CN110940510A - 汽车制动系统高速开关阀开发测试方法 - Google Patents

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郑利水
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Abstract

本发明公开了一种汽车制动系统高速开关阀开发测试方法。高低温环境箱内固定安装有高速开关阀的测试工装、油箱和温度传感器，油箱经入口过滤器和变量泵的入口连接，变量泵的出口经节流阀和测试工装的入口连接，节流阀和变量泵的出口之间的管路上连接安装有溢流阀和蓄能器，节流阀测试工装入口之间的管路上连接安装有压力传感器和流量传感器，测试工装的出口依次经气动球阀、出口过滤器后连接回到油箱。本发明提高了高速开关阀开发测试的灵活性，扩宽了测试范围，降低了测试成本；测试方法简单可行，调试工作量小，测试效率高，为电液控制系统算法开发提供数据参考，对提升压力控制精度，降低产品噪音有重要意义。

Description

汽车制动系统高速开关阀开发测试方法
技术领域
本发明涉及汽车制动系统开发测试技术领域的一种部件开发测试方法，尤其是设计了一种汽车制动系统高速开关阀开发测试方法。
背景技术
近年来，随着主动安全技术的不断发展，电液控制制动系统(如ABS、ESC、EHB等)在汽车制动系统中得到了广泛的应用。高速开关阀因其结构简单、成本低廉的特点，成为了电液制动控制系统的核心元件之一。以往高速开关阀都是采用低频PWM控制方式，通过阀芯频繁的开启和关闭来调节通过阀口的流量，这种压力控制方式简单，但是精度不高；而且阀芯频繁开启关闭会在管路产生液压冲击，导致系统产生较大噪音，引发使用者抱怨。
为了提高电液控制系统压力控制精度，降低噪音，各厂商逐步采用高速开关阀的高频PWM控制方式替代原先的低频PWM控制。在高频PWM控制下，高速开关阀阀芯可以实现悬浮，通过调节占空比改变阀口开度的方式，高速开关阀具备了类似比例阀的比例调节特性，即比例流量特性和比例压力特性，可以实现对轮缸压力和高速开关阀流量的连续线性控制。例如，在车辆轮缸增压调节中，可以应用高速开关阀的比例流量特性，通过调节线圈电流控制高速开关阀的流量，保证了轮缸增压速率平稳；在ESC主动增压过程中，应用高速开关阀的比例压力特性来调节隔离阀(也称限压阀或USV阀)，使其实现类似溢流阀功能，保证了轮缸压力增长不过量。
此外，高速开关阀开发设计时还必须考虑环境温度对于产品性能的影响。在低温环境下，由于制动液的低温性能影响，通常低温下(-40℃)制动液的运动粘度比常温下高几百倍，与常温相比，低温下制动管路中的流速变慢，导致流过高速开关阀的流量变小，影响了高速开关阀的比例流量特性。在高温环境下，由于线圈电磁阻值随环境温度上升而增大，与常温相比，相同PWM占空比控制下的电流值更小，影响了高速开关阀的比例压力特性。
为了拓宽高速开关阀的应用范围，研究高频PWM控制下高速开关阀的比例调节特性，提高比例控制精度，需要对高速开关阀进行大量开发试验，获得大量试验数据，最终才能拟合出不同压差、占空比、PWM频率、线圈以及环境温度下的高速开关阀的流量曲线及压力曲线，为高速开关阀高频PWM控制提供参考，这就需要应用专业的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统。
然而，目前无专门的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，现有高速开关阀开发试验多采用以下几种方式：
1、借用高速开关阀生产线中的气压检测系统进行测试，而实际使用中，流经高速开关阀的测试介质是制动液；由于气体与液体作为测试介质的不同特性，气压检测系统难以模拟出实际液压使用环境中高速开关阀的性能，极大降低了试验数据可靠性；
2、将待验证性能的高速开关阀铆压到HCU(液压控制单元)总成中，再在专业的HCU测试系统上进行试验；由于单一高速开关阀和HCU总成的测试需求差异，通常需要对HCU总成测试设备改造，延长了试验开发周期；其次，由于此试验方法只能以铆压成HCU总成形式的高速开关阀方式进行测试，不能以单个高速开关阀的方式进行试验，增加了试验开发成本；此外，由于HCU总成测试设备缺乏专业的单一高速开关阀测试程序，测试时只能由试验人员根据试验目标、试验条件反复修改测试软件代码进行试验，劳动强度极大，降低了测试效率；
