CN109374312A - 一种电动伺服制动装置综合测试装置及性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动伺服制动装置综合测试装置及性能测试方法，测试装置包括测试台架、固定设置在所述测试台架上的制动主缸、活动设置在所述测试台架上的制动踏板、设置在所述测试台架上用于驱动所述制动踏板动作的驱动机构、设置在所述测试台架上的模拟刹车盘和设置在所述模拟刹车盘上的制动钳，所述制动主缸与被测电动伺服制动装置相连，且所述制动主缸与所述制动钳相连，所述制动踏板分别与所述电动伺服制动装置和所述驱动机构相固定连接。该测试装置结构简单，可对电动伺服制动装置的性能进行测试，且测试操作方便，测试周期短，成本低，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动技术领域，具体涉及一种电动伺服制动装置综合测试装置及性能测试方法。
背景技术
智能化和电动化是汽车未来的主要发展趋势，由此对汽车的制动系统提出了更高的要求与挑战。具体来讲，智能化要求减少对驾驶员的依赖，更多的是通过控制系统来选择最优的解决方案，而电动化则要求使用电能来代替传统化石能源，实现节能减排。在这种背景下，具有自主制动和线控制动等功能的电动伺服制动系统无疑是未来汽车智能底盘的一个最佳选择。与传统的真空助力相比，电动伺服制动系统不需要任何真空源，更适用于电动车；由于采用电机实现助力功能，该系统具有自主制动的功能，能作为汽车驾驶辅助系统和无人车的制动执行器；相比于利用增强型电子稳定控制（ESC）装置的液压控制单元来协助进行能量回收，该系统能准确、快速、持久地控制主缸压力，能够更好地支持电动车或混合动力汽车的再生制动；与完全线控的电子机械制动（EMB）相比，该系统所具有的失效备份功能能够在发生电气故障时依靠人力提供一定的制动力，保证驾驶安全。
电动伺服制动装置是电动助力制动系统的核心部件，性能和耐久性测试是该装置产品开发过程中设计验证和生产验证的重要内容。虽然中国作为世界汽车产销大国，但是汽车零部件行业长期被国外企业垄断。以ABS为例，2010年我国在乘用车市场ABS的总需求量超过了600万套，博世等外资企业则占据了超过 90%的市场份额，而国内企业仅仅做一些廉价低端的产品。积极发展中国自己的电动助力制动系统核心部件是振兴中国汽车零部件行业的必然途径。
对于电动伺服制动装置，国外已经有少量产品应用到实车上，而国内仍处于研发和试装阶段。电动伺服制动装置在装车之前，应当进行性能测试和耐久性测试。若直接将电动伺服制动装置安装在实车上进行测试，不仅需要耗费很长时间，而且还要耗费大量人力物力。更为重要的是，在实车上测试电动伺服制动装置的性能和耐久性还会存在危险，没有足够的安全保障。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种电动伺服制动装置综合测试装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电动伺服制动装置综合测试装置，包括测试台架、固定设置在所述测试台架上的制动主缸、活动设置在所述测试台架上的制动踏板、设置在所述测试台架上用于驱动所述制动踏板动作的驱动机构、设置在所述测试台架上的模拟刹车盘和设置在所述模拟刹车盘上的制动钳，所述制动主缸与被测电动伺服制动装置相连，且所述制动主缸与所述制动钳相连，所述制动踏板分别与所述电动伺服制动装置和所述驱动机构相固定连接。
优选地，所述驱动机构为电缸，所述电缸的缸体固定设置在所述测试台架上，所述电缸的活塞杆与所述制动踏板相固定连接。
优选地，所述测试台架包括工作台和分别设置在所述工作台上的第一支架和所述第二支架，所述制动踏板能够转动地设置在所述第一支架上，所述驱动机构设置在所述第二支架上。
进一步地，所述第一支架和所述第二支架均可拆卸地设置在所述工作台上，且所述第一支架和所述第二支架之间的距离能够调节。
优选地，每个所述模拟刹车盘上设置有一个所述制动钳，每个所述制动主缸分别与两个所述制动钳通过液压管路相连。
进一步地，在每个所述液压管路上均设置有压力传感器，所述测试装置还包括控制器，所述压力传感器与所述控制器电性连接。
优选地，所述测试装置还包括控制器，所述电动伺服制动装置和所述驱动机构分别与所述控制器电性连接。
进一步地，所述测试装置还包括终端处理设备，所述终端处理设备与所述控制器电性连接。
本发明还提供一种电动伺服制动装置性能测试方法，其特征在于：采用如上述任一项所述的测试装置进行测试，所述电动伺服制动装置包括活动设置的推杆和能够驱动所述推杆动作的电机，所述推杆分别与所述制动踏板和所述制动主缸的活塞杆连接，所述测试方法为：
(1)所述驱动机构动作，通过所述制动踏板驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中根据所述推杆发生的位移信号判定驾驶员的制动行为；
（2）所述电机动作，驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中获得电机的电流跟随特性及位移跟随特性；
(3)所述电机和所述驱动机构均动作，同时驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中获得所述电动伺服制动装置的助力特性曲线。
