CN101566527B

CN101566527B - 汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台

Info

Publication number: CN101566527B
Application number: CN2009100813472A
Authority: CN
Inventors: 李亮; 宋健; 单东升; 李红志; 王治中; 王伟玮; 杨财
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: CN101566527A

Abstract

本发明涉及汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台，属于汽车制造技术领域；该测试台包括：平板工作台及设置在该工作台面上的HCU快速限位及油路密封平台，控制器，密封进给做动液压缸，测试液压系统，整车制动系统以及压力源；控制器通过电路分别与HCU快速限位及油路密封平台、做动液压缸、测试液压系统相连；做动液压缸与HCU快速限位及油路密封平台接触；测试液压系统与HCU快速限位及油路密封平台通过测试油路连接；整车制动系统与HCU快速限位及油路密封平台通过制动液接口管路相连；测试液压系统与油路密封做动液压缸通过液压管路与压力源连接相连。本发明满足HCU出厂检验需求，操作简便迅速，实现成本低廉。

Description

汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，特别涉及汽车动力学稳定性控制系统(简称DSC)的液压控制单元(HCU)液压特性的出厂测试。

背景技术

随着汽车工业的发展，对汽车行驶的主动安全性要求也越来越高。因此，出现了汽车动力学稳定性控制系统(vehicle dynamics stability control，简称为DSC)，德国的Bosch等企业称之为电子稳定程序(简称为ESP)。DSC是在汽车防抱死制动系统(ABS)和驱动防滑系统(ASR)的基础上，结合横摆力矩控制(AYC)发展而来。DSC系统的执行机构是一个高度集成的液压控制单元(HCU)，通过HCU才能实现DSC的各种控制功能，实现汽车主动安全性控制。因此HCU的性能对DSC的功能实现至关重要。其性能包括4个回路的密封特性、耐压特性、以及增减压速率特性等特性。

由于需要实现主动增减压，DSC的HCU比ABS的HCU更加复杂，HCU性能是决定DSC品质的关键技术指标。DSC的HCU主要结构如图1所示，在HCU的上方是DSC的电子控制单元(ECU)；在HCU的底部中间位置固定了一个偏心轮电机，驱动HCU内部安装的柱塞泵进行增减压(图中未示出)。HCU的吸入阀751、754，限压阀752、753，4个轮缸增压阀741、742、743、744，四个轮缸减压阀731、732、733、734，以及多个阻尼器和储能器组成了4个独立的制动液压回路。HCU的前侧面73有三个工艺孔731、732和733，后侧面76结构和前侧面73相同。在右侧面72上有4个油路孔721、722、723和724，这些油路孔通过制动管路和制动轮缸相连。在底面71上有两个连接制动主管路的油路孔711和722。

考虑到DSC属于汽车上面的安全零部件，必须在生产线上对HCU的液压特性进行在线检测，保证产品的可靠性。目前已经公开的专利技术(200720171570.2，200610034807.2，200420095717.0)是对ABS控制信号和控制效果的测试；专利技术(200410046011.X)主要通过电机模拟负载，检测ABS控制下的4轮滑移率控制效果等；专利技术(200620120237.4，200620080162.1)实现了ABS控制过程的直接观测和功能演示。上述技术均是针对ABS的整体性能检测或观察，没有涉及到其中的液压控制单元(HCU)的性能测试。目前进行汽车制动系统的液压特性测试的产品有申克试验台等，可以测试整个汽车制动系统的液压-制动力矩特性，制动器热衰退特性等，可以用于汽车制动系统的性能检测；但由于设备体积庞大，价格昂贵，且试验台无法根据需要设定增减压速率，因此难以用于HCU生产线上的检测。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台，该平台满足HCU出厂检验需求，操作简便迅速，实现成本低廉，同时解决了汽车制动系统测试台上HCU难以快速定位安装，压力难以按照设定速率调节的弊端。

本发明提出的汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台，其特征在于，该测试台主要包括：平板工作台及设置在该工作台面上的HCU快速限位及油路密封平台，控制器，具有压力调节功能的密封进给做动液压缸，具有设定制动油箱液压和测试油路压力增减压速率的测试液压系统，整车制动系统以及压力源；所述控制器通过电路分别与HCU快速限位及油路密封平台、做动液压缸、测试液压系统相连；做动液压缸与HCU快速限位及油路密封平台接触，传递密封压力；测试液压系统与HCU快速限位及油路密封平台通过测试油路连接；整车制动系统与HCU快速限位及油路密封平台通过制动液接口管路相连；测试液压系统与油路密封做动液压缸通过液压管路与压力源连接相连。

