管煒

摘 要：汽車防抱死制動系統(tǒng)是汽車制動體系中關(guān)鍵的主動安全裝置，可以提高緊急制動過程中的汽車穩(wěn)定性，它的工作狀況對行車安全非常關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：汽車 防抱死制動系統(tǒng) 臺架檢測 道路試驗

1、研究現(xiàn)狀

汽車制動系統(tǒng)是汽車的關(guān)鍵部分，它的性能好壞關(guān)系到人員以及車輛的安全以及運輸效率。當前汽車ABS整車性能檢測關(guān)鍵通過道路試驗來進行，但這個方法有很多缺點：重復(fù)性不好、試驗場地占地面積比較大、投資非常多。所以國內(nèi)很多研究機構(gòu)進行了汽車ABS整車制動性能檢測方法研究，張為等人提出一種用于ABS電子控制單元室內(nèi)性能測試的試驗臺，用于檢測它的控制功能以及故障診斷功能，但沒有考慮ABS和整車的匹配性能。黃友林等人提出了一種硬件在環(huán)仿真的ABS測試方法，把ABS實際部件嵌入到軟件環(huán)境中進行混合仿真，為ABS產(chǎn)品開發(fā)提供了試驗平臺，但這種方法不便于在用汽車的ABS性能檢測。本文提出一種整車ABS臺架檢測方法。

2、試驗臺和測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 試驗臺架結(jié)構(gòu)

臺架包括兩部分：前臺架和后臺架。其中后臺架是固定的，前臺架是用電動機來驅(qū)動的，能夠沿預(yù)先鋪設(shè)的軌道運動，可以使不同軸距汽車臺架都可以得到檢測。前后臺架使用花鍵式伸縮型傳動軸連接，實現(xiàn)前后臺架之間的聯(lián)動，臺架上除了滾筒組以外的別的部分都使用托板結(jié)構(gòu)遮擋[1]。

ABS試驗臺架結(jié)構(gòu)中，第三滾筒用于常規(guī)制動測試，驅(qū)動滾筒取代路面承載汽車，傳遞制動力，同步裝置用于傳遞旋轉(zhuǎn)運動，超越離合器用于ABS制動檢測和常規(guī)制動檢測之間的自動轉(zhuǎn)換，制動電動機是常規(guī)制動檢測的動力源，花鍵式伸縮型傳動軸強制制動過程中前臺架和后臺架扭矩控制器主動轉(zhuǎn)子同步，確保車身速度相同，從動滾筒用來取代路面承載汽車，臺架行走裝置用于前臺架的前后移動，飛輪用于模擬汽車運動慣量，扭矩控制器用來模擬不同路面附著系數(shù)，導(dǎo)軌承載前臺架，為前臺架前后移動導(dǎo)向。

ABS試驗臺架結(jié)構(gòu)中，四組滾筒轉(zhuǎn)動的動力來自于汽車驅(qū)動輪，加速的時候，前驅(qū)汽車的前輪帶動前臺架的兩組滾筒轉(zhuǎn)動，通過齒形帶和傳動軸把動力傳給后臺架的飛輪和扭矩控制器主動轉(zhuǎn)子，主動轉(zhuǎn)子通過電磁作用力驅(qū)動從動轉(zhuǎn)子，從動轉(zhuǎn)子利用齒形帶帶動驅(qū)動滾筒。因為使用高摩擦因數(shù)滾筒，在驅(qū)動滾筒的驅(qū)動之下，車輪和驅(qū)動滾筒一起轉(zhuǎn)動，并帶動從動滾筒轉(zhuǎn)動。制動的時候，車輪和滾筒是一個總體，受到制動器的制動力以及從動轉(zhuǎn)子的驅(qū)動力，當制動器制動力大于從動轉(zhuǎn)子作用力的時候，扭矩控制器的主從動轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動，和路面制動時候的車輪滑移相似。

2.2 測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個測控系統(tǒng)使用以CAN總線為基礎(chǔ)的分布式結(jié)構(gòu)，各個功能模塊通過CAN總線和上位機通信。

扭矩控制模塊按照需要模擬的路面附著系數(shù)計算出對應(yīng)的扭矩控制器控制電流和控制輸出扭矩，常規(guī)制動模塊的功能包括軸重測量、制動力測量以及制動電機控制，完成常規(guī)制動性能測試，速度采集模塊實現(xiàn)車身、四個車輪和臺架移動速度數(shù)據(jù)采集，行程控制模塊控制試驗臺架移動行程，使得不同的軸距的汽車都能夠上臺測試，關(guān)鍵任務(wù)是控制行程電動機、檢測臺架移動行程，升降臺控制模塊控制升降臺升、降和鎖死、松動。

