CN104655434A - 一种汽车制动硬件在环测试试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车制动硬件在环测试试验方法，包括以下步骤：步骤一：宿主机建立整车动力学模型包括轮胎模型、车体模型、制动器模型以及转换模型，输入仿真参数，经RTW编译下载至目标机；步骤二：目标机开始运行，通过已设定的参数控制电机对总阀进行加载使制动系统开始工作；步骤三：数据采集单元通过传感器采集包括左前、右前、左后、右后制动气室的输出力，传递至仿真模型中进行运算，得到结果，制动完成后传递停止信号至电机，电机退加载释放制动系统。该汽车制动硬件在环测试试验方法汽车制动性能评价的验证实验方法，通过给定不同的参数可仿真不同车型、不同路面条件下的制动性能，减小了开发周期，根据新的需要快速作出评定。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动建模仿真试验方法，特别涉及一种汽车制动硬件在环测试试验方法。
背景技术
汽车的制动性是表征汽车行驶安全性的主要指标。制动性能的研究一般采用实车试验方法和建模仿真两种方法，传统的纯数值仿真虽简便、高效，但控制效果不够直观，且仿真环境过于理想化，难以真实反映复杂的实际情况
;
而实物试验虽直观、真实，但实验风险大、成本高、周期长，容易受到天气、环境等制约。
发明内容
本发明目的：本发明提供一种汽车制动硬件在环测试试验方法，其最大的优点就是可以把实物通过计算机接口嵌入到软件环境中去
,
用以代替不存在或不便于实验的系统部分
,
从而大大提高了仿真效果。
本发明的技术方案是：一种汽车制动硬件在环测试试验方法，包括以下步骤：
步骤一：宿主机建立整车动力学模型包括轮胎模型、车体模型、制动器模型以及转换模型，输入仿真参数，经
RTW
编译下载至目标机，形成目标机仿真模型；所述仿真参数包括整车参数、路面参数、初始速度参数；
步骤二：由宿主机发送开始信号至目标机，目标机实时运行目标机仿真模型，目标机通过数据采集卡和运动控制卡连接通过
PCI
插槽连接进行数据采集，通过宿主机输入的电机加载参数，通过电机驱动接口电路控制伺服电机
20
对制动总阀
7
进行加载，气制动系统开始工作；
步骤三：气制动系统开始运作时制动总阀
7
产生输出力，作为继动阀前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
的控制信号传递至前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
，前桥继动阀
8
控制第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
，后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
控制第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
充气，第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
、第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
产生力实际的输出信号，经由右前轮输出力传感器
10
、左前轮输出力传感器
12
、右后轮输出力传感器
17
、左后轮输出力传感器
19,
通过信号调理电路、数据采集卡传递至目标机作为目标机仿真模型的输入信号进行运算，仿真测试中制动过程可实时的显示制动力矩、车体速度、车体位移、横向的速度位移、车体纵向、横向的速度、加速度、位移，自己制动力、制动力矩变化情况信息，运算完成后数据被传至宿主机进行保存处理，目标机通过运动控制卡向伺服电机
20
传递气制动系统退加载信号，伺服电机
20
退加载，仿真完成。
本发明的优点效果是：汽车制动硬件在环测试试验方法，通过给定不同的参数可仿真不同车型、不同路面条件下的制动性能，减小了开发周期，根据新的需要快速作出评定。
附图说明：
图
1
为本发明汽车制动硬件在环测试系统的结构图
图
2
为本发明的气制动系统硬件单元连接图
图
3
本发明实验实施例的制动系统输入输出曲线示意图
图
4
本发明实验结构的制动距离、速度变化示意图
附图标示：
1
为气源、
2
为空气干燥器、
3
为四回路阀、
4
为第一储气罐、
5
为第二储气罐、
6
为第三储气罐、
7
为制动总阀、
8
为前桥继动阀，
9
为第一膜片制动气室、
10
为右前轮输出力传感器、
11
为第二膜片制动气室、
12
为左前轮输出力传感器、
13
为后桥继动阀、
14
为手制动阀、
15
为差动继动阀、
16
为第一后桥弹簧制动缸、
17
为右后轮输出力传感器、
18
为第二后桥弹簧制动缸、
19
为左后轮输出力传感器、
20
为伺服电机、
21
为快速气缸，
22
为总阀输入力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
如图
1