本发明的特点及有益效果

与传统的制动器液压特性测试台相比，本发明提出的汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台能够用于DSC的HCU生产线上的液压特性测试，能够针对DSC的HCU具体结构特征、所需测试的性能指标要求，实现HCU快速定位，实现HCU测试油路的快速对接和密封，实现恒压和各种增减压速率测试条件，实时测试回路压力特性，评估HCU密封、耐压以及回路压力特性。上述整个测试过程通过控制器根据编制好的测试例程自动实现。

相比传统的制动系统测试台，本测试台针对DSC的HCU性能测试要求定制，满足HCU出厂检验需求，操作简便迅速，实现成本低廉，同时解决了传统制动系统测试台上HCU难以快速定位安装，压力难以按照设定速率调节的弊端。

附图说明

图1为待测试的DSC的HCU定位工作面以及油路示意图。

图2本发明的测试台总体结构示意图。

图3为本发明的HCU快速限位平台结构示意图。

图4为本发明的HCU油路密封的油路块结构示意图。

图5为本发明的控制器3控制整个HCU性能测试工作流程框图。

具体实施方式

本发明提出的汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台结合附图及实施例详细说明如下。

本发明的测试台应用于DSC的HCU总装线出厂检测工序上，其实施例结构如图2所示，

该测试台主要包括：平板工作台1及设置在该工作台面上的具有HCU快速限位及油路密封平台2，控制器3，具有压力调节功能的密封进给做动液压缸5，具有设定制动油箱液压和测试油路压力增减压速率的测试液压系统4，整车制动系统6以及压力源。

上述各组成部分之间的连接关系为：HCU快速限位及油路密封平台2安装在工作台1的左侧上部位置，做动液压缸5采用螺栓固定在工作台1的右侧中上部位，控制器3放置在工作台1的左下方，测试液压系统4采用螺栓固定在工作台1右下部，整车制动系统6固定在工作台的右上方；压力源固定在做动液压缸5和测试液压系统4之间的工作台上；控制器3通过电路分别与HCU快速限位及油路密封平台2、做动液压缸5、测试液压系统4相连；做动液压缸5与HCU快速限位及油路密封平台2接触，传递密封压力；测试液压系统4与HCU快速限位及油路密封平台2通过测试油路连接；整车制动系统6与HCU快速限位及油路密封平台2通过制动液接口管路相连；测试液压系统4与油路密封做动液压缸5通过液压管路与压力源连接相连。

上述各部分的实施例具体结构及功能分别详细说明如下：

压力源采用通用的液压泵站。整车制动系统6采用现有汽车的制动系统。测试工作台1采用简单的金属平板工作台即可。

油路密封做动液压缸5由缸体51、驱动活塞52、与缸体相连的压力传感器53、液压控制阀A以及液压管路54和55组成。油路密封做动液压缸5通过液压管路54和55与压力源连接，在控制器3的控制下，通过液压控制阀A控制做动液压缸5的左右两腔液体压力和流量，调节缸体51左右腔的压力以及驱动活塞52的移动。

测试液压系统4由液压缸43、制动液油箱41、压缩弹簧42，与缸体43相连的压力传感器431、432和液压控制阀B，与制动液油箱41相连的压力传感器413，以及液压管路44和45组成。液压缸43采用螺栓固定在工作台1上，液压缸43的活塞杆432左端通过一个圆柱状深孔固定一个存储能量的压缩弹簧42，压缩弹簧42的左端和制动液油箱41的活塞415采用固定的弹簧座固定在一起。制动液油箱41的测试油路411、412和油路块21接口管路相连，构成测试回路。

测试液压系统4的输出液压通过控制器3控制液压控制阀B调控，将高压液体注入液压缸43的右腔，通过液压控制阀2控制右腔和左腔液体流量，采用压力传感器431和433分别测量左右腔压力。制动液油箱41的压力正比于活塞432与活塞415的面积比，从而放大了制动液油箱41的压力。通过液压控制阀2调节控制液压缸43左右两腔液体流量控制液压缸活塞432压缩弹簧42的进给量。弹簧42被压缩时，存储压缩势能；当进行增减压特性测试时，弹簧42松弛，驱动活塞415左移。由于弹簧42的刚度在一定的范围内是恒定的，从而实现恒定增减压速率的设定。根据实验测试的要求，更换不同刚度的弹簧可设定各种增减压速率。

