CN106872182B - 一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟装置及方法。目的是提供一种路面附着系数的模拟方法，能够在试验台架上，精确模拟出各种不同附着系数。根据需要模拟的路面附着系数u₀和汽车单轮轴荷N₀，计算得到汽车单轮所受到的摩擦力f₀；利用伺服油缸给汽车单轮施加一个载荷G₀，将转鼓转动起来，逐渐增加制动踏板行程，直到轮胎打滑，采集制动力最大值F_max，比较采集的制动力F_max与计算的摩擦力f₀是否在一个设定的小的偏差范围内。若偏差较大，制动踏板回到零位，改变伺服油缸施加的载荷，将制动踏板从0逐渐增大；重复这个过程，直到采集的制动力最大值F_max与计算的摩擦力f₀偏差在设定的小的偏差范围。

Description

一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车制动系统台架试验领域，尤其涉及一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟的方法。

背景技术

汽车制动系统是使行驶的汽车能在短距离内减速或停车，且能维持行驶方向稳定的重要装置，汽车制动失效是高速路车祸的重要诱因。制动系统测试一般采用整车路试进行测试，整车路试直观、真实，能全面考虑转向、悬架等因素对制动系统的影响。但它对各车轮制动力矩分配无法考核、重复性差、对测试道路的要求高、受天气影响大、驾驶人员危险性高(如制动失效试验)、测试时间长、效率低。台架测试可以克服路试的缺点。根据制动系统试验标准，需要完成单一路面试验、对接路面试验、对开路面试验，然而目前的制动系统试验台架大多只能模拟单一路面附着系数，无法满足当今试验需求，因此需要在台架上准确模拟出各种路面附着系数,才能准确完成制动系统试验。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种在台架上精确模拟出各种路面附着系数的汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟装置方法。本发明的技术方案如下：

一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟装置，其包含驱动电机、飞轮组、转鼓、4个轮胎、4个伺服油缸、4个轮速传感器、1个转鼓转速传感器、4个伺服油缸载荷力传感器、4个制动力传感器、整车制动器、制动踏板控制机构，采用驱动电机带动转鼓转动，模拟路面；采用伺服油缸控制轮胎压在转鼓上，模拟汽车4个轮胎与地面接触；制动踏板控制机构包含了踏板的控制和整车制动器的控制系统，配合制动器实现汽车轮胎制动；采用4个轮速传感器与转鼓转速传感器用于测试轮胎与地面滑移率；采用4个制动力传感器用于实测制动力；需要分别标定出需要模拟的目标路面附着系数u、轮胎目标承受轴荷N和施加油缸载荷G的三维关系。根据目标轴荷u’，目标轴荷N’，以及u、N、G三维数据，得到油缸载荷G’，然后控制伺服油缸载荷达到G’，即可模拟出这个轮胎承受轴荷为N’，在附着系数为u’的地面上的工作情况。

一种基于所述装置的汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟方法，其包括以下步骤：

采用驱动电机带动转鼓转动，模拟路面；采用伺服油缸控制轮胎压在转鼓上，模拟汽车4个轮胎与地面接触；制动踏板控制机构包含了踏板的控制和整车制动器的控制系统，配合制动器实现汽车轮胎制动；采用4个轮速传感器与转鼓转速传感器用于测试轮胎与地面滑移率；采用4个制动力传感器用于实测制动力；

需要分别标定出需要模拟的目标路面附着系数u、轮胎目标承受轴荷N和施加油缸载荷G的关系，然后控制伺服油缸载荷达到G，即可模拟出这个轮胎承受轴荷为N，在附着系数为u的地面上的工作情况。当需要模拟0.2～0.8附着系数，1000kg～5000kg的施加在轮胎上的重量。那么附着系数比如分成(0.2，0.3，0.4….0.8)，重量分成(1000，1500，2000….5000)，那么在0.2，1000的时候标定得到G11。0.2,1500的时候标定得到G12.0.2，5000得到G1m。然后再0.3，1000；0.3，1500.…0.3，5000)这个过程程序控制自动完成，最后可以标定出一定范围内的附着系数u，一定范围内的轴荷N和一定范围内的油缸载荷G的三维关系数据。

