CN107139915B - 一种车辆气压防抱死性能的测试系统 - Google Patents

一种车辆气压防抱死性能的测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆气压防抱死性能的测试系统。该系统包括：电源转换模块与电源相连；所述电源转换模块与数据采集器、传感器模块、无线模块、压力调节装置电连接；传感器模块经由数据通信口将传感信号上传至所述数据采集器；数据采集器将接收到的传感信号传输至无线模块；无线模块将接收到的传感信号传输至计算机上；数据采集器与压力调节装置相连；急停开关与压力调节装置相连；压力调节装置与储气筒相连通和制动气室相连通；改变所述压力调节装置的压强，使得车辆达到抱死状态；计算整车的附着系数。采用本发明的测试系统避免了人为观测车辆是否达到抱死状态，能够提高对ABS系统性能的测试精确度，提高测试效率。

Description

一种车辆气压防抱死性能的测试系统
技术领域
本发明涉及气压防抱死性能测试领域，特别是涉及一种车辆气压防抱死性能的测试系统。
背景技术
近年来，随着我国货运业务的迅猛发展及大量国外先进商用汽车技术的引进，轿车液压制动防抱死系统(antilock brake system，ABS)快速普及，但是气压传动更适宜远距离传动，因为气压传动可以直接从空气中获得气体进行加压，而液压传动要靠液体，而一般机械他自身携带的液体数量是相当有限的，只适合短距离的传动，气压ABS系统在国产商用汽车中的应用也逐渐增多。
ABS系统对制动效能提升方面的评价主要通过制动时整车利用附着系数进行，对ABS不工作时车辆本身的利用附着系数测试需要分别测试单轴临界状态制动时的制动强度，需要对制动管路压力精确调控。现阶段国内做相关的气压ABS试验测试时，测试方法还停留在试验人员通过主观感觉判断车辆是否达到抱死状态，这样测试出的抱死状态性能不准确，测试效率低，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆气压防抱死性能的测试系统，以解决检测车辆气压防抱死性能时，测得的抱死状态性能不准确，测试效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种车辆气压防抱死性能的测试系统，包括：电源、电源转换模块、数据采集器、传感器模块、无线模块、计算机、压力调节装置、急停开关、储气筒和制动气室；
所述电源转换模块与电源相连；所述电源转换模块与所述数据采集器、传感器模块、无线模块、压力调节装置电连接；
所述传感器模块经由数据通信口将传感信号上传至所述数据采集器；所述传感信号包括压力信号、轮速信号；所述数据采集器将接收到的所述传感信号经由数据通信口传输至无线模块；所述无线模块将接收到的传感信号经由无线网络传输至计算机上；
所述数据采集器与所述压力调节装置相连；所述急停开关与所述压力调节装置相连，所述急停开关控制所述压力调节装置；
所述压力调节装置的进气口与所述储气筒相连通；所述压力调节装置的出气口与所述制动气室相连通；改变所述压力调节装置的压强，当所述数据采集器采集的轮速信号的数值为0时，所述车辆达到抱死状态；根据所述压力信号计算制动强度，根据所述制动强度计算整车的附着系数。
可选的，所述传感器模块具体包括：第一压力传感器、第二压力传感器、第一轮速传感器、第二轮速传感器；
所述第一压力传感器和所述第一轮速传感器安装在前轴的一侧，所述第一轮速传感器和所述第二轮速传感器安装在前轴的另一侧；
或者，
所述第一压力传感器和所述第一轮速传感器安装在后轴的一侧，所述第一轮速传感器和所述第二轮速传感器安装在后轴的另一侧。
可选的，所述压力调节装置具体包括：手动阀、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、三通电磁阀、二通电磁阀和比例阀；
所述手动阀的进气口通过制动气管与所述储气筒相连，所述手动阀的上出气口与所述第一三通接头的进气口相连，所述手动阀的下出气口通过制动气管与所述第三三通接头的下进气口相连；
所述第一三通接头的上出气口与所述比例阀的进气口相连，第一三通接头的下出气口与所述三通电磁阀的进气口相连；
所述比例阀的下出气口通过制动气管与所述第二三通接头的上进气口相连，所述比例阀的上出气口与所述二通电磁阀的进气口相连；所述二通电磁阀的出气口保持畅通；
所述三通电磁阀的上出气口通过制动气管与第二三通接头的下进气口相连，所述三通电磁阀的下出气口用堵头堵住
