模拟行驶阻力的力矩；汽车非驱动轴由　试验机的对应电机驱动，速度将随驱动轴的速度而　

汽车技术　

维普资讯 http://www.cqvip.com 试验·测试·　变化。试验机的计算机可以对每个惯性转毂电动机　的力矩和速度编程控制。驱动轴电动机处于力矩控　制方式，而非驱动轴电动机处于速度控制方式。　驱动轴电动机提供的力矩根据下式变化：　Ｆ＝Ａ＋Ｂ￣Ｎ＋ＣｘＶ　（１）　式中，Ｆ为换算到车轮上的行驶阻力；Ｖ为汽车行驶　速度；Ａ为坡度阻力；　为摩擦阻力系数；Ⅳ为重力　的分力；Ｃ为空气阻力系数。　被测试汽车的驱动轴和非驱动轴达到各自的准　备速度后，屏幕提示驾驶员松开油门踏板并换空挡，　试验机断开转毂电动机，空转２￣３　ｓ以测量各车轮　的拖力；然后驾驶员踩下制动踏板，测量各车轮的制　动力；因试验机各转动部件的磨擦而引起的损耗力，　在标定空转时（惯性转毂上无被测试汽车）测量得　到．并预先存储于程序中。　各车轮损耗力　、净拖力　和净制动力　的　计算如下：　拖力一　＝（』　）ｘＡｄ—　（２）　式中，，为转毂转动惯量；Ｒ为转毂直径；』　为转毂　因子；Ａ　为车轮拖动时的转毂角减速度。　在计算损耗力时，左、右前车轮（驱动轮）转毂损　耗力为惯性转毂损耗力与前保持转毂损耗力之和；　左、右后车轮转毂损耗力为惯性转毂损耗力。　＝制动力一　一　＝（Ｉ／Ｒ）ｘＡｒ（　））（‘４　（３）　式中：４，为车轮制动时的转毂角减速度。　在计算转毂因子　时，左、右前车轮的Ｉ／Ｒ为　惯行转毂因子与前保持转毂因子之和；左、右后车轮　的转毂因子为惯性转毂因子。　试验机在上述过程中测量的速度、加速度、制动　力和转动方向等数据，都是随时间变化的一系列数　据集合，试验机上的计算机根据数据集合可以全面　分析被测试汽车的制动状况。通过串行接口，试验机　可以与被测试汽车的ＡＢＳ电控单元通讯。既可对电　控单元中的特定位进行读取，如识别号（ＩＤ码）和故　障代码等，也可发出控制命令，改变电控单元以至　ＡＢＳ的状态，如系统工作模式和各电磁阀的开闭　等。通讯的项目和时刻由试验机的计算机控制，以配　合相应的测试。转毂试验机工作原理如图２所示。　

３防抱死制动系统性能测试　３．１　ＡＢＳ测试程序　该测试选用德国ＢＯＳＣＨ５．３ＡＢＳ，测试程序为：　测试１为ＡＢＳ静态测试；测试２为ＡＢＳ轮速传感　器测试；测试３为传统动态制动测试；测试ｄ为动态　

２００６年第１期　

ＡＢＳ测试；测试５为轮速传感器交叉测试。　图２转毂试验机组成及工作原理不意　ａ．测试１包括：试验机利用正确的通讯协议　与ＡＢＳ电控单元模块进行通讯，并使之退出工作模　式进入诊断模式以准毛ｆ｝接收试验机的控制命令；验　证ＡＢＳ电控单元的识别号是否正确；清除测试前在　装配和加注等阶段产生的故障代码；启动ＡＢＳ电控　单元的白检程序；再次建立与ＡＢＳ电控单元的通讯　并使之进入诊断模式；阅读重新出现的故障代码。此　测试的主要目的是测试ＡＢＳ电控单元模块，并同时　建立试验机与ＡＢＳ间的通讯；阅读ＡＢＳ电控单元　内存中的故障代码，避免带故障代码进行测试而引　起汽车损坏。此测试输入参数为正确的ＡＢＳ电控单　元的识别号，输出结果为重新出现的故障代码清单。　ｂ．对于测试２，首先从ＡＢＳ电控单元中下载　轮速传感器测试程序，然后是电动机驱动惯性转毂，　检测是否接收到轮速传感器的信号，并且将测量到　的速度数据与限制值相比较。此测试的主要目的是　测试ＡＢＳ轮速传感器的装配和连接是否正确，以及　轮速传感器的质量和精度。此测试输入参数为轮速　传感器测试的限制值，输出结果为ＡＢＳ轮速传感器　状态是否符合要求。　ｃ．测试３的主要目的是测试系统中传统制动　部分的装配质量和功能。此时ＡＢＳ电控单元处于诊　断模式，ＡＢＳ不工作。设备测试的是真实的制动力　数据，而不受系统防抱死算法的影响。此测试的输入　和输出与无ＡＢＳ的动态制动测试相同，即输入参数　为前轴制动力限制值、总制动力限制值、前后轴制动　力平衡限制值及左右制动力平衡限制值；输出结果　为各项制动力指标是否符合要求。　ｄ．在测试４阶段，试验机模拟ＡＢＳ工作时电　控单元的所有动作，依次向每个车轮的泄压阀和增　压阀发出控制命令，评价其制动力的衰减百分比的　上限和每个增压阀恢复百分比的下限；输出结果为　

