CN108167270A - 一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置及方法 - Google Patents

一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于制动液压管路排气方法，具体的说是一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置及方法。该装置包括前制动轮缸、台架主体、透明软管、后制动轮缸、车辆电子稳定系统、制动主缸、储液壶、电子机械制动助力器、支座、制动踏板、可调式座椅、信号采集与发射平台、PC机、制动主缸液压管路、二位二通电磁阀、钳盘式制动器和制动轮缸液压管路。本发明通过摄像头所采集的透明软管中排出制动液的状态，经识别处理自动判断排气完成时刻；通过电子机械制动助力器的ECU来控制电机的转动，实现模拟人踩踏板和松开踏板的操作。采用这种自动排气的控制更加精确，高效、便捷、彻底，可解决制动排气过程费时费力、排气不彻底、制动液腐蚀操作人员等问题。

Description

一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置及方法
技术领域
本发明属于制动液压管路排气方法，具体的说是一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置及方法。
背景技术
随着时代的发展和技术的进步，汽车制动系统从最初的人力制动、液压制动发展成为如今集成的电液制动系统，这不仅减轻了驾驶员的操作负担和提升了汽车行驶安全性，而且易于实现汽车的集成化和智能化。然而，一旦液压制动管路中出现了空气，会导致制动压力下降甚至导致制动失效，存在巨大安全隐患。对于汽车整车厂，他们通常将制动液压管路抽成真空，然后再高压将制动液填充至管路中，以实现排尽所有空气，但是，在汽车实际使用过程中，制动管路中出现空气时人们并不能再将管路抽成真空后高压填充管路。实际生活中，普遍采用的方法是一个人将制动踏板踩至最低端后，另外一人拧开制动轮缸上的放气螺栓，放出一定量的制动液和气体，然后再拧紧螺栓，松开制动踏板，要重复以上动作直至四个轮缸排出的制动液中无气泡为止。这种方式不仅需要两个人同时配合，费时费力，还要频繁地松开拧紧螺栓，影响轮缸的使用寿命。如何能够减少这种重复费力操作，能够轻松或自动完成汽车制动管路的排气工作，一种能够自动排净液压管路中空气的装置就会显得很有必要了。
如中国专利申请号CN203637809U公开了一种汽车制动管路排气装置，通过作用缸内驱动活塞推动导杆带动与导杆固定在一起的转动踏板运动，并通过控制阀和回位弹簧的作用使驱动活塞回位。这是利用气压代替人工踩踏板，解决劳动强度大的问题，但是并不能实现自动排气，并且还需要另加一套附加装置。再如中国专利申请号201220429478.2公开了一种制动管路残留空气电动吸取装置，解决排气不彻底、费时费力、制动液腐蚀操作人员以及污染环境、造成浪费等问题，其特征是包括电机，电机输出轴连接螺杆式轴，螺杆式轴驱动活塞，活塞的外径与缸体的内径配合，缸体朝电机的一端设有通气孔，套筒穿过缸体的另一端，螺杆式轴通过行星齿轮机构连接套筒，套筒位于缸体内的一端设有放油孔，缸体在放油孔所在的缸体腔壁上设有通向储液瓶的出油孔。但该套系统成本相对较高，需要额外添加更多复杂机械装置，需要人为判断排气结束状态，并未能实现自动排气。
发明内容
本发明提供了一种能够实现制动试验台液压管路的自动排气装置及方法，可用于解决人工手动排出制动管路中空气费时费力、排气不彻底、制动液腐蚀操作人员等问题。