HCU快速限位及油路密封平台2的限位部分实施例结构如图3所示，限位部分包括三个方向的限位装置。前端限位装置为用螺栓294固定在工作台1上的限位块29，如图3a 所示。左侧限位装置由用螺栓241固定在工作台1上的凸台24、位置调节垫圈25及限位块23组成，限位块23通过垫圈25与凸台24相接(采用垫圈25调整限位块23限位位置，采用长方体凸台24限制限位块23的左右移动)，如图3b所示。后端限位装置由限位块26及其定位装置28和螺栓进给装置27组成，限位块26通过固定在工作台1上的定位装置28和螺栓进给装置27与工作台1连接，如图3c所示。限位块29和HCU接触的工作面上有3个圆柱状凸台291-293，在限位块26和HCU接触的工作面上各有3个圆柱状凸台261-263，这些凸台与HCU工作面76上对应的3工艺孔接合(如图1所示)，限制HCU在垂直工作面1方向的移动。

HCU快速限位及油路密封平台2的HCU密封油路块实施例结构如图4所示，HCU油路快速密封油路块主要由油路块21，油路块22，油路块上6条测试油路组成。油路块21和油路块22固定工作台上，油路块21(如图4a所示)的三个侧面分别与三个限位块23、26和29相邻，油路块的第四个侧面与油路块22相邻，压力传感器223、225、226、228分别安装在油路块22的四个制动液接口管路(221，224，227，229)上(如图4b所示)。在做动液压缸5的推动下，油路块22上的锥形油路口(2211-2214)与HCU的4个轮缸油路孔(721-725)对接(如图1所示)，锥形油路口采用锥形的橡胶密封套，在做动液压缸5的压力作用下，油路块22上的锥形油路口和HCU上4个轮缸油路孔(721-725)过盈配合；油路块21上的213和214的接口也采用锥形的橡胶密封套，实现油路块21的锥形油路口和HCU上的主油路油孔(711-712)的过盈配合，通过紧固定位装置28和限位块29上面的螺栓调节垂直方向的压紧力，保证主油路油孔(711-712)的密封。通过制动硬管和制动软管将油路块22带有的接口管路(221，224，227，229)和整车制动系统6的四个制动器(61-64)相连，该部分管路可以直接采用DSC配套的目标车型已有的制动管路，通过制动硬管将油路块21的接口管路(211，212)和测试油路411和412相连，构建测试回路。整车制动系统6的四个制动器(61-64)直接采用DSC匹配的目标车型的制动器，将制动器的制动盘和制动底板通过螺栓安装在测试平台的支架65上。通过上述流程实现HCU各测试油路的快速对接和密封。当测试完成时，只需通过液压控制阀1对做动液压缸5泄压，拧松紧固螺杆27，即可卸下HCU。

HCU快速限位及油路密封平台2的油路块22(如图4b所示)和做动液压缸5的左端面接触。测试时将HCU放置在在三个限位块中间，密封时通过在做动液压缸5的挤压下油路块22密封面上的锥形油路口(2211-2214)与HCU的4个轮缸油路孔(721-725)过盈配合；油路块22通过制动液接口管路(221，224，227，229)和车轮制动器6(分别为61-64)连接，油路块21接口管路(211，212)和测试油路411和412连接。

控制器3由采集传感器信号的NI公司的PXI-6229M系列数据采集卡、实现实时测试流程的嵌入式PXI-8106的双核2.16GHz组成。控制器3通过电路与液压控制阀A、液压控制阀B、以及压力传感器223、225、226、228、413、431和433相连。实现控制器3对液压控制阀A、液压控制阀B发出指令，调节密油路封压力、测试液压系统4输出的制动液压力。控制器3通过电路和DSC本身的电子控制单元(ECU)连接，给出测试时HCU内部各种电磁阀和电机动作指令。通过各传感器测量得到的压力，控制器3根据设定的流程评估HCU的密封性，耐压性以及增减压特性。

