黃靈輝 楊順 陳小強 顧國徽

1.漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

2.中汽研汽車檢驗中心(寧波)有限公司 浙江寧波 315104

1 前言

制動系統(tǒng)是車輛的重要組成部分，影響著行駛安全。車輛制動性能的優(yōu)劣對交通安全有著直接影響，而縮短制動響應時間不僅可以提高交通安全性，還可以較好地改善制動協(xié)調(diào)性。近年來，由于汽車最大行駛速度的提高和交通路況越來越復雜，駕駛員對行車安全性的要求也越來越高；傳統(tǒng)的氣壓制動系統(tǒng)普遍存在響應時間長、制動距離大等問題，已無法滿足人們對當前車輛行駛安全的要求，而對于提升行車安全的電控制動系統(tǒng)已成為目前研究的重點[1]。電控制動系統(tǒng)(EBS)是將傳統(tǒng)技術與電子控制單元結合在一起，利用電子控制單元對氣壓回路部件進行控制，調(diào)整各車軸的制動力；相較于傳統(tǒng)的氣壓控制，不僅能縮短制動響應時間，還能提升車輛制動性能，使車輛能在更安全可靠的制動力控制下實現(xiàn)行車安全[2]。

本文針對GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法》中對氣制動系統(tǒng)車輛響應時間測量方法的相關要求，在掛車EBS制動系統(tǒng)的工作原理和結構型式的基礎上，對掛車EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)進行設計與開發(fā)，并通過試驗分析，驗證了該檢測系統(tǒng)的合理性。

2 EBS工作原理

2.1 EBS系統(tǒng)結構

EBS系統(tǒng)主要由制動信號傳感器、比例繼動閥、ABS電磁閥、橋控制模塊、掛車閥、ECU等零部件組成[3]，如圖1所示。

圖1 EBS系統(tǒng)結構組成示意圖

2.2 工作原理

當減速時踩下制動踏板的瞬間，制動信號則由制動信號傳感器傳輸?shù)街醒肟刂破鱁CU。ECU根據(jù)輸入信號計算車輛的相關制動參數(shù)，依據(jù)輪速傳感器輸入的輪速信息和磨損傳感器輸入的磨損狀態(tài)等信息，通過設計的控制策略輸出制動指標壓力值。然后EBS系統(tǒng)通過控制比例繼動閥、ABS電磁閥、橋控調(diào)節(jié)器等關鍵部件，再通過前后軸模塊對車輛前后橋執(zhí)行制動[4]。系統(tǒng)控制原理如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制原理圖

3 掛車EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)方案設計

3.1 檢測系統(tǒng)設計原理

測試方法符合標準GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法》，該標準中規(guī)定，對于裝有EBS電控裝置的掛車，對其進行測試，模擬裝置從產(chǎn)生的信號超過0.065 MPa當量壓力起，至掛車制動氣室壓力達到目標壓力的75%所經(jīng)歷的時間不應超過0.4 s[5]。模擬裝置能產(chǎn)生與氣壓在（0.2±0.01）s的時間內(nèi)、從線性增加至0.65 MPa對應的信號（如圖3），通過CAN控制器給EBS發(fā)送EBSⅡ指令，采集卡記錄模擬到0.065 MPa，并發(fā)送制動命令，測試氣室壓力穩(wěn)定值75%時計算時間差值。

圖3 掛車EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)示意圖

3.2 結構組成

掛車EBS制動響應時間設備包括響應時間檢測系統(tǒng)軟件、測試主機、傳感器、電源、連接件和線纜等。在GB 12676-2014標準附錄B中規(guī)定了制動系統(tǒng)車輛響應時間測量方法，即半掛車在未與牽引車輛連接的情況下測量制動響應時間。實現(xiàn)該測量方法需提供模擬裝置代替牽引車輛，與供能管路、電控線路連接器相連接，起到模擬牽引車輛踩下制動的情況。系統(tǒng)結構原理如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)結構原理圖

3.3 設計參數(shù)

標準GB 12676-2014中規(guī)定制動系統(tǒng)控制的設計應保證其使用性能不受試驗者影響。該掛車EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)充分考慮到這一因素，采用了自動化控制的方式進行設計，系統(tǒng)控制可實現(xiàn)氣壓加壓、氣壓測量、測試電路控制、數(shù)據(jù)采集等測試，并計算出響應時間，測試過程中可最大程度地減少人為干預和操作。

在設計中，采集板卡的采樣速率為100 KS/s，傳感器采樣分辨率為12 bits及以上；電壓信號傳輸滿足最大限度地消除噪聲干擾。數(shù)據(jù)通信采用EBS中的CAN總線傳輸，通過模擬裝置直接給掛車的EBS通信。系統(tǒng)連接如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)連接圖

4 測試驗證

為更好地對EBS功能進行驗證，測試者選取了某裝配有EBS的三軸組罐式半掛車進行制動響應時間測量，該模擬裝置與供能管路、電控線路接頭測試連接器相連接，其中供能管路的壓力為0.65 MPa。采用模擬裝置代替牽引車輛，能夠避免駕駛員踩踏制動踏板時所產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素和人為操作誤差，提高了測量的準確性，測試照片如圖6所示。

圖6 試驗連接狀態(tài)圖

對裝有電控線路的掛車，模擬裝置從產(chǎn)生的信號0.065 MPa時開始，直至制動氣室壓力達到目標壓力的75%時結束，該過程經(jīng)歷的時間不應大于0.4 s。該半掛車制動響應時間測試結果如圖7所示。

圖7 響應時間測試結果

從圖7中掛車EBS制動響應時間的測量結果可知，該試驗半掛車制動響應時間為0.27 s，滿足GB 12676-2014標準要求。通過分析，相較于傳統(tǒng)安裝ABS的掛車氣壓制動，EBS系統(tǒng)能夠有效地縮短響應時間，令駕駛員的制動動作得到快速執(zhí)行。

5 結語

a.根據(jù)標準GB 12676-2014，設計了掛車EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)，并進行了試驗驗證，試驗得出的掛車EBS制動響應時間滿足標準法規(guī)要求，證實了該EBS制動響應時間檢測系統(tǒng)的準確性。

b.探討了車輛EBS的工作原理和系統(tǒng)結構型式，分析了掛車制動響應時間的測試要求和方法，為掛車EBS制動響應時間測量方法研究提供了參考依據(jù)。