3、将铆压有待验证的高速开关阀的HCU总成装车后，在冬季高寒地区和夏季高温地区实车路试中进行高速开关阀性能的开发标定试验，以验证环境温度对高速开关阀产品性能的影响；这一方式受到季节影响较大，每年可以供实车路试的时间较短，试验场地较少，试验费用昂贵。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明设计了一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统和方法，其解决的技术问题是目前无专业的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，只能采用高速开关阀气压检测系统进行测试，或采用将待验证性能的高速开关阀装配到HCU总成中，再在HCU总成测试系统上进行试验。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一、一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统密封性自检方法，包括以下步骤：
S001、预先设定管路密封性保压时间Tp、阀口密封性保压时间Tv及管路密封性保压时间Tp内允许的压力降ΔPp、阀口密封性保压时间Tv内允许的压力降ΔPv，以及设定密封性测试压力Ps；
S002、控制气缸的气缸轴向下伸出，带动上压板压紧高速开关阀，控制气动球阀关闭，建立管路密封性测试回路；
S003、控制变量泵启动，待压力增大到Ps后变量泵关闭，记录此时压力传感器数值P1，并开始计时；
S004、记录Tp时刻的压力传感器(15)数值P2；
S005、判断P1-P2的差值是否满足≤ΔPp；如果是，判定管路密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S006、控制气动球阀打开，回路卸压，管路密封性测试完成；
S007、设定PWM频率F1，PWM占空比初始值D1，控制线圈通电，高速开关阀阀口关闭，建立阀口自检测试回路；
S008、控制变量泵启动，待增压到Ps后，控制变量泵关闭，记录此时压力传感器数值P3，并开始计时；
S009、记录Tv时刻的压力传感器数值P4；
S010、判断P3-P4的差值是否满足≤ΔPv；如果是，判定阀口密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S011、控制气动球阀打开，线圈断电，回路卸压，气缸轴缩回，释放高速开关阀的测试工装，测试结束。
二、一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例流量测试方法，包括以下步骤：
S020，通过触摸屏设置高低温环境箱内部的环境温度Tg、压力传感器测试到的阀入口压力Pg、PWM频率Fg、PWM占空比值初始值Dg0、PWM占空比结束值Dgn、单个测试周期的线圈通电时长Tgon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tgoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
S021，高低温环境箱调节箱内温度到环境温度T，通过温度传感器采集箱内温度；
S022，控制气缸轴伸出，上压板压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀，建立测试回路；控制变量泵启动，增压到Pg；
S023，在第i个周期内的线圈通电时长Tgon内，线圈的PWM占空比设为Dgi＝Dg0+(i-1)K，i表示测试周期的序数；在第i个周期内的线圈断电通电时长Tgoff内，线圈断电，测试次数累加i＝i+1；
流量传感器测得占空比Dgi下的流量值Qgi，流量传感器采集到线圈断电通电时长Tgoff阶段内的流量Qgmax，电流传感器测得占空比Dgi下对应的平均电流Cgi，平均电流Cgi与PWM占空比成正比；
S024，若0<Qgi<Qgmax，则Qgi值为占空比Dgi对应的比例流量；