优选地，所述测试方法还包括对所述电动伺服制动装置进行耐久性测试，耐久性测试的测试方法为：通过所述驱动机构连续12万次推动所述制动踏板，每隔1万次检测所述制动主缸的输出压力，通过得到的数据，与试验前标定数据进行比较，得到制动压力的衰减率。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的电动伺服制动装置综合测试装置结构简单，可对电动伺服制动装置的性能进行测试，且测试操作方便，测试周期短，成本低，安全性高。
附图说明
附图1为本发明的电动伺服制动装置综合测试装置的结构示意图；
附图2为本发明的电动伺服制动装置综合测试装置的连接示意图。
其中：1、测试台架；11、工作台；12、第一支架；13、第二支架；2、制动主缸；3、制动踏板；4、驱动机构；5、模拟刹车盘；6、制动钳；7、电动伺服制动装置；8、控制器；9、终端处理设备。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图1所示，本发明的电动伺服制动装置综合测试装置包括测试台架1、制动主缸2、制动踏板3、驱动机构4、模拟刹车盘5和制动钳6。
测试台架1包括工作台11和固定设置在工作台11上的第一支架12和第二支架13。
制动踏板3能够活动设置在测试台架1上，驱动机构4固定设置在测试台架1上，制动踏板3分别与被测电动伺服制动装置7和驱动机构4相固定连接，驱动机构4用于驱动制动踏板3动作，以模拟汽车行驶时驾驶员踩下制动踏板3时的动作。
具体的，驱动机构4采用电缸，电缸的缸体固定设置在测试台架1上，电缸的活塞杆与制动踏板3相固定连接。
本实施例中，制动踏板3活动设置在第一支架12上，电缸的缸体固定设置在第二支架13上。
第一支架12和第二支架13均可拆卸地设置在工作台11上，这样，第一支架12和第二支架13之间的距离可以调节，从而可以使该测试装置可适用于对多种结构形式的电动伺服制动装置7进行测试。
电动伺服制动装置7包括可直线移动的推杆，制动踏板3与推杆相配合连接，推杆还与制动主缸2的活塞杆直接或间接相连。当通过驱动机构4驱动制动踏板3动作时，可推动推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而使制动主缸2输出制动压力。
电动伺服制动装置7还包括电机和传动装置，当电机做旋转运动时，通过传动装置也可驱使推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而使制动主缸2输出制动压力。
电动伺服制动装置7还包括推杆位移传感器，通过推杆位移传感器可实时监测推杆直线运动过程中的位移信号。
模拟刹车盘5固定设置在测试台架1上，制动钳6设置在模拟刹车盘5上。当制动钳6受到压力作用时，制动钳6与模拟刹车盘5抱死，二者之间产生摩擦力。制动主缸2与制动钳6通过液压管路连接，以向制动钳6提供制动压力。模拟刹车盘5和制动钳6用于模拟实际设置在汽车上的制动轮缸。
每个模拟刹车盘5上设置有一个制动钳6，每个制动主缸2分别与两个制动钳6通过液压管路相连。
在每个液压管路上均设置有压力传感器，通过压力传感器可实时监测制动主缸2输出的制动压力。
测试装置还包括控制器8，压力传感器与控制器8电性连接，推杆位移传感器、电机和驱动机构4也分别与控制器8电性连接。
测试装置还包括终端处理设备9，终端处理设备9与控制器8电性连接。本实施例中，终端处理设备9采用电脑，电脑放置在工作台11上。
该测试装置可同时对多个电动伺服制动装置7进行测试，本实施例中，给出了同时对两个电动伺服制动装置7进行测试的实施例，详见图1。
通过该测试装置可对电动伺服制动装置进行如下性能测试：
（1）驾驶员制动行为识别测试
测试时，电动伺服制动装置7的电机不动，电缸动作，驱动制动踏板3动作，制动踏板3推动推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而使制动主缸2输出制动压力。
在试验过程中通过推杆位移传感器采集推杆的位移信号，在控制器8中已标定有制动加压、保持或释放三种状态下的位移信号曲线，将实际采集到的位移信号曲线与控制器8中标定的位移信号曲线进行对比，从而判断出驾驶员的制动意图，即制动加压、保持或释放。
在对位移信号进行处理时，由于推杆位移传感器在测量时存在一定误差，如果直接使用测量信号，会对控制带来不利影响，因此，需要对位移信号进行滤波处理，而位移信号经过滤波后，曲线更加平滑，延迟较小，整体效果比较理想，可以为后续制动状态判断打下良好的基础。
（2）电机控制特性测试
测试时，电缸不动，电动伺服制动装置7的电机旋转，通过传动装置推动推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而使制动主缸2输出制动压力。
电机控制主要包括电机角度计算、位移及电流跟随控制等。电机跟随控制作为整个助力控制的底层，需要快速稳定地跟随目标位移曲线，是提升系统性能的关键。
试验过程中，通过控制器8可以得到电机中自带的霍尔传感器采集的电机角度信号、编码器采集的电机角度信号以及计算的输出电机角度信号，通过这几个角度信号的对比可以完成电机的角度的精确采集。给定电机目标电流，通过调节控制参数，与控制器8中设定的目标电流曲线进行对比，可得到比较理想的电流跟随特性。通过驱动机构4推动制动踏板3进而推动推杆，此过程中，观察电机位移跟随情况，通过与控制器8中设定的目标位移曲线进行对比，可得到比较理想的位移跟随特性。