控制器3根据HCU测试例说明控制整个HCU性能测试工作流程如图5所示。控制器3通过压力传感器223、225、226、228、413、431、433和53分别测量四个轮缸，测试液压系统输出和控制端的制动液压力，通过控制液压控制阀1和液压控制阀2的开关控制做动液压缸5和测试液压系统4的压力；通过调节测试液压系统4的活塞432间接调节高强度弹簧42的压缩量，从而设定控制测试液压系统4的输出液压和增减压速率。具体控制流程如下：

做动液压缸5的控制流程如图5中A1所示：进行HCU限位时，控制器3打开液压控制阀1，将高压液体引入到做动液压缸5的缸体51右腔中，在活塞左右腔压力差作用下，驱动活塞52向左运动，推动油路块22进入HCU的油路孔中。通过压力传感器53测量压力，在做动液压缸5的压力达到设定值时，控制器3关闭液压控制阀1，从而实现HCU油路的密封。当实验完成后，打开液压控制阀1，对做动液压缸5泄压，松开油路块22。

测试液压系统4的压力调节流程如图5中A2所示：通过控制器设定制动液油箱41的压力。当通过传感器413测量值低于设定的压力时，通过液压控制阀2打开液压缸左腔的出油口，关闭左腔进油口；同时打开液压缸43右腔的进油口，关闭右腔的出油口，高压液体流入右腔。活塞432在液压缸左右腔压差作用下左移，压缩高强度弹簧42，推动活塞415左移，使得制动液油箱压力逐渐升高。当压力达到设定值时关闭液压缸43的左右腔的进出油口。由于高强度弹簧42松弛时的力与松弛位移之间的比值为弹簧42的刚度，在一定的范围内这个刚度是恒定的，从而实现恒定增减压速率的设定。

HCU耐压特性测试如图5中A3所示：首先通过控制器3设定制动液油箱41的压力为3MPa或某一设定值。通过控制器驱动DSC的ECU，将HCU(如图1所示)的吸入阀(751和754)打开，限压阀(752和753关闭)，同时打开左前轮缸增压阀741，关闭左前轮缸减压阀731。压力通过油路412和油路块21的主回路油口212连通。通过控制器3给DSC控制器一个指令，打开HCU内增压电机，对左前制动轮缸61增压300ms。通过传感器223、225、226、228测量4个轮缸的压力。如果左前轮缸的压力均匀上升且其余三个轮缸压力和制动液油箱41的压力恒定不变则认为HCU的左前轮缸液压回路具有较好的密封性。依此例，可以分别对HCU其余三个轮缸的液压回路密封性进行测试。

HCU密封性测试如图5中A4所示：在耐压特性测试基础上，当压力上升到某一值(一般设定在23MPa左右)，通过ECU关闭HCU的增压电机，关闭增压阀。保持电磁阀在这一状态30秒，通过传感器223、225、226、228测量4个轮缸的压力，如果压力恒定或者有小幅下降，则认为HCU密封性良好，如果某一轮缸回路测试压力迅速降低到制动液油箱41的设定压力附近，则认为该回路密封性能不合格。

增减压特性测试如图5中A5所示：通过控制器3设定制动液油箱41的压力0.1MPa 或某一设定值。通过控制器驱动DSC的ECU，将HCU(如图1)吸入阀(751和754)打开，限压阀(752和753关闭)，同时打开4个轮缸增压阀741-744，关闭四个轮缸减压阀731-734。压力通过油路412和411与油路块21的主回路油口211和212连通。通过控制器3给DSC控制器一个指令，打开HCU内增压电机，对4个制动轮缸61-64增压。通过传感器223、225、226、228测量4个轮缸的压力。增压300毫秒或者某一设定值时，关闭电机，打开四个轮缸减压阀731-734，减压。如果四个轮缸压力曲线均匀上升后快速下降且具有较好的一致性，则认为HCU具有良好的增减压特性。通过控制器3改变制动液油箱41的设定压力为3MPa或某一设定值，重复上述实验，检测HCU在各种恒定压力和一定的制动液增减压速率下的增减压特性。