S025，判断实时的PWM占空比值Dgi是否大于PWM占空比结束值Dgn；若是，则进入下一步；若否，则回到S023；
S026，控制变量泵关闭，气缸轴缩回释放测试工装，测试结束。
三、一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例压力测试方法，包括以下步骤：
S030，通过触摸屏设置高低温环境箱内部的环境温度Ty、变量泵压力Py、PWM频率Fy、PWM占空比值初始值Dy0、PWM占空比结束值Dyn、单个测试周期的线圈通电时长Tyon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tyoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
S031，高低温环境箱调节箱内温度到环境温度Tg，通过温度传感器采集箱内温度；
S032，控制气缸轴伸出，上压板压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀，建立测试回路；
S033，在第i个周期内的线圈通电时长Tyon内，线圈的PWM占空比设为Dyi＝Dy0+(i-1)K，i表示测试周期的序数，控制变量泵启动，压力传感器实时采集Tyon时间内管路压力，记录Tyon时间内管路压力的阶跃值Pyi，电流传感器测得占空比Dyi下对应的平均电流值Cyi，平均电流值Cyi与占空比Dyi成正比；
在第i个周期内的线圈断电通电时长Tyoff内，线圈断电，变量泵关闭，气动球阀打开卸压；测试次数累加i＝i+1；
S034，以压力Pyi为占空比Dyi对应比例压力；
S035，判断实时的PWM占空比值Dyi是否大于PWM占空比结束值Dyn；若是，则进入下一步；若否，则回到S033；
S036，控制变量泵关闭，气动球阀打开卸压，气缸轴缩回释放测试工装，测试结束。
上述三种方法均采用以下系汽车制动系统高速开关阀开发测试系统：
系统包括高低温环境箱、出口过滤器、气动球阀、压力传感器、节流阀、蓄能器、变量泵、入口过滤器、溢流阀和流量传感器；高低温环境箱内固定安装有高速开关阀的测试工装、油箱和温度传感器，油箱经入口过滤器和变量泵的入口连接，变量泵的出口经节流阀和测试工装的入口连接，节流阀和变量泵的出口之间的管路上连接安装有溢流阀和蓄能器，节流阀测试工装入口之间的管路上连接安装有压力传感器和流量传感器，测试工装的出口依次经气动球阀、出口过滤器后连接回到油箱。
所述的气动球阀连接外部气源，通过外部气源对气动球阀的通断进行控制。
所述的高低温环境箱外设有触摸屏、控制箱、电流传感器，控制箱内具有工控机，工控机分别和触摸屏、电流传感器、温度传感器、气动球阀、压力传感器、变量泵、流量传感器和测试工装连接，电流传感器连接在工控机和测试工装之间。
所述的测试工装包括气缸、支撑柱、上压板、线圈、高速开关阀、气缸支撑板、气缸轴、连接板和下底座；气缸连接到气源，气缸固定安装在气缸支撑板上，气缸的气缸轴向下穿过气缸支撑板固定连接到连接板，连接板下面固定连接有上压板，上压板下方设有下底座，下底座和气缸支撑板之间通过固定柱进行支撑连接，下底座顶面中间开设有阀安装孔，阀安装孔内安装有高速开关阀，阀安装孔侧面的下底座开设出油口，阀安装孔底面的下底座开设进油口，进油口和出油口分别连接到节流阀和气动球阀；阀安装孔内开设有O型密封圈安装槽，O型密封圈安装槽内安装O型密封圈，高速开关阀安装于阀安装孔后通过O型密封圈和阀安装孔内壁密封；高速开关阀的上部导磁套装有与阀配合的线圈，线圈由内部漆包线(绕线在骨架上)与外层的线圈壳体构成，线圈壳体用来导磁，线圈支架下端连接到高速开关阀中部的台阶面上，线圈壳体上端面与上压板的底面平时不接触，只有当气缸轴下压后才接触(图5中的情况)，线圈经电线和电流传感器连接；气源驱动气缸工作，气缸轴下压到上压板和连接板，进而经线圈支架下压高速开关阀，使得高速开关阀压紧到阀安装孔。
所述的气缸支撑板上固定有竖直的支撑柱，支撑柱穿设安装在气缸底部的安装通孔后被气缸固定螺母锁紧固定，使得气缸固定安装在气缸支撑板上。
所述的气缸轴下端通过螺纹穿设套装在连接板的螺纹孔中，螺纹孔上下方的气缸轴外套装气缸轴螺母进行锁紧，使得气缸的下端和连接板形成固定装配。
所述的测试工装还包括限位柱，线圈支架的周围设有多个限位柱，限位柱固定于下底座顶面。