进一步的，所述标定出需要模拟的目标路面附着系数u、轮胎承受轴荷N和施加油缸载荷G的标定步骤如下：

1)根据需要模拟的目标路面附着系数u和汽车作用在其中单个轮胎上的目标轴荷N，计算得到汽车单个轮胎受到的目标摩擦力f＝u*N；

2)利用伺服油缸给汽车单轮施加载荷G，转动转鼓，转鼓带动轮胎转动；

3)制动踏板行程从0逐渐增加，直到轮胎与转鼓之间打滑，采集制动力最大值F_max，比较F_max与计算的摩擦力f；

4)制动踏板归零，改变载荷G，重复步骤3)直到F_max与f偏差小于设定范围；

5)改变附着系数u，u＝u₁,u₂……u_n，单轮轴荷N，N＝N₁,N₂……N_m，重复步骤1)、2)、3)、4)，得到u、N和G的三维关系数据；

6)已知u、N和G的三维关系数据，根据需要模拟的附着系数u’，模拟轴荷N’，查询计算得到目标油缸载荷G’；

7)伺服油缸控制单轮载荷为G’，此时模拟了制动系统在地面附着系数为u’，轮胎轴荷为N’的工作条件。

进一步的，所述需要模拟的目标路面包括单一路面、对接路面、对开路面。

进一步的，所述步骤6)已知u、N和G的三维关系数据，根据需要模拟的附着系数u’，目标轴荷N’，利用如下方法得到目标油缸载荷G’具体包括步骤：

1)根据目标附着系数u’，在标定数据中查询到与其相邻的两个附着系数u_m和u_m+1，(其中1≤m≤n,u_m<u_m+1),计算得到一个系数k＝(u’-u_m)/(u_m+1-u_m)；

2)根据u_m和N’在标定数据中查询到目标油缸载荷G_m，根据u_m+1和N’在标定数据中查询到目标油缸载荷G_m+1；

3)计算G’＝k*(G_m+1-G_m)/G_m。

进一步的，所述需要模拟的目标路面附着系数u范围0.2～0.8。

本发明的优点及有益效果如下：

1、利用伺服油缸、实车轮胎、转鼓实现了不同道路附着系数的精确模拟；

2、附着系数可实现无级模拟；

3、所述装置可测试制动力矩、滑移率、制动距离、满足制动系统(含ABS)测试需求。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例汽车制动系统试验台架整体结构图；

图2为汽车整车制动控制结构图；

图3为汽车制动系统试验台架单个轮结构图；

图4标定过程流程图；

图5表示附着系数模拟过程。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，

参照图1-图3所示，汽车制动系统台架结构包含驱动电机、飞轮组、转鼓、4个轮胎、4个伺服油缸、4个轮速传感器、1个转鼓转速传感器、4个伺服油缸载荷力传感器、4个制动力传感器、整车制动器、制动踏板控制机构。

驱动电机带动转鼓转动，模拟路面；伺服油缸控制轮胎压在转鼓上，模拟汽车4个轮胎与地面接触；制动踏板控制机构包含了踏板的控制和整车制动器的控制系统，配合制动器实现汽车轮胎制动；4个轮速传感器与转鼓转速传感器用于测试轮胎与地面滑移率；4个制动力传感器用于实测制动力。

需要分别标定出每个轮胎附着系数u，轮胎承受轴荷N和施加油缸载荷G的关系。然后控制伺服油缸载荷达到G，即可模拟出这个轮胎承受轴荷为N，在附着系数为u的地面上的工作情况。