所述第二三通接头的出气口通过制动气管与所述第三三通接头的上进气口相连，所述第三三通接头的出气口通过制动气管与制动气室相连。
可选的，所述数据采集器采用印刷电路板，所述印刷线路板包括多种类型的数据通信接口；所述数据采集器通过所述数据通信接口将所述计算机输入的控制指令传输给所述压力调节装置中的比例阀。
可选的，所述比例阀通过模拟量输入/输出端口与所述数据采集器进行数据通信。
可选的，所述电源转换模块输入电压为9-30VDC；
所述电源转换模块包括第一输出端和第二输出端；
所述第一输出端的输出电压为12VDC；
所述第二输出端的输出电压为24VDC。
可选的，所述无线模块包括3G单元、4G单元；将数据采集器处理后的试验数据通过3G单元或4G单元传递给所述计算机。
可选的，所述急停开关控制所述三通电磁阀和两通电磁阀同时通电或断电。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过改变压力调节装置输出压强使得车辆达到抱死状态，通过将所述数据采集器采集到的传感信号上传至计算机上，由计算机进行分析计算出附着系数利用率，并与《GBT13594-2003汽车防抱装置》进行比较，依据GBT13594-2003规定，附着系数利用率ε必须大于或等于0.75，从而判断车辆内ABS系统性能是否达到规定的标准，采用本发明的车辆气压防抱死性能的测试系统能够自动快速检测出车辆ABS系统性能的程度，避免了人为主观因素判断车辆是否达到抱死状态，从而提高测试ABS系统性能的精确度以及提高了测试效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的测试系统结构示意图；
图2为本发明实施例压力调节装置结构示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种车辆气压防抱死性能的测试系统，能够测试出车辆ABS系统性能是否达到有关部门所规定的标准，提高测试ABS系统性能的准确率以及测试精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例的测试系统结构示意图，如图1所示，一种车辆气压防抱死性能的测试系统，包括：电源101、电源转换模块102、数据采集器103、传感器模块104、无线模块105、计算机106、压力调节装置107、急停开关108、储气筒109和制动气室110；
所述电源转换模块102与电源101相连；所述电源转换模块102与所述数据采集器103、传感器模块104、无线模块105、压力调节装置107电连接；
所述传感器模块104经由数据通信口将传感信号上传至所述数据采集器103；所述传感信号包括压力信号、轮速信号；所述数据采集器103将接收到的所述传感信号经由数据通信口传输至无线模块105；所述无线模块105将接收到的传感信号经由无线网络传输至计算机106上；所述传感器模块104包括第一压力传感器、第二压力传感器、第一轮速传感器、第二轮速传感器；
所述数据采集器103与所述压力调节装置107相连；所述急停开关108与所述压力调节装置107相连，所述急停开关108控制所述压力调节装置107；
所述压力调节装置107的进气口与所述储气筒109相连通；所述压力调节装置107的出气口与所述制动气室110相连通；改变所述压力调节装置107的压强，当所述数据采集器103采集的轮速信号的数值为0时，所述车辆达到抱死状态；根据所述压力信号计算制动强度，根据所述制动强度计算整车的附着系数。所述制动强度为最大制动强度，在实际应用中，整车的附着系数利用率是根据最大制动强度和整车附着系数计算的。
在测试车辆ABS系统性能时，通常在车辆上搭建一套本发明所公开的车辆气压防抱死性能的测试系统。
其中，将第一压力传感器、第一轮速传感器安装在前轴的左前侧，第二压力传感器、第二轮速传感器安装在前轴的右前侧；将第一压力调节装置安装在前轴的左前侧，第一压力调节装置的入气口与所述储气筒109相连，第一压力调节装置的出气口与制动气室110相连。第二压力调节装置安装在前轴的右前侧，第二压力调节装置的入气口与所述储气筒109相连，第二压力调节装置的出气口与制动气室110相连。
测试ABS系统性能时具有以下两种情况：
以将第一压力传感器、第一轮速传感器安装在前轴的左前侧，第二压力传感器、第二轮速传感器安装在前轴的右前侧为例；获取车速与轮速信息，计算滑移率，根据滑移率判断车轮是否抱死。在进行制动试验之前时，在车辆上搭建一套本发明所公开的车辆气压防抱死性能的测试系统，踩下制动踏板，确认每个制动器都正常工作。值得注意的是，制动试验在车速大于或等于20km/h的情况下，不允许车轮抱死。本发明是根据《GBT13594-2003汽车防抱装置》中的计算方法计算整车的附着系数。