所述的测试工装的材料为不导磁材料，如铝合金、塑料，不对测试结果产生影响。
本发明采用的技术方案，解决了目前无专业的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统问题，本发明所提出的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，其优点是：
1、本发明提出的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，采用液压作为测试介质，能够真实测试出实际应用中高速开关阀的比例特性；
2、本发明提出的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，高速开关阀是通过气缸压紧装配到工装上的，一套测试工装可以灵活测试不同参数的线圈与高速开关阀组合，提高了测试的灵活性，扩宽了测试范围；被测试的高速开关阀在测试完成后还可以从工装取出反复利用，显著降低了测试成本；
3、本发明提出的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，可以根据需要测试条件，更新试验参数，通过人机对话界面，可以对测得的数据进行分析处理，并完成试验数据采集、存储，数据编辑处理、图形曲线绘制，数据和图形曲线输出，原始数据和试验结果曲线的建库管理，方便后续对试验结果的追溯。为电液控制系统算法开发提供数据参考，对提升压力控制精度，降低产品噪音有重要意义。
4、本发明提出的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，不受到场地和气候环境影响，测试费用低(对应实车路试)。
附图说明
图1为本发明系统的整体结构示意图；
图2为控制箱的电气原理图；
图3为测试工装的轴测图；
图4为测试工装的正视图；
图5为测试工装C-C剖视图；
图6为测试工装C-C剖视图的局部放大视图；
图7为汽车制动系统高速开关阀开发测试系统密封性自检测试流程图；
图8为汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例流量测试流程图；
图9为汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例压力测试流程图；
图10为汽车制动系统高速开关阀某环境温度、某型号线圈、某测试压力、某PWM频率下比例流量测试数据示意图；
图11为汽车制动系统高速开关阀某环境温度、某型号线圈、某PWM频率下比例压力测试数据示意图；
图12为高速开关阀低频PWM控制下的比例流量特性；
图13为根据试验结果，拟合的某型号线圈在某环境温度、某PWM频率条件下，不同压差下的对应的高速开关阀比例流量特性；
图14为根据试验结果，拟合的某环境温度、某PWM频率条件下，不同型号线圈对应的高速开关阀比例流量特性；
图15为高速开关阀在高频PWM和低频PWM控制下的各自的轮缸增压特性；
图16为PWM占空比与输出的平均电流关系图。
图中：1油箱，2高低温环境箱，3温度传感器，4出口过滤器，5气动球阀，6触摸屏，7控制箱，8电流传感器，9压力传感器，10节流阀，11蓄能器，12变量泵，13入口过滤器，14溢流阀，15流量传感器，16测试工装；23气缸、24支撑柱、25气缸固定螺母、26气缸轴螺母、27上压板、28线圈、29高速开关阀、30进油口、31气缸支撑板、32气缸轴、33连接板、36限位柱、37出油口、38 O型密封圈、39下底座、40阀安装孔、41 O型密封圈安装槽。
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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，具体实施的系统装置包括高低温环境箱2、出口过滤器4、气动球阀5、压力传感器9、节流阀10、蓄能器11、变量泵12、入口过滤器13、溢流阀14和流量传感器15，各个液压管路元件通过液压管路连接；高低温环境箱2内固定安装有高速开关阀的测试工装16、油箱1和温度传感器3，油箱1经入口过滤器13和变量泵12的入口连接，变量泵12的出口经节流阀10和测试工装16的入口连接，节流阀10和变量泵12的出口之间的管路上连接安装有溢流阀14和蓄能器11，节流阀10测试工装16入口之间的管路上连接安装有压力传感器9和流量传感器15，测试工装16的出口依次经气动球阀5、出口过滤器4后连接回到油箱1。