所示，本发明的汽车车制动硬件在环仿真测试系统结构包括宿主机、目标机、数据采集单元、电机驱动单元和气制动系统硬件单元；气制动系统硬件单元如图
2
，包括气源
1
、空气干燥器
2
、四回路阀
3
、第一储气罐
4
、第二储气罐
5
、第三储气罐
6
、制动总阀
7
、前桥继动阀
8
，第一膜片制动气室
9
、右前轮输出力传感器
10
、第二膜片制动气室
11
、左前轮输出力传感器
12
、后桥继动阀
13
、手制动阀
14
、差动继动阀
15
、第一后桥弹簧制动缸
16
、右后轮输出力传感器
17
、第二后桥弹簧制动缸
18
、左后轮输出力传感器
19
、伺服电机
20
、快速气缸
21
，总阀输入力传感器
22
。
如图
1
所示，宿主机采用
matlab/simulink
建立包括轮胎模型、车体模型、制动器模型以及转换模型的整车动力学模型，仿真参数（整车参数、路面参数、初始速度参数）由宿主机输入；宿主机模型由
RTW
编译并下载到目标机。
对于目标机采用
matlab/xpc
的方式制作启动盘，使目标机运行在
dos
环境下的实时模式，目标机安装数据采集卡和运动控制卡，仿真开始时，目标机根据模型的设置通过运动控制卡向电机发送加载信号，此时伺服电机
20
开始对制动总阀
7
进行加载，气制动系统开始动作。
伺服电机
20
通过伺服放大器、端子板与目标机运动控制卡连接用于伺服电机
20
的控制传感器与目标机数据采集卡连接传递数据至目标机进行仿真运算。
气制动系统开始运作时制动总阀
7
产生输出力，作为继动阀前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
的控制信号传递至前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
，前桥继动阀
8
控制第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
，后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
控制第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
充气，第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
、第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
产生力实际的输出信号，经由右前轮输出力传感器
10
、左前轮输出力传感器
12
、右后轮输出力传感器
17
、左后轮输出力传感器
19,
通过信号调理电路、数据采集卡传递至目标机作为目标机仿真模型的输入信号进行运算，仿真测试中制动过程可实时的显示制动力矩、车体速度、车体位移、横向的速度位移、车体纵向、横向的速度、加速度、位移，自己制动力、制动力矩变化情况信息，运算完成后数据被传至宿主机进行保存处理，目标机通过运动控制卡向伺服电机
20
传递气制动系统退加载信号，伺服电机
20
退加载，仿真完成。
具体试验实施例：
试验样车参数如表
1
：
| 整车质量 | M （ kg ） | 10500 | 车轮滚动半径 | R （ m ） | 0.5715 |
| 质心高度 | h （ m ） | 1.2 | 质心到前轴的距离 | a （ m ） | 2.742 |
| 绕坐标系 z 的转动惯量 | Iz （ kg/m2 ） | 50537 | 质心到后轴的距离 | b （ m ） | 1.258 |
| 车轮纵向刚度 | Cs （ N/m3 ） | 200000 | 轮距 | T （ m ） | 1.91 |
| 车轮侧向刚度 | Ca （ N/m3 ） | 26000 | 制动器制动效能因数 | 𝜅 | 3.2 |
| 迎风阻力系数 | Cd | 0.6 | 制动器效率系数 | 𝜂 | 0.92 |
| 车轮转动惯量 | J （ kg/m2 ） | 25 | 迎风面积 | A （ m2 ） | 1.9*2.8 |
路面参数为峰值附着系数为
0.84
、滑动附着系数为
0.75
的沥青干路面上，初始速度参数为制动初速度为
50km/h
时进行制动实验。
将上述试验样车参数、路面参数、滑动附着系数、初始速度参数输入宿主机，经
RTW
编译下载至目标机，形成目标机仿真模型；由宿主机发送开始信号至目标机，目标机实时运行目标机仿真模型，目标机通过数据采集卡和运动控制卡连接通过
PCI
插槽连接进行数据采集，得出电机加载参数。
根据
GB7258-2012
中规定的对于客车的制动性能评价方法，在紧急制动条件下进行试验。根据标准
GB7258-2012
对行车制动时制动协调时间的要求，通过电机加载参数控制电机加载设计制动系统的输入输出特性如图
3
所示，制动协调时间为
0.58s
，试验中制动系统右前轮、右后轮制动气室的输出与左前轮、左后轮几乎重合，图
3
中不再进行表述。
电机加载参数通过电机驱动接口电路控制伺服电机
20
对制动总阀
7
进行加载，气制动系统开始工作；气制动系统开始运作时制动总阀
7
产生输出力，作为继动阀前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