1)在ABS系统正常工作的情况下，进行制动试验：
转动手动阀使手动阀的进气口和下出气口连通，接通ABS系统，以55km/h的初速度制动，测定速度从45km/h下降到15km/h时的时间。制动过程中，保证防抱系统全循环。根据3次试验的平均值，计算最大制动强度zAL。
Figure BDA0001313631860000051
2)在ABS系统失效的情况下，进行制动试验：
转动手动阀使手动阀的进气口和上出气口连通，断开ABS系统或使其不工作，只对试验车辆的单根车轴(桥)进行制动，试验初速度为50km/h，制动力应在该车轴的车轮之间均匀分配，以达到最佳性能。
依据经验值确定第一压力调节装置与第二压力调节装置的输出压强范围为4～6Bar。
设置第一压力调节装置输出压强P1为最低值4Bar。设置第二压力调节装置的输出压强P2为最低值4Bar。进行制动试验，记录试验数据。依据GBT13594-2003的规定，制动试验必须在附着系数小于或等于0.3的低附着系数路面和附着系数约为0.8的高附着系数路面上进行分别进行。
使得第一压力调节装置输出的压强P1保持不变，通过计算机106控制第二压力调节装置输出压强值P2以0.1Bar的速度增加，直至车辆右轮轮速为零；
再使得第二压力调节装置输出压强P2保持不变，通过计算机控制第一压力调节装置输出压强值P2以0.1Bar的速度增加，直至车辆左轮轮速为零；
制动强度应根据车速从40km/h降到20km/h所经历的时间t，制动强度用公式
Figure BDA0001313631860000061
计算，t的单位为s,低于20km/h时车轮允许抱死。
从t的最小测量值tmin开始，在tmin和1.05tmin(包括tmin)之间选择3个t值，计算其算术平均值tm，然后计算制动强度
Figure BDA0001313631860000062
若不能得到上述3个t值，可采用最小测量值tmin。
此时，根据上述试验记录数据计算车辆在正常制动时的最大制动强度zAL与ABS系统失效的情况下的制动强度zm；然后根据所述制动强度计算前轴的附着系数。
在计算完前轴的附着系数之后，以将设置在前轴的第一压力传感器、第二压力传感器、第一轮速传感器和第二轮速传感器、第一压力调节装置、第二压力调节装置拆除，将第一压力传感器、第一轮速传感器安装在后轴的左后侧，第二压力传感器、第二轮速传感器安装在后轴的右后侧，将第一压力调节装置安装在后轴的左后侧，第一压力调节装置的入气口与所述储气筒109相连，第一压力调节装置的出气口与制动气室110相连。第二压力调节装置安装在后轴的右后侧，第二压力调节装置的入气口与所述储气筒109相连，第二压力调节装置的出气口与制动气室110相连。以计算前轴附着系数的方式计算后轴的附着系数，根据前轴附着系数、后轴附着系数计算整车附着系数，从而得到整车附着系数利用率ε，并与《GBT13594-2003汽车防抱装置》进行比较，依据GBT13594-2003规定，附着系数利用率ε必须大于或等于0.75。由上可知，本发明所提供的车辆气压防抱死性能的测试系统对车辆ABS系统性能进行测试，提高了测试ABS系统性能的准确率以及测试精度。
图2为本发明实施例压力调节装置结构示意图，如图2所示，所述压力调节装置具体包括：手动阀201、第一三通接头202、第二三通接头203、第三三通接头204、二通电磁阀205、三通电磁阀206和比例阀207；
所述手动阀201的进气口通过制动气管与所述储气筒相连，所述手动阀201的上出气口与所述第一三通接头202的进气口相连，所述手动阀201的下出气口通过制动气管与所述第三三通接头204的下进气口相连；所述第一三通接头202的上出气口与所述比例阀207的进气口相连，第一三通接头202的下出气口与所述三通电磁阀206的进气口相连；所述比例阀207的下出气口通过制动气管与所述第二三通接头203的上进气口相连，所述比例阀207的上出气口与所述二通电磁阀205的进气口相连；所述二通电磁阀205的出气口保持畅通；所述三通电磁阀206的上出气口通过制动气管与第二三通接头203的下进气口相连，所述三通电磁阀206的下出气口用堵头堵住；所述第二三通接头203的出气口通过制动气管与所述第三三通接头204的上进气口相连，所述第三三通接头204的出气口通过制动气管与制动气室相连。
压力调节装置具体的控制步骤具体包括3中情况：