气动球阀5连接外部气源，通过外部气源对气动球阀5的通断进行控制。
出口过滤器4设有出口，用于过滤从测试工装16流回到油箱1的油液。
高低温环境箱2外设有触摸屏6、控制箱7、电流传感器8，如图2所示，控制箱7内具有工控机，工控机分别和触摸屏6、电流传感器8、温度传感器3、气动球阀5、压力传感器9、变量泵12、流量传感器15和测试工装16连接，电流传感器8连接在工控机和测试工装16之间。具体实施的控制箱7内的工控机包括PWM驱动电路、变量泵控制电路、气缸驱动电路、高低温环境箱温度控制电路、气动球阀控制电路，分别控制线圈通电、变量泵的运转、气缸轴运动、高低温环境箱温度、气动球阀启闭。
控制箱7内的工控机还具有输入输出板卡，可以接受各传感器信号存储数据；控制箱7内置试验程序，可以根据测试项目调整PWM频率、占空比值初始值D0、PWM占空比结束值Dn、单个测试周期线圈通电时长Ton、单个测试周期线圈断电通电时长Toff、各测试周期占空比递增公差K、变量泵产生的测试压力、气缸轴运动行程参数、高低温环境箱温度值等测试条件；控制箱7连接有可显示油压传感器9采集的油压值、流量传感器15采集的流量值、电流传感器8采集的电流值以及温度传感器3采集的温度值的触摸屏6；测试人员对测试程序参数的调整是通过触摸屏6实现的。
测试工装16入口侧，油箱1经入口过滤器13过滤流入变量泵12的制动液，变量泵12从油箱1中抽取制动液并泵出高压制动液到管路中，流经通过溢流阀14设置整个液压系统的测试压力，流经蓄能器11稳定系统油压以减少变量泵产生的液压脉冲影响测试数据准确性，高压制动液经过节流阀10对管路压力进行精密微调，之后流入测试工装16中。在液压管路中安装有压力传感器9、流量传感器15，压力传感器9用于测量测试工装16进油口处的油压，流量传感器15用于测量测试管路的流量。测试工装16的线圈的电路上安装有电流传感器8，电流传感器8用于测量测试工装16中的线圈电流。
测试工装16出口侧，气动球阀5连接气源(图中未示出)，用于控制测试工装出油口与油箱1之间管路的通断，出口过滤器4过滤沿测试回路从测试工装流回油箱1的制动液。
高低温环境箱2用于模拟出极端工况的使用环境温度，以便获得不同温度下高速开关阀的比例特性试验数据。高低温环境箱2内的温度设置在-40℃到120℃内，高低温环境箱2内安装有监测箱内温度的温度传感器3。
具体的，如图3、图4、图5、图6所示，测试工装16包括气缸23、支撑柱24、上压板27、线圈28、高速开关阀29、气缸支撑板31、气缸轴32、连接板33和下底座39；气缸23连接到气源(图中未示出)，气缸23固定安装在气缸支撑板31上，气缸23的气缸轴32向下穿过气缸支撑板31固定连接到连接板33，气缸轴32可以带动上压板27上下移动，连接板33下面固定连接有上压板27，上压板27下方设有下底座39，下底座39和气缸支撑板31之间通过固定柱进行支撑连接，使得下底座39和气缸支撑板31之间位置保持固定，下底座39顶面中间开设有阀安装孔40，阀安装孔40内安装有高速开关阀29，阀安装孔40侧面的下底座39开设出油口37，阀安装孔40底面的下底座39开设进油口30，进油口30、出油口37和阀安装孔40相互连通，出油口37和进油口30均贯通出于下底座39外壁和外部的油管连接，高速开关阀29的进油端通于进油口30，高速开关阀29的出油端通于出油口37，进油口30和出油口37分别连接到节流阀10和气动球阀5；阀安装孔40内开设有O型密封圈安装槽41，O型密封圈安装槽41内安装O型密封圈38，高速开关阀29安装于阀安装孔40后通过O型密封圈38和阀安装孔40内壁密封，高速开关阀29被下压时挤压O型密封圈38变形使得高速开关阀29和下底座39密封；高速开关阀29的上部外套装有与阀配合的线圈28，线圈28外安装有线圈支架，线圈支架下端连接到高速开关阀29中部的台阶面上，线圈支架上端连接到上压板27的底面，线圈28经电线和电流传感器8连接，电线穿设布置于上压板27和连接板33；气源驱动气缸23工作，气缸轴32下压到上压板27和连接板33，进而经线圈支架下压高速开关阀29，使得高速开关阀29压紧到阀安装孔40。气缸23、线圈28与控制箱7电连接。
