黃代仲

（廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院 545616)

汽車ABS系統(tǒng)實訓(xùn)臺架的改進(jìn)研究

黃代仲

（廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院 545616)

在普通高校應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型的背景下，實驗實訓(xùn)一體化設(shè)備是必要的教學(xué)需求。以汽車ABS系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)備為例，提出改進(jìn)方案，通過對關(guān)鍵機械部分的設(shè)計及數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的搭建，實現(xiàn)了汽車ABS系統(tǒng)教學(xué)的實驗、實訓(xùn)教學(xué)功能的一體化。

教學(xué)設(shè)備；改進(jìn)；設(shè)計；實驗實訓(xùn)一體化

1 背景意義

汽車ABS系統(tǒng)是在常規(guī)制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝了一套ABS裝置，加強了對車輛的控制，減少滑移現(xiàn)象、縮短制動距離、減輕輪胎的磨損。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，在ABS系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上搭載其他的工作軟件，使得它的功能得到擴(kuò)展，如驅(qū)動防滑、操控穩(wěn)定、主動避免碰撞、電子機械制動、電子制動力分配、運行軌跡及駕駛員操作記錄功能等。汽車ABS系統(tǒng)技術(shù)控制功能和使用范圍的優(yōu)化與擴(kuò)大，使之成為現(xiàn)代汽車制動控制系統(tǒng)的核心，汽車ABS系統(tǒng)已經(jīng)成為了汽車制動性能優(yōu)劣的最重要因素之一[1]。

2 需求與方案

汽車ABS系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容中，重點是ABS系統(tǒng)的工作原理，ABS系統(tǒng)如何通過減壓、保壓、增壓等過程控制滑移率的，滑移率利用附著系數(shù)影響制動性能的原理。為了使學(xué)生盡快掌握并加深對ABS系統(tǒng)工作原理的認(rèn)知，應(yīng)在課程中加入相應(yīng)的實驗實訓(xùn)內(nèi)容，包括ABS系統(tǒng)工作原理的認(rèn)知、ABS系統(tǒng)的運用、不同制動狀態(tài)下制動效果的區(qū)別、制動過程中滑移率的變化等內(nèi)容。具體方案如下。

(1)采用現(xiàn)有的帶ABS的制動系統(tǒng)，在其基礎(chǔ)上并聯(lián)監(jiān)測和采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)數(shù)據(jù)處理后在平臺上作顯示，如制動時間、滑移率等。

(2)對關(guān)鍵電路及信號路線做出人工的故障模擬，并引出一些檢測端子，作為維修訓(xùn)練使用。

(3)采用滾筒模擬汽車行駛慣量，把汽車在路面的行駛過程轉(zhuǎn)換為在平臺上的原地滾動，從而實現(xiàn)模擬車輛駕駛的目的。

(4)在原車制動防抱死系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上加入滾輪、驅(qū)動、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其組成及工作原理初步設(shè)計如圖1所示。

圖1 汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺組成及原理圖

3 硬件系統(tǒng)關(guān)鍵部位設(shè)計

3.1 對象車型參數(shù)

以2013款1.5 L手動標(biāo)準(zhǔn)型寶駿630為模擬對象，其相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 2013款1.5 L手動標(biāo)準(zhǔn)型寶駿630配置參數(shù)表

3.2 電動機的選擇

電動機是汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺的動力來源，此動力傳動主要是由電動機帶動滾筒，然后再帶動輪胎轉(zhuǎn)動從而模擬汽車的行駛。

(1)本次研究平臺的工作具有載荷小、穩(wěn)定、沖擊小、無過載、起動頻繁和制動頻繁等特點，可選擇使用Y系列三相異步電動機[2]。

(2)電動機的轉(zhuǎn)速主要是根據(jù)模擬試驗車車輪的轉(zhuǎn)速而定，選取一個車速范圍，根據(jù)傳動比確定所需要電動機的轉(zhuǎn)速。試驗車最高車速為175.0 km/h，但是教學(xué)時車速不需要達(dá)到最高車速，所以選定車速為100.0 km/h，根據(jù)公式計算，車輪轉(zhuǎn)速為696.6 r/min。初定滾輪和車輪之間的傳動比為2.5，所以實際滾輪轉(zhuǎn)速為1 741.5 r/min。設(shè)電機與滾輪的傳動比為0.8，則電機的轉(zhuǎn)速為1 393.2 r/min。選用Y90S-4型電動機，額定功率1.1 kW，滿載轉(zhuǎn)速1 400 r/min。

3.3 滾筒尺寸的設(shè)計

本平臺的滾輪為模擬實際車輛行駛慣量，所以對滾筒的直徑大小有嚴(yán)格的要求。根據(jù)車輪的滾動條件選擇轉(zhuǎn)滾筒大小，初定滾筒和車輪之間的傳動比為2.5。滾輪表面采用滾花的形式來加大摩擦，保證輪胎正常運轉(zhuǎn)。一般是前輪分配70%的制動力,后輪分配30%的制動力。

4 數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)

要實現(xiàn)車速顯示、滑移率顯示、制動時間顯示等功能的關(guān)鍵在于搭建軟件系統(tǒng)平臺，它應(yīng)該具備相關(guān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)顯示功能。

根據(jù)PCI-1712L采集卡中轉(zhuǎn)速儲存記錄，是以電子表格儲存的，利用LabVIEW對電子表格內(nèi)各車輪轉(zhuǎn)速及對應(yīng)滾輪轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并顯示滑移率波形。以其中一個車輪為例，其滑移率計算程序框圖如圖2所示。

5 平臺可實現(xiàn)的功能

綜上所述，本次研究的汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺有以下三個系統(tǒng)。

(1)ABS制動系統(tǒng)一套（含車輪），調(diào)試電機及其附件一套，滾筒一套，組合成為汽車行駛模擬系統(tǒng)。

(2)在ABS系統(tǒng)工作電路的基礎(chǔ)上，設(shè)置故障模擬開關(guān)和檢測端口，組成故障模擬系統(tǒng)。

(3)由各車輪轉(zhuǎn)速傳感器、滾筒轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)處理器、顯示器、電腦及LabVIEW組成軟件系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

汽車ABS系統(tǒng)是關(guān)系汽車行駛安全性的關(guān)鍵之一，也是汽車專業(yè)教學(xué)的重點難點之一。本文根據(jù)文中所提出的功能需求，構(gòu)建了汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺的軟硬件系統(tǒng)組成，對其硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，并對關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計運算。對其軟件系統(tǒng)進(jìn)行了分析，以PCI-1712L采集卡和LabVIEW作為軟件系統(tǒng)的核心，展示了系統(tǒng)設(shè)計與搭建的思路，最終使得汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺構(gòu)建起來并實現(xiàn)。本次研究的汽車ABS系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺，以“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)為切入點，以滿足學(xué)校實驗實訓(xùn)教學(xué)為目的。

圖2 滑移率計算程序框圖

[1]張集樂.ABS測控實驗教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)研究.南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2008,6.

[2]周凱.基于慣量模擬的汽車ABS動態(tài)性能臺架測試技術(shù)研究.哈爾濱理工大學(xué),2012,12.

G71文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

黃代仲（1980—），男，本科，汽車維修高級技師，研究方向為汽車專業(yè)理實一體化教學(xué)。