(1)正常情况下制动时：
三通电磁阀206通电关闭，二通电磁阀205通电打开，比例阀207通电正常工作；踩制动踏板，制动气体通过比例阀207到达制动气室用于制动；制动结束时，松开脚踏板，此时比例阀207进气口的压力低于出气口的压力，制动气室的气通过比例阀207的排气口泄掉。
(2)紧急情况下制动时：
三通电磁阀206通电关闭，二通电磁阀205通电打开，比例阀207通电正常工作；拍下急停按钮，三通电磁阀206断电打开，二通电磁阀205断电闭合，踩制动踏板，制动气体通过比例阀207和三通电磁阀206到达制动气室用于制动；制动结束时，松开脚踏板，此时三通电磁阀206左侧的压力低于右侧的压力，制动气室的气通过三通电磁阀206经过原车的制动管路泄掉。
(3)比例阀207失效或突然停电的情况下制动时：
三通电磁阀206通电关闭，二通电磁阀205通电打开，比例阀207通电正常工作；踩制动踏板，制动气体通过比例阀207到达制动气室用于制动，此时比例阀207失效或突然停电，制动气体无法从比例阀207通过到达制动气室；拍下急停按钮，三通电磁阀206断电打开，二通电磁阀205断电闭合，制动气体通过三通电磁阀206到达制动气室用于制动；制动结束时，松开脚踏板，三通电磁阀206左侧的压力低于右侧的压力，制动气室的气通过三通电磁阀206经过原车的制动管路泄掉。
采用上述对压力调节装置进行控制，使得车辆无论在何种状态下，压力调节装置都能够正常运行，针对不同车辆状态采取不同的控制方式，都能够使得车辆呈现抱死状态，从而准确测量车辆的抱死状态性能。
在实际应用中，所述数据采集器采用印刷电路板，所述印刷线路板包括多种类型的数据通信接口；所述数据采集器通过所述数据通信接口将所述计算机输入的控制指令传输给所述压力调节装置中的比例阀207；所述比例阀207通过模拟量输入/输出端口与所述数据采集器进行数据通信。
在实际应用中，所述电源转换模块输入电压为9-30VDC；所述电源转换模块包括第一输出端和第二输出端；所述第一输出端的输出电压为12VDC；所述第二输出端的输出电压为24VDC。
在实际应用中，所述无线模块包括3G单元、4G单元；将数据采集器处理后的试验数据通过3G单元或4G单元传递给所述计算机。
在实际应用中，所述急停开关控制所述三通电磁阀206和两通电磁阀同时通电或断电。
断开ABS系统或使其不工作，只对试验车辆的单根车轴(桥)进行制动，试验初速度为50km/h，制动力应在该车轴的车轮之间均匀分配，以达到最佳性能。
以逐次增加管路压力的方法进行多次试验来确定车辆的最大制动强度zmax。每次试验时，脚踏板踩到底。制动强度应根据车速从40km/h降到20km/h所经历的时间t，制动强度用公式
Figure BDA0001313631860000091
计算，t的单位为s,低于20km/h时车轮允许抱死。
从t的最小测量值tmin开始，在tmin和1.05tmin(包括tmin)之间选择3个t值，计算其算术平均值tm，然后计算制动强度
Figure BDA0001313631860000092
若不能得到上述3个t值，可采用最小测量值tmin。
根据计算得到的制动强度和未制动车轮的滚动阻力P计算制动力及动态轴荷，F1表示后轴未制动时车轮的滚动阻力、F2表示前轴未制动时车轮的滚动阻力。
用前轴制动时，制动力＝zm×P×g-0.015F2；
Figure BDA0001313631860000093
用后轴制动时，制动力＝zm×P×g-0.010F1；；
Figure BDA0001313631860000094
整车的附着系数kM应以动态轴荷加权确定，分别计算前后轴的附着系数及整车附着系数:
前轴的附着系数kf用公式
Figure BDA0001313631860000101
计算；后轴的附着系数kr用公式
Figure BDA0001313631860000102
计算。
根据前轴附着系数和后轴附着系数计算整车附着系数kM:
Figure BDA0001313631860000103
其中，
Figure BDA0001313631860000104
P表示单车质量，g表示重力加速度，kf表示一个前轴对应的前轮胎和路面之间的附着系数，kr表示一个后轴对应的后轮胎和路面之间的附着系数，E表示轴距，h表示由制造厂规定并经认证试验的技术部门认可的重心高度，Fr表示路面对后轴的法向静态反力，Ff表示路面对前轴的法向静态反力，Frdyn表示机动车或全挂车在防抱系统工作时，路面对后轴的法向动态反力，Ffdyn表示机动车或全挂车在防抱系统工作时，路面对前轴的法向动态反力；