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置，该装置包括前制动轮缸1、台架主体3、透明软管6、后制动轮缸7、车辆电子稳定系统8、制动主缸9、储液壶10、电子机械制动助力器11、支座12、制动踏板15、可调式座椅16、信号采集与发射平台、PC机、两路制动主缸液压管路14、四个二位二通电磁阀4、四个钳盘式制动器13和四路制动轮缸液压管路2；所述的台架主体3固定在水平面上；所述的台架主体3的一端设置有可调式座椅16；所述的支座12固定在台架主体3上；所述的电子机械制动助力器11的输入端通过踏板推杆与制动踏板15相连，输出端通过输出推杆与制动主缸9的第一活塞腔相连；所述的制动主缸9上安装有储液壶10；四个所述的钳盘式制动器包括左前盘式制动器钳体、左后盘式制动器钳体、右前盘式制动器钳体、右后盘式制动器钳体、左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸；所述的两前制动轮缸1、两后制动轮缸7通过支座12分别固定在台架主体3的另一端；所述的左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的输入端口分别与四路轮缸液压管路2的输入端口相连；所述的车辆电子稳定系统8的输入端与两路制动轮缸液压管路14的输出端口相连；所述的车辆电子稳定系统8的输出端与四路轮缸液压管路2的输入端口相连；四路所述的轮缸液压管路2的输出端分别与左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的输入端口相连；所述的左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的放气阀与透明软管6相连；所述的透明软管6上安装有二位二通电磁阀4；所述的信号采集与发射平台通过以太网的TCP/IP协议与局域网的形式与PC机相连。
所述的信号采集与发射平台包括MicroAutoBox1401/1511/1512、RapidPro、踏板行程传感器和四个摄像头5；所述的MicroAutoBox1401/1511/1512与PC机通过以太网的TCP/IP协议与局域网的形式连接；所述的踏板行程传感器设置在电子机械制动助力器11的内部，通过电线与MicroAutoBox1401/1511/1512的I/O接口相连；四个所述的摄像头5均通过支架12固定在台架主体3上，并且摄像镜头对准安装在各个轮缸外二位二通电磁阀4后面的透明软管6，并将采集到的图像通过实时接口传送给PC机；所述的RapidPro的后端与MicroAutoBox1401/1511/1512连接，前端与通过线缆分别与四个二位二通电磁阀4和电子机械制动助力器11的电机相连接。
一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置的排气方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、打开PC机中的MATLAB/Simulink软件，载入搭建好的控制程序；
步骤二、开启信号采集与发射平台中的MicroAutoBox1401/1511/1512，并与PC机相连，并检查电子机械制动制动助力器11在该试验台的各部件是否正常；
步骤三、打开PC机中的ControlDesk软件，将电子机械制动助力器11的ECU控制算法编译并下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中，将集成在MATLAB/Simulink中的信号采集、转换、发射模块也编译下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中；
步骤四、保证整个排气过程中，储液壶10中始终保持有足够的制动液；
步骤五、通过控制程序启动电子机械制动助力器11的电机，使得踏板达到最大行程位置并保持一定时间；
步骤六、通过控制程序开启各个轮缸排气螺栓外面的二位二通电磁阀4；
步骤七、通过摄像头5采集的透明软管6中流出制动液的状态，经图像算法识别是否连续流出不含任何气泡的纯净制动液；
步骤八、如果没有液体流出或流出的液体含有气泡，则通过程序自动执行以下操作：关闭二位二通电磁阀4，通过控制程序控制电子机械制动助力器11的电机，使得踏板回到最小行程位置，重复步骤五、六、七操作，直至透明软管6中流出制动液的状态为连续流出不含任何气泡的纯净制动液，关闭该轮缸上的二位二通电磁阀4，该路排气完成；
步骤九、执行步骤八操作，直至完成四个轮缸的排气；
步骤十、关闭所有设备。
本发明的有益效果为：
1、本发明基于电液制动试验台架，通过程序控制电子机械制动助力器电机可以实现模拟人踩踏板，从而不用人力踩踏板，可解决制动劳动强度大的问题；
2、本发明采用踏板行程可控，踏板至底部时可以按设定的时间保持，保证制动回路建立高压，加速回路排气；