3、臺架檢測方法

3.1 ABS臺架檢測指標

汽車的制動過程相當復(fù)雜，ABS性能除了和自身控制邏輯、控制模式等有關(guān)外，還和ABS裝車后它的控制參數(shù)和整車參數(shù)的匹配性有著密切聯(lián)系。

車輛制動的時候，不同滑移率對應(yīng)不同的路面附著系數(shù)，附著系數(shù)的最大值叫做峰值附著系數(shù)，通常出現(xiàn)在車輪滑移率S為10%-25%之間，這個時候能夠得到最大的地面制動力。ABS控制的作用是通過不斷調(diào)整制動壓力，把滑移率控制在一定范圍內(nèi)，使得每個車輪得到最大的地面制動力，避免車輪抱死，提高汽車制動時候的穩(wěn)定性。

附著系數(shù)利用率指的是ABS工作時整車對地面的最大附著力的有效利用程度，它是在某個確定的附著系數(shù)路面上，ABS制動效率的具體體現(xiàn)[2]。

3.2 路面附著系數(shù)動態(tài)模擬

使用磁粉扭矩控制器實現(xiàn)各種路面附著系數(shù)的模擬，因為扭矩控制器的輸出扭矩受輸入電流的控制，按照需要模擬的附著系數(shù)調(diào)整輸入電流，就能獲得相應(yīng)的輸出扭矩Mc。假設(shè)制動器作用于車輪的制動力矩是Mb，Mb強制車輪停止轉(zhuǎn)動，而扭矩控制器輸出扭矩Mc相當于地面附著力，驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，當Mb大于Mc的時候，扭矩控制器的主、從動轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動，和路面制動時的車輪滑移相似。調(diào)整輸入電流，那么輸出扭矩隨之變化，即改變道路的附著系數(shù)。通過四個獨立的扭矩控制器和電流控制模塊分別模擬四個車輪所處的路面附著系數(shù)，扭矩控制器輸入電流的控制通過PWM波產(chǎn)生模塊實現(xiàn)，控制原理見圖一。

PWM波產(chǎn)生模塊根據(jù)上位機控制命令調(diào)整PWM波的占空比，然后輸入到MOS管，使它按照PWM波的高低電平不斷通斷，以產(chǎn)生需要的電流給扭矩控制模塊，來對扭矩控制器輸入電流進行控制[3]。

4、臺架和道路對比試驗

在某大學(xué)汽車綜合試驗場進行了道路試驗，并和相同車輛的臺架試驗加以比較。以伊蘭特單一低附著系數(shù)路面工況為例，研究道路和臺架比較試驗。通過對比發(fā)現(xiàn)，車身速度變化趨勢基本一樣，車輪速度都有反復(fù)調(diào)整過程。按照ABS臺架檢測指標對臺架試驗和道路試驗相應(yīng)技術(shù)參數(shù)進行比較，各個參數(shù)的誤差都在5%的范圍內(nèi)。

結(jié)語

這個ABS臺架檢測方法卓有成效地降低了試驗成本，提高了檢測效率和試驗的安全性。臺架試驗中的車身速度、車輪速度和滑移率曲線的變化趨勢和相應(yīng)的ABS直線緊急制動道路試驗是一致的，表明提出的臺架檢測方法可以模擬汽車在道路上進行直線緊急制動時的運行工況。以道路試驗結(jié)果作為參考依據(jù)，臺架試驗結(jié)果中的重要技術(shù)參數(shù)和道路試驗比較接近，誤差不大于5%.

參考文獻

[1]郝茹茹，趙祥模，周洲.整車防抱死制動系統(tǒng)臺架檢測與道路對比試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，（04）：21-26.

[2]郝茹茹，趙祥模，馬建，徐志剛.一種新型汽車ABS整車檢測系統(tǒng)[J].交通運輸工程學(xué)報，2011，（05）：69-75.

[3]張仲石，王麗芳，張俊智.前驅(qū)電動汽車防抱死制動中滑移率控制的動態(tài)負載模擬[J].汽車工程，2017，（03）：288-295.