附着系数利用率ε的定义为防抱系统工作时的最大制动强度(zAL)和附着系数(kM)的商,故整车附着系数利用率ε可用公式
Figure BDA0001313631860000105
计算。
本发明通过对前轴附着系数、后轴附着系数以及整车附着系数进行计算，得到整车附着系数利用率ε与《GBT13594-2003汽车防抱装置》进行比较，依据GBT13594-2003规定，附着系数利用率ε必须大于或等于0.75。采用本发明的测试系统又避免了人为主观因素判断车辆抱死状态以导致测试数据不准确的问题，从而提高了测试ABS系统性能的准确率以及测试精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种车辆气压防抱死性能的测试系统，其特征在于，包括：电源、电源转换模块、数据采集器、传感器模块、无线模块、计算机、压力调节装置、急停开关、储气筒和制动气室；
所述电源转换模块与电源相连；所述电源转换模块与所述数据采集器、传感器模块、无线模块、压力调节装置电连接；
所述传感器模块经由数据通信口将传感信号上传至所述数据采集器；所述传感信号包括压力信号、轮速信号；所述数据采集器将接收到的所述传感信号经由数据通信口传输至无线模块；所述无线模块将接收到的传感信号经由无线网络传输至计算机上；
所述数据采集器与所述压力调节装置相连；所述急停开关与所述压力调节装置相连，所述急停开关控制所述压力调节装置；
所述压力调节装置的进气口与所述储气筒相连通；所述压力调节装置的出气口与所述制动气室相连通；改变所述压力调节装置的压强，当所述数据采集器采集的轮速信号的数值为0时，所述车辆达到抱死状态；根据所述压力信号计算制动强度，根据所述制动强度计算整车的附着系数；
所述传感器模块具体包括：第一压力传感器、第二压力传感器、第一轮速传感器、第二轮速传感器；
所述第一压力传感器和所述第一轮速传感器安装在前轴的一侧，所述第二压力传感器和所述第二轮速传感器安装在前轴的另一侧；
或者，
所述第一压力传感器和所述第一轮速传感器安装在后轴的一侧，所述第二压力传感器和所述第二轮速传感器安装在后轴的另一侧；
所述压力调节装置具体包括：手动阀、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、三通电磁阀、二通电磁阀和比例阀；
所述手动阀的进气口通过制动气管与所述储气筒相连，所述手动阀的上出气口与所述第一三通接头的进气口相连，所述手动阀的下出气口通过制动气管与所述第三三通接头的下进气口相连；
所述第一三通接头的上出气口与所述比例阀的进气口相连，第一三通接头的下出气口与所述三通电磁阀的进气口相连；
所述比例阀的下出气口通过制动气管与所述第二三通接头的上进气口相连，所述比例阀的上出气口与所述二通电磁阀的进气口相连；所述二通电磁阀的出气口保持畅通；
所述三通电磁阀的上出气口通过制动气管与第二三通接头的下进气口相连，所述三通电磁阀的下出气口用堵头堵住
所述第二三通接头的出气口通过制动气管与所述第三三通接头的上进气口相连，所述第三三通接头的出气口通过制动气管与制动气室相连。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集器采用印刷电路板，所述印刷电路板包括多种类型的数据通信接口；所述数据采集器通过所述数据通信接口将所述计算机输入的控制指令传输给所述压力调节装置中的比例阀。
3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述比例阀通过模拟量输入/输出端口与所述数据采集器进行数据通信。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述电源转换模块输入电压为9-30VDC；
所述电源转换模块包括第一输出端和第二输出端；
所述第一输出端的输出电压为12VDC；
所述第二输出端的输出电压为24VDC。
5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述无线模块包括3G单元、4G单元；将数据采集器处理后的试验数据通过3G单元或4G单元传递给所述计算机。
6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述急停开关控制所述三通电磁阀和两通电磁阀同时通电或断电。
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