3、本发明的踏板行程精确，频率可控，保证制动回路排气顺畅，从而制动回路排气干净；
4、本发明利用二位二通阀作为排气阀的开关，不用频繁拧排气螺栓，可提高使用寿命；
5、本发明采用传感器、控制程序、执行机构实现自动控制，可避免传统排气两人配合失误的问题；
6、本发明利用电磁阀作为排气阀的开关，可保证每次排电磁阀开度最大且一致，避免因人力不能每次都完全打开排气阀造成排气不干净的失误；
7、本发明利用电磁阀作为排气阀的开关，保证每次关闭可靠，避免踏板回位时制动回路反抽已排出的气泡；
8、本发明采用四路四个电磁阀控制，四个摄像头分别监控，可以四个轮缸排气同时进行，效率会大大提高；
9、本发明利用摄像头采集透明软管排出制动液的状态，利用MicroAutoBox的图像识别模块加以分析，可自动判断排气完成状态，比人为判断更加精确，可实现完全自动控制。
附图说明
图1为本发明所述的电液制动试验台架的液压系统自动排气装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述的电液制动试验台架的液压系统自动排气装置的部分结构示意图；
图3为本发明所述的电液制动试验台架的液压系统自动排气方法的工作流程图。
图中：1、前制动轮缸；2、制动轮缸液压管路；3、台架主体；4、二位二通电磁阀；5、摄像头；6、透明软管；7、后制动轮缸；8、车辆电子稳定系统；9、制动主缸；10、储液壶；11、电子机械制动助力器；12、支座；13、钳盘式制动器；14、制动主缸液压管路；15、制动踏板；16、可调式座椅。
具体实施方式
参阅图1、图2，一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置，该装置包括前制动轮缸1、台架主体3、透明软管6、后制动轮缸7、车辆电子稳定系统8、制动主缸9、储液壶10、电子机械制动助力器11、支座12、制动踏板15、可调式座椅16、信号采集与发射平台、PC机、两路制动主缸液压管路14、四个二位二通电磁阀4、四个钳盘式制动器13和四路制动轮缸液压管路2；
所述的台架主体3固定在水平面上；所述的台架主体3的一端设置有可调式座椅16；所述的支座12固定在台架主体3上。
所述的电子机械制动助力器11为本装置的控制对象之一，可以选用公开号为CN205440327U的产品。本发明利用其内部的踏板行程传感器(PTS)获得制动踏板位置和控制其内部电机用来产生期望的制动力，其输入端通过踏板推杆与制动踏板15相连，输出端通过输出推杆与相应制动主缸9的第一活塞腔相连.
制动主缸9，用于将电子机械制动助力器11的输出力转化为管路压力,其上面安装了储液壶10，制动主缸前腔输出端和后腔分别连接两路主缸液压管路14的前端，两路主缸液压管路14后端连接车辆电子稳定系统(ESP)8的输入端口。
车辆电子稳定系统(ESP)8，其输入端连接制动主缸液压管路14，输出端与四路制动轮缸液压管路2相连。
四路制动轮缸液压管路2，用于传递制动液，其前端连接车辆电子稳定系统(ESP)8的输出端口，后端连接四钳盘式制动器13的制动轮缸的输入端口。
四钳盘式制动器13，分别包括左前盘式制动器钳体、左后盘式制动器钳体、右前盘式制动器钳体、右后盘式制动器钳体、左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸。四钳盘式制动轮缸分别通过输入端口与轮缸液压管路相连，用于推动制动轮缸的活塞运动，以产生制动力。
四钳盘式制动器13制动轮缸的放气阀外面连接着透明软管6，在透明软管6上面安装有二位二通电磁阀4，并且透明软管输出端插入一个空的收集排出制动液瓶子。
所述的信号采集与发射平台包括：德国dSPACE公司的MicroAutoBox1401/1511/1512硬件和RapidPro硬件；踏板行程传感器(PTS)和四个摄像头5。
所述MicroAutoBox1401/1511/1512与传感器之间以电线的方式连接，与PC机之间通过以太网的TCP/IP协议与局域网的形式连接。MicroAutoBox1401/1511/1512，作为所述的电子机械制动助力器电控单元的运行平台，同时可以通过实时接口ADC、AIO、Encoder采集旋转编码器测得的踏板推杆的位移信号，通过实时接口DIO输出电机所需要的PWM信号。