标定步骤如下：

1)根据需要模拟的目标路面附着系数u和汽车作用在其中单个轮胎上的目标轴荷N，计算得到汽车单个轮胎受到的目标摩擦力f＝u*N；

2)利用伺服油缸给汽车单轮施加载荷G，转动转鼓，转鼓带动轮胎转动；

3)制动踏板行程从0逐渐增加，直到轮胎与转鼓之间打滑，采集制动力最大值Fmax，比较Fmax与计算的摩擦力f；

4)制动踏板归零，改变载荷G，重复步骤3)直到Fmax与f偏差小于设定范围；

5)改变附着系数u(u＝u₁,u₂……u_n)，单轮轴荷N(N＝N₁,N₂……N_m)，重复步骤1)、2)、3)、4)，得到u、N和G的三维关系数据；

6)已知u、N和G的三维关系数据，根据需要模拟的附着系数u’，目标轴荷N’，利用插值法得到目标油缸载荷G’；

7)伺服油缸控制单轮载荷为G’。此时模拟了制动系统在地面附着系数为u’，轮胎轴荷为N’的工作条件。优选的，所述需要模拟的目标路面附着系数u范围0.2～0.8。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟方法，采用以下模拟装置：包含驱动电机、飞轮组、转鼓、4个轮胎、4个伺服油缸、4个轮速传感器、1个转鼓转速传感器、4个伺服油缸载荷力传感器、4个制动力传感器、整车制动器、制动踏板控制机构，采用驱动电机带动转鼓转动，模拟路面；采用伺服油缸控制轮胎压在转鼓上，模拟汽车4个轮胎与地面接触；制动踏板控制机构包含了踏板的控制和整车制动器的控制系统，配合制动器实现汽车轮胎制动；采用4个轮速传感器与转鼓转速传感器用于测试轮胎与地面滑移率；采用4个制动力传感器用于实测制动力；需要分别标定出需要模拟的目标路面附着系数u、轮胎目标承受轴荷N和施加油缸载荷G的关系，然后控制伺服油缸载荷达到G，即可模拟出这个轮胎承受轴荷为N，在附着系数为u的地面上的工作情况，其特征在于，包括以下模拟步骤：

采用驱动电机带动转鼓转动，模拟路面；采用伺服油缸控制轮胎压在转鼓上，模拟汽车4个轮胎与地面接触；制动踏板控制机构包含了踏板的控制和整车制动器的控制系统，配合制动器实现汽车轮胎制动；采用4个轮速传感器与转鼓转速传感器用于测试轮胎与地面滑移率；采用4个制动力传感器用于实测制动力；

需要分别标定出需要模拟的路面附着系数u、轮胎承受轴荷N和施加油缸载荷G的三维关系；其中，u＝{u₁,u₂……u_n},0.2≤u≤0.8，N＝{N₁,N₂……N_m}，所述标定出需要模拟的目标路面附着系数u、轮胎承受轴荷N和施加油缸载荷G的标定步骤如下：

1)根据需要模拟的目标路面附着系数u和汽车作用在其中单个轮胎上的目标轴荷N，计算得到汽车单个轮胎受到的目标摩擦力f＝u*N；

2)利用伺服油缸给汽车单轮施加载荷G，转动转鼓，转鼓带动轮胎转动；

3)制动踏板行程从0逐渐增加，直到轮胎与转鼓之间打滑，采集制动力最大值Fmax，比较Fmax与计算的摩擦力f；

4)制动踏板归零，改变载荷G，重复步骤3)直到F_max与f偏差小于设定范围；

5)改变附着系数u，u＝{u₁,u₂……u_n}，单轮轴荷N，N＝{N₁,N₂……N_m}，重复步骤1)、2)、3)、4)，得到u、N和G的三维关系数据；

6)已知u、N和G的三维关系数据，根据需要模拟的目标附着系数u’，模拟的目标轴荷N’，查询计算得到目标油缸载荷G’；

7)伺服油缸控制单轮载荷为G’，此时模拟了制动系统在地面附着系数为u’，轮胎轴荷为N’的工作条件。

2.根据权利要求1所述的汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟方法，

其特征在于，所述需要模拟的目标路面包括单一路面、对接路面、对开路面。

3.根据权利要求1所述的汽车制动系统台架试验路面附着系数模拟方法，其特征在于，所述步骤6)已知u、N和G的三维关系数据，根据需要模拟的附着系数u’，目标轴荷N’，附着系数即是路面附着系数，轴荷即是汽车作用在轮胎上的重量，模拟不同重量的车辆行驶在不同的路面上的制动的情况，u，N，G指的是集合的概念，u，N，G是u1…un,N1…Nn和G1….Gn的三维关系，这里的u’，N’是指的具体某一个附着系数和轴荷，利用如下方法得到目标油缸载荷G’具体包括步骤：

1)根据目标附着系数u’，在标定数据中查询到与其相邻的两个附着系数u_m和u_m+1，其中1≤m≤n,u_m<u_m+1,计算得到一个系数k＝(u’-u_m)/(u_m+1-u_m)；

2)根据u_m和N’在标定数据中查询到目标油缸载荷G_m，根据u_m+1和N’在标定数据中查询到目标油缸载荷G_m+1；

3)计算G’＝k*(G_m+1-G_m)/G_m。