本实施例中，高速开关阀29为常开阀，线圈28为与高速开关阀29配合的部件。在线圈28未通电时，高速开关阀29打开；在线圈28通电时，高速开关阀29关闭。
线圈28根据控制箱7发出的PWM信号输出线圈电流，控制高速开关阀29阀芯动作，通过阀口的开闭，以控制进油口30、出油口37间的接通或切断；当气缸23气源切断时，气缸轴32带动上压板27抬起，线圈28不再受到向下的压力，测试人员可以方便更换待测高速开关阀。
如图5所示，气缸23底面与气缸支撑板31顶面贴合，通过气缸固定螺母25，气缸23、气缸支撑板31与支撑柱24的上端装配固定。气缸支撑板31上固定有竖直的支撑柱24，支撑柱24穿设安装在气缸23底部的安装通孔后被气缸固定螺母25锁紧固定，使得气缸23固定安装在气缸支撑板31上。
气缸23的气缸轴32下端通过螺纹穿设套装在连接板33的螺纹孔中，螺纹孔上下方的气缸轴32外套装气缸轴螺母26进行锁紧，使得气缸23的下端和连接板33形成固定装配。
具体的，测试工装16还包括限位柱36，线圈支架的周围设有多个限位柱36，限位柱36固定于下底座39顶面，限位柱36的高度与高速开关阀29受到气缸23通过上压板27传递到线圈28的压力而通过挤压O型密封圈38变形与下底座39密封时，线圈28高出下底座39表面的高度一致，这样用于预防气缸轴32带动上压板27向下运动时因压力过大压坏线圈。
1、本发明在比例流量特性的应用
如图12所示，低频PWM控制的高速开关阀在某一压差下，随着平均电流变化，阀芯仅仅能实现开启和关闭两种状态，流量不会产生线性变化，无法实现PWM占空比控制对流量的调整。
在轮缸增压过程，如图15为例，轮缸压力要增长到目标压力Pt，低频PWM控制的高速开关阀通过频繁的开启和关闭，使得油压阶梯形状上升，由于开启和关闭都会产生液压冲击，液压噪音较大，而且控制精度不够理想。
应用高频PWM控制的比例流量性能，为了实现轮缸增压变化率恒定，对轮缸增压原理进行分析：
Figure BDA0002292978270000101
其中，P为轮缸压力，k为轮缸液压刚度，q为流量。
由于对于特定车型来说，轮缸k是个定值，为了保持轮缸增压变化率恒定，需要保证流过高速开关阀的流量q恒定。轮缸增压过程中，实际高速开关阀阀口一端连接主缸，一端连接轮缸，阀口压差是实时变化的，这就需要根据压差及时调整电流，以保证流量稳定。
以图13为例，假设到达目标压力，需要维持阀口流量Q1，通过轮缸压力估算和油压传感器采集的主缸压力，可以得出实时的阀口压差，ECU内置温度传感器采集实时环境温度；再根据该环境温度下比例流量测试结果拟合出的曲线，可以找到Q1流量上某一压差对应的平均电流，进而给ECU控制提供参考，程序中控制线圈输出相应电流，实现阀芯在电磁力、液压力、弹簧力这三者合力的作用下始终实现受力平衡，实现了阀芯除了开启和关闭之间的悬浮状态，通过高频PWM占空比控制阀芯开度位移变化，起到控制阀口流量的效果
2、本发明在比例压力特性的应用
主动增压
在ESC主动增压过程中，高速开关阀作为隔离阀使用，并联在轮缸与柱塞泵回路之间，起到溢流阀的作用，防止柱塞泵输出到轮缸的油压过高，造成轮缸抱死。以图14为例，假设隔离阀线圈为A型号，为了保证轮缸压力值不超过所需轮缸目标压力，ECU内置温度传感器采集实时环境温度；可以根据图14中比例压力测试结果拟合出的曲线，ECU程序找出所需保压压力值PA对应的平均电流IA，进而给ECU提供参考，控制线圈输出相应电流IA，实现了高速开关阀的比例压力功能。
实施例1：密封性自检方法，如图7所示，包括以下步骤：
S001、通过触摸屏6预先设定管路密封性保压时间Tp、阀口密封性保压时间Tv及管路密封性保压时间Tp内允许的压力降ΔPp、阀口密封性保压时间Tv内允许的压力降ΔPv，以及设定密封性测试压力Ps；
S002、通过控制箱7控制气缸23的气缸轴32向下伸出，带动上压板27压紧高速开关阀29，通过控制箱7控制气动球阀5关闭，建立管路密封性测试回路；
S003、通过控制箱7控制变量泵12启动，待压力增大到Ps后通过控制箱7变量泵12关闭，记录此时压力传感器15数值P1，并开始计时；