所述的踏板行程传感器(PTS)在电子机械制动助力器11的内部，通过电线与MicroAutoBox1401/1511/1512硬件相应I/O接口相连，踏板行程传感器将传感器采集到的信号通过实时接口ADC模块发送至MicroAutoBox。
所述的四个摄像头5分别通过支架12固定在台架主体3上，并将摄像头对准安装在各个轮缸外二位二通电磁阀4后面的透明软管6，将采集到的图像信号通过实时接口传送至PC的ControlDesk界面。
所述的RapidPro，其后端连接着MicroAutoBox1401/1511/1512，前端通过线缆分别与四个二位二通电磁阀和电子机械制动助力器11电机相连接。RapidPro作为电磁阀和电机的驱动模块，将MicroAutoBox1401/1511/1512发出的控制信号放大，并驱动四个二位二通电磁阀4的开闭和电子机械制动助力器11电机的启停。
所述的PC机通过网线与硬件MicroAutoBox相连，所述的信号采集与发射平台通过TCP/IP协议以局域网的方式与PC机相连，PC机上安装有含集成控制算法的软件Simulink/MATLAB，dSPACE上位机操作软件ControDesk。
参阅图3，一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置的排气方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、打开PC机中的MATLAB/Simulink软件，载入搭建好的控制程序；
步骤二、开启信号采集与发射平台中的MicroAutoBox1401/1511/1512，并与PC机相连，并检查电子机械制动制动助力器11在该试验台的各部件是否正常；
步骤三、打开PC机中的ControlDesk软件，将电子机械制动助力器11的ECU控制算法编译并下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中，将集成在MATLAB/Simulink中的信号采集、转换、发射模块也编译下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中；
步骤四、保证整个排气过程中，储液壶10中始终保持有足够的制动液；
步骤五、通过控制程序启动电子机械制动助力器11的电机，使得踏板达到最大行程位置并保持；
步骤六、通过控制程序开启各个轮缸排气螺栓外面的二位二通电磁阀4；
步骤七、通过摄像头5采集的透明软管6中流出制动液的状态，经图像算法识别是否连续流出不含任何气泡的纯净制动液；
步骤八、如果没有液体流出或流出的液体含有气泡，则通过程序自动执行以下操作：关闭二位二通电磁阀4，通过控制程序控制电子机械制动助力器11的电机，使得踏板回到最小行程位置，重复步骤五、六、七操作，直至透明软管6中流出制动液的状态为连续流出不含任何气泡的纯净制动液，关闭该轮缸上的二位二通电磁阀4，该路排气完成；
步骤九、执行步骤八操作，直至完成四个轮缸的排气；
步骤十、关闭所有设备。
本发明通过添加的摄像头5所采集的透明软管6中排出制动液的状态，经识别处理自动判断排气完成时刻；通过MATLAB/Simulink控制算法控制电子机械制动助力器11的ECU来控制电机的转动，实现模拟人踩踏板和松开踏板的操作。采用这种自动排气的控制更加精确，高效、便捷、彻底，可解决制动排气过程费时费力、排气不彻底、制动液腐蚀操作人员等问题。

Claims (3)

1.一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置，其特征在于，该装置包括前制动轮缸(1)、台架主体(3)、透明软管(6)、后制动轮缸(7)、车辆电子稳定系统(8)、制动主缸(9)、储液壶(10)、电子机械制动助力器(11)、支座(12)、制动踏板(15)、可调式座椅(16)、信号采集与发射平台、PC机、两路制动主缸液压管路(14)、四个二位二通电磁阀(4)、四个钳盘式制动器(13)和四路制动轮缸液压管路(2)；所述的台架主体(3)固定在水平面上；所述的台架主体(3)的一端设置有可调式座椅(16)；所述的支座(12)固定在台架主体(3)上；所述的电子机械制动助力器(11)的输入端通过踏板推杆与制动踏板(