（3）助力控制测试
测试时，电缸动作，驱动制动踏板3动作，制动踏板3推动推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而使制动主缸2输出制动压力。同时，电动伺服制动装置7的电机旋转，通过传动装置推动推杆带动制动主缸2的活塞杆做直线运动，从而也使制动主缸2输出制动压力。
测试过程中，通过调整推杆移动的速度，获得推杆在低速下的助力特性曲线、不同速度下的助力特性曲线对比、不同行程下的助力特性曲线以及当推杆速度保持恒定时，得出推杆输入力与位移的关系曲线，然后与现有技术中的真空助力器的助力特性曲线相比，得到与真空助力器助力特性曲线重合性较好的曲线，同时需使推杆的输入力与位移关系也比较平顺，从而使踏板感较好。
（4）耐久性测试
测试时，电缸连续12万次动作以推制动踏板3进而推动推杆做直线运动进行试验，每隔1万次检测制动主缸的输出压力，通过得到的数据，与试验前控制器8中标定的数据进行比较，得到制动压力的衰减率。
在耐久性测试的整个过程中都是无人的，由控制器8及终端处理设备9中设定的程序自动全程控制，从而使得试验操作方便。
综上，本发明的电动伺服制动装置的综合测试装置具有下列优点：
（1）通过该测试装置可以缩短实车的试验周期，从而可避免人力物力耗费；而且测试场地灵活，并且方便测试；
（2）测试时该测试装置操作方便，便于对各个部件进行调整控制，并可以实时采集数据，且数据的准确性高；
（3）该测试装置的可扩展性好，实际中可根据自己的需要对多个伺服制动装置同时进行测试，而且还可对不同的电动伺服制动装置进行测试。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：包括测试台架、固定设置在所述测试台架上的制动主缸、活动设置在所述测试台架上的制动踏板、设置在所述测试台架上用于驱动所述制动踏板动作的驱动机构、设置在所述测试台架上的模拟刹车盘和设置在所述模拟刹车盘上的制动钳，所述制动主缸与被测电动伺服制动装置相连，且所述制动主缸与所述制动钳相连，所述制动踏板分别与所述电动伺服制动装置和所述驱动机构相固定连接。
2.根据权利要求1所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：所述驱动机构为电缸，所述电缸的缸体固定设置在所述测试台架上，所述电缸的活塞杆与所述制动踏板相固定连接。
3.根据权利要求1所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：所述测试台架包括工作台和分别设置在所述工作台上的第一支架和所述第二支架，所述制动踏板能够转动地设置在所述第一支架上，所述驱动机构设置在所述第二支架上。
4.根据权利要求3所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：所述第一支架和所述第二支架均可拆卸地设置在所述工作台上，且所述第一支架和所述第二支架之间的距离能够调节。
5.根据权利要求1所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：每个所述模拟刹车盘上设置有一个所述制动钳，每个所述制动主缸分别与两个所述制动钳通过液压管路相连。
6.根据权利要求5所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：在每个所述液压管路上均设置有压力传感器，所述测试装置还包括控制器，所述压力传感器与所述控制器电性连接。
7.根据权利要求1所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括控制器，所述电动伺服制动装置和所述驱动机构分别与所述控制器电性连接。
8.根据权利要求7所述的电动伺服制动装置综合测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括终端处理设备，所述终端处理设备与所述控制器电性连接。
9.一种电动伺服制动装置性能测试方法，其特征在于：采用如权利要求1~8中任一项所述的测试装置进行测试，所述电动伺服制动装置包括活动设置的推杆和能够驱动所述推杆动作的电机，所述推杆分别与所述制动踏板和所述制动主缸的活塞杆连接，所述测试方法为：
(1)所述驱动机构动作，通过所述制动踏板驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中根据所述推杆发生的位移信号判定驾驶员的制动行为；
（2）所述电机动作，驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中获得电机的电流跟随特性及位移跟随特性；
(3)所述电机和所述驱动机构均动作，同时驱动所述推杆推动所述制动主缸的活塞杆动作，使所述制动主缸输出制动压力，试验过程中获得所述电动伺服制动装置的助力特性曲线。
10.根据权利要求9所述的电动伺服制动装置性能测试方法，其特征在于：所述测试方法还包括对所述电动伺服制动装置进行耐久性测试，耐久性测试的测试方法为：通过所述驱动机构连续12万次推动所述制动踏板，每隔1万次检测所述制动主缸的输出压力，通过得到的数据，与试验前标定数据进行比较，得到制动压力的衰减率。
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