泄压流程如图5中A6所示：实验完成后，控制器给出指令，通过液压控制阀2打开测试液压系统4的液压缸43的左右腔的出油口，关闭液压缸43的左右腔的进油口；给DSC的ECU指令，将12个电磁阀(751-754，741-744，731-734)复位，关闭增压电机；测试系统将逐步完成HCU的泄压。当压力传感器223、225、226、228的值减小到1个大气压时，通过液压控制阀2关闭液压缸43的左右腔的进、出油口44和45。然后通过液压控制阀1关闭做动液压缸5的左右腔进油口，打开出油口，对做动液压缸5泄压。当压力回复到1个大气压时，关闭做动液压缸5的左右腔进出油口，测试系统控制器3停机。

控制器3获取传感器223、225、226、228、413、431、433和53的测量压力，按照上述方法评估HCU的密封性，耐压性以及增减压特性，可以根据需要将相关检测结果和性能评估结果通过控制器3的显示器显示出来。

Claims

1.一种汽车动力学稳定性控制系统液压控制单元性能测试台，其特征在于，该测试台包括：平板工作台，HCU快速限位及油路密封平台，控制器，具有压力调节功能的油路密封做动液压缸，具有设定制动油箱液压和测试油路压力增减压速率的测试液压系统，整车制动系统以及压力源；HCU快速限位及油路密封平台，控制器，具有压力调节功能的油路密封做动液压缸，具有设定制动油箱液压和测试油路压力增减压速率的测试液压系统，整车制动系统以及压力源都设置在该工作台面上；所述控制器通过电路分别与HCU快速限位及油路密封平台、油路密封做动液压缸、测试液压系统相连；油路密封做动液压缸与HCU快速限位及油路密封平台接触，传递密封压力；测试液压系统与HCU快速限位及油路密封平台通过测试油路连接；整车制动系统与HCU快速限位及油路密封平台通过制动液接口管路相连；测试液压系统与油路密封做动液压缸通过液压管路与压力源连接相连。

2.如权利要求1所述的测试台，其特征在于，所述油路密封做动液压缸由缸体、驱动活塞、压力传感器、液压控制阀A以及液压管路组成；压力传感器、液压控制阀A以及液压管路与缸体相连；油路密封做动液压缸通过液压管路与压力源连接，在控制器的控制下，通过液压控制阀A控制做动液压缸的左右两腔液体压力和流量，调节缸体左右腔的压力以及驱动活塞的移动。

3.如权利要求2所述的测试台，其特征在于，所述测试液压系统由液压缸、制动液油箱、压缩弹簧、第一压力传感器、第二压力传感器、液压控制阀B、第三压力传感器以及液压管路组成；第一压力传感器、第二压力传感器和液压控制阀B与液压缸的缸体相连，第三压力传感器与制动液油箱相连；所述液压缸固定在工作台上，液压缸的活塞杆左端通过一个圆柱状深孔固定压缩弹簧，压缩弹簧的左端和制动液油箱的活塞采用固定的弹簧座固定在一起；制动液油箱的测试油路和油路块接口管路相连构成测试回路。

4.如权利要求3所述的测试台，其特征在于，所述HCU快速限位及油路密封平台由限位部件和油路密封部件组成；所述限位部件包括设置在工作平台上三个方向的前端限位装置、左侧限位装置和后端限位装置，前端限位装置是固定在工作台上的前端限位块，左侧限位装置由固定在工作台上的凸台、位置调节垫圈及左侧限位块组成，后端限位装置由后端限位块及其定位装置和螺栓进给装置组成，所述后端限位块通过固定在工作台上的定位装置和螺栓进给装置与工作台连接；

所述的油路密封部件包括第一油路块，第二油路块、压力传感器，6条测试油路；第一油路块，第二油路块、压力传感器，6条测试油路固定在工作台上；压力传感器与第二油路块相连，6条测试油路与第一油路块和第二油路块相连；第一油路块的三个侧面分别与前端限位块、左侧限位块和后端限位块相邻，第一油路块的第四个侧面与第二油路块相邻。

5.如权利要求4所述的测试台，其特征在于，所述控制器通过电路与液压控制阀A、液压控制阀B、HCU快速限位及油路密封平台的压力传感器以及测试液压系统压力传感器相连，实现控制器对液压控制阀A、液压控制阀B发出指令，调节油路密封压力、测试液压系统输出的制动液压力；控制器通过电路和DSC本身的电子控制单元(ECU)连接，给出测试时HCU内部各种电磁阀和电机动作指令；通过所述各传感器测量得到的压力，控制器根据设定的流程评估HCU的密封性、耐压性以及增减压特性。