15)相连，输出端通过输出推杆与制动主缸(9)的第一活塞腔相连；所述的制动主缸(9)上安装有储液壶(10)；四个所述的钳盘式制动器包括左前盘式制动器钳体、左后盘式制动器钳体、右前盘式制动器钳体、右后盘式制动器钳体、左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸；所述的两前制动轮缸(1)、两后制动轮缸(7)通过支座(12)分别固定在台架主体3的另一端；所述的左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的输入端口分别与四路轮缸液压管路(2)的输入端口相连；所述的车辆电子稳定系统(8)的输入端与两路制动主缸液压管路(14)的输出端口相连；所述的车辆电子稳定系统(8)的输出端与四路轮缸液压管路(2)的输入端口相连；四路所述的轮缸液压管路(2)的输出端分别与左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的输入端口相连；所述的左前盘式制动器轮缸、左后盘式制动轮缸、右前盘式制动轮缸、右后盘式制动轮缸的放气阀与透明软管(6)相连；所述的透明软管(6)上安装有二位二通电磁阀(4)；所述的信号采集与发射平台通过以太网的TCP/IP协议与局域网的形式与PC机相连。
2.根据权利要求1所述的一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置，其特征在于，所述的信号采集与发射平台包括MicroAutoBox1401/1511/1512、RapidPro、踏板行程传感器和四个摄像头(5)；所述的MicroAutoBox1401/1511/1512与PC机通过以太网的TCP/IP协议与局域网的形式连接；所述的踏板行程传感器设置在电子机械制动助力器(11)的内部，通过电线与MicroAutoBox1401/1511/1512的I/O接口相连；四个所述的摄像头(5)均通过支架(12)固定在台架主体(3)上，并且摄像镜头对准安装在各个轮缸外二位二通电磁阀(4)后面的透明软管(6)，并将采集到的图像通过实时接口传送给PC机；所述的RapidPro的后端与MicroAutoBox1401/1511/1512连接，前端与通过线缆分别与四个二位二通电磁阀(4)和电子机械制动助力器(11)的电机相连接。
3.根据权利要求1所述的一种电液制动试验台架的液压系统自动排气装置的排气方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、打开PC机中的MATLAB/Simulink软件，载入搭建好的控制程序；
步骤二、开启信号采集与发射平台中的MicroAutoBox1401/1511/1512，并与PC机相连，并检查电子机械制动制动助力器(11)在该试验台的各部件是否正常；
步骤三、打开PC机中的ControlDesk软件，将电子机械制动助力器(11)的ECU控制算法编译并下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中，将集成在MATLAB/Simulink中的信号采集、转换、发射模块也编译下载到MicroAutoBox1401/1511/1512中；
步骤四、保证整个排气过程中，储液壶(10)中始终保持有足够的制动液；
步骤五、通过控制程序启动电子机械制动助力器(11)的电机，使得踏板达到最大行程位置并保持；
步骤六、通过控制程序开启各个轮缸排气螺栓外面的二位二通电磁阀(4)；
步骤七、通过摄像头(5)采集的透明软管(6)中流出制动液的状态，经图像算法识别是否连续流出不含任何气泡的纯净制动液；
步骤八、如果没有液体流出或流出的液体含有气泡，则通过程序自动执行以下操作：关闭二位二通电磁阀(4)，通过控制程序控制电子机械制动助力器(11)的电机，使得踏板回到最小行程位置，重复步骤五、六、七操作，直至透明软管(6)中流出制动液的状态为连续流出不含任何气泡的纯净制动液，关闭该轮缸上的二位二通电磁阀(4)，该路排气完成；
步骤九、执行步骤八操作，直至完成四个轮缸的排气；
步骤十、关闭所有设备。
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