３ｌ一　

维普资讯 http://www.cqvip.com 试验·测试·　每个泄压阀和增压阀状态是否符合要求。　ｅ．在测试５阶段中，试验机首先使惯性转毂　以不同的转速转动，并读取和验证各轮速传感器的　转速数据；查询在制动测试期间电控单元检测到的　故障代码；发出控制命令使电控单元退出诊断模式，　恢复正常工作状态；驾驶员断开连接电缆。此测试的　主要目的是测试每个轮速传感器的装配和连接是否　有交叉，这种交叉不但使ＡＢＳ功能无效，而且会使　制动性能恶化。此测试输入参数为每个轮速传感器　的转速限制值；输出结果为轮速传感器的装配和连　接是否符合要求，以及检测到的故障代码清单。　图３所示为装有ＢＯＳＣＨ５．３ＡＢＳ的某轿车在转　毂试验机上测试得到的制动力曲线。　

３．２　ＡＢＳ测试分析　３．２．１试验机结构分析　由于ＢＯＳＣＨ５．３ＡＢＳ是一种四通道系统，因此　测试设备也必须是一个四通道系统才能对产品进行　完整的测试。之所以选择４个惯性转毂由４个电动　机独立驱动，并由４个编码器独立ｉ见０量的试验机结　构形式，是因为这种结构在功能扩充时，可以不改　变试验机的总体结构和机械部件及大部分电气部　件，而仅仅更改计算机和可编程控制器的程序即可。　３．２．２控制器的工作方式　交流电动机控制器采用串行工作方式，即计算　机通过总线与控制器通讯，而不是用可编程控制器　控制交流电动机的控制器。这样可以使电气结构简　化，大大降低设备成本，减少设备反应时间，满足　ＡＢＳ测试的实时性要求。　３＿２＿３惯性转毂　ｊ山晰，惯性转毂的直径越大，模拟路面的效果越　好。该试验机的惯性转毂的直径约为１　ｍ，惯性转毂　的最高＿丁作速度达２００　ｋｍ／ｈ，制动初始阶段速度约　为１００　ｋｍ／ｈ，测试时间包括整个制动过程，完全可　以达到良好的模拟效果。相对目前国内普遍使用的　低速小转毂试验机，该试验机能更真实地反映汽车　

３２～　

特别是轿车的制动状况。　３．２．４制动力的测量方式　试验机通过测量惯性转毂在汽车制动时的减速　度来计算汽车的制动力，减速度测量所使用的编码　器为光电式，精度高、可靠性好。该测试方式对惯性　转毂没有任何反作用力，测量采样频率高，不但可测　量最大制动力，还可测试在制动全过程中制动力随　时间变化的情况　３．２．５　ＡＢＳ的测试程序　ＡＢＳ的测试程序有两类：一类是直接检验ＡＢＳ　的效果，即首先使４个车轮处于不同的速度。然后验　证在规定的时间内各车轮的速度是否统一；另一类　是测试所有传感器、执行器和电控单元的工作状况。　由于ＡＢＳ有故障工作模式，所以在某些元件工　作不正常时仍能维持整个系统的功能。如果采取直　接检验ＡＢＳ效果的方法，就有可能发生漏检现象，　这种方式无法确定故障的位置，不能为返修提供帮　助。　采取对整个系统的各元件进行逐一测试，对系　统的每个动作依此模拟的方法，可以完整地测试　ＡＢＳ，并能为返修指出具体位置。　目前对ＡＢＳ的测试程序没有任何规定，但在选　择测试程序时，不但要考虑到先进性及对产品的适　用性，还要综合考虑成本和效率。