的控制信号传递至前桥继动阀
8
、后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
，前桥继动阀
8
控制第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
，后桥继动阀
13
、差动继动阀
15
控制第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
充气，第一膜片制动气室
9
、第二膜片制动气室
11
、第一后桥弹簧制动缸
16
、第二后桥弹簧制动缸
18
产生力实际的输出信号，经由右前轮输出力传感器
10
、左前轮输出力传感器
12
、右后轮输出力传感器
17
、左后轮输出力传感器
19,
通过信号调理电路、数据采集卡传递至目标机作为目标机仿真模型的输入信号进行运算，仿真测试中制动过程实时的显示制动力矩、车体速度、车体位移、横向的速度位移信息。
结果如图
4
所示，标准要求制动距离应不小于等于
19m
、平均制动减速度应大于等于
6.2m/s2
。制动结果显示，产生的制动距离为
18.83m
，满足标准要求。制动减速度计算公式为：
式中：
MFDD
为中分发出的平均减速度（
m/s2
）；
v0
为试验车制动初速度（
km/h
）；
vb
为
0.8 v0
（
km/h
）；
ve
为
0.1 v0
（
km/h
）；
sb
为试验车速从
v0
到
vb
之间行驶的距离（
m
）；
se
为试验车速从
v0
到
ve
之间行驶的距离（
m
）；由式
13
计算得到制动减速度为
8.69m/s2
，符合标准要求，由此可见该实验方法仿真效果可行有效可靠。
至此，运算完成后数据被传至宿主机进行保存处理，目标机通过运动控制卡向气制动系统传递退加载信号，伺服电机
20
退加载，仿真完成。
Claims (1)
1. 一种汽车制动硬件在环测试试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：宿主机建立整车动力学模型包括轮胎模型、车体模型、制动器模型以及转换模型，输入仿真参数，经RTW编译下载至目标机，形成目标机仿真模型；所述仿真参数包括整车参数、路面参数、初始速度参数；
步骤二：由宿主机发送开始信号至目标机，目标机实时运行目标机仿真模型，目标机通过数据采集卡和运动控制卡连接通过PCI插槽连接进行数据采集，通过宿主机输入的电机加载参数，通过电机驱动接口电路控制伺服电机（20）对制动总阀（7）进行加载，气制动系统开始工作；
步骤三：气制动系统开始运作时制动总阀（7）产生输出力，作为继动阀前桥继动阀（8）、后桥继动阀（13）、差动继动阀（15）的控制信号传递至前桥继动阀（8）、后桥继动阀（13）、差动继动阀（15），前桥继动阀（8）控制第一膜片制动气室（9）、第二膜片制动气室（11），后桥继动阀（13）、差动继动阀（15）控制第一后桥弹簧制动缸（16）、第二后桥弹簧制动缸（18）充气，第一膜片制动气室（9）、第二膜片制动气室（11）、第一后桥弹簧制动缸（16）、第二后桥弹簧制动缸（18）产生力实际的输出信号，经由右前轮输出力传感器（10）、左前轮输出力传感器（12）、右后轮输出力传感器（17）、左后轮输出力传感器（19）,通过信号调理电路、数据采集卡传递至目标机作为目标机仿真模型的输入信号进行运算，仿真测试中制动过程实时显示制动力矩、车体速度、车体位移、横向的速度位移、车体纵向、横向的速度、加速度、位移，自己制动力、制动力矩变化情况信息，运算完成后数据被传至宿主机进行保存处理，目标机通过运动控制卡向伺服电机（20）传递气制动系统退加载信号，伺服电机（20）退加载，仿真完成。
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|---|---|---|---|
| CN201510069225.7A CN104655434A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种汽车制动硬件在环测试试验方法 |
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|---|---|---|---|
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| CN201510069225.7A Pending CN104655434A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种汽车制动硬件在环测试试验方法 |
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- 2015-02-10 CN CN201510069225.7A patent/CN104655434A/zh active Pending
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