S004、记录Tp时刻的压力传感器15数值P2；
S005、判断P1-P2的差值是否满足≤ΔPp；如果是，判定管路密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S006、通过控制箱7控制气动球阀5打开，回路卸压，管路密封性测试完成；
S007、设定PWM频率F1，PWM占空比初始值D1，控制箱7控制线圈通电，高速开关阀(29)阀口关闭，建立阀口自检测试回路；
S008、控制箱7控制变量泵12启动，待增压到Ps后，控制箱7控制变量泵12关闭，记录此时压力传感器数值P3，并开始计时；
S009、记录Tv时刻的压力传感器15数值P4；
S010、判断P3-P4的差值是否满足≤ΔPv；如果是，判定阀口密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S011、控制箱7控制气动球阀5打开，线圈28断电，回路卸压，气缸轴32缩回，释放高速开关阀的测试工装16，测试结束。
实施例2：比例流量测试方法，如图8所示，包括以下步骤：
S020，通过触摸屏设置高低温环境箱2内部的环境温度Tg、压力传感器测试到的阀入口压力Pg、PWM频率Fg、PWM占空比值初始值Dg0、PWM占空比结束值Dgn、单个测试周期的线圈通电时长Tgon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tgoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
阀出口连接油箱，阀出口压力为大气压Pout(0.1MPa)，本组测试的阀入口与出口压力之差为所需要测得的阀口压力差(Pg-Pout)。实车ECU软件控制中是采集阀口两端(轮缸与主缸)压差的信息进行高速开关阀控制的。
S021，高低温环境箱2调节箱内温度到环境温度T，通过温度传感器3采集箱内温度；
S022，通过控制箱7控制气缸轴32伸出，上压板27压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀29，建立测试回路；通过控制箱7控制变量泵12启动，增压到Pg；
S023，在第i个周期内的线圈通电时长Tgon内，线圈28的PWM占空比设为Dgi＝Dg0+(i-1)K，i表示测试周期的序数；在第i个周期内的线圈断电通电时长Tgoff内，线圈28断电，测试次数累加i＝i+1；
流量传感器15测得占空比Dgi下的流量值Qgi，流量传感器15采集到线圈断电通电时长Tgoff阶段内的流量Qgmax，电流传感器8测得占空比Dgi下对应的平均电流Cgi，平均电流Cgi与PWM占空比成正比；
S024，若0<Qgi<Qgmax，则Qgi值为占空比Dgi对应的比例流量，如图10所示；
S025，判断实时的PWM占空比值Dgi是否大于PWM占空比结束值Dgn；若是，则进入下一步；若否，则回到S023；
S026，控制变量泵12关闭，气缸轴32缩回释放测试工装，测试结束。
实施例3：比例压力测试方法，如图9所示，包括以下步骤：
S030，通过触摸屏设置高低温环境箱2内部的环境温度Ty、变量泵压力Py、PWM频率Fy、PWM占空比值初始值Dy0、PWM占空比结束值Dyn、单个测试周期的线圈通电时长Tyon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tyoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
S031，高低温环境箱2调节箱内温度到环境温度Tg，通过温度传感器3采集箱内温度；
S032，通过控制箱7控制气缸轴32伸出，上压板27压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀29，建立测试回路；
S033，在第i个周期内的线圈通电时长Tyon内，线圈28的PWM占空比设为Dyi＝Dy0+(i-1)K，i表示测试周期的序数，通过控制箱7控制变量泵12启动，压力传感器9实时采集Tyon时间内管路压力，记录Tyon时间内管路压力的阶跃值Pyi，电流传感器8测得占空比Dyi下对应的平均电流值Cyi，平均电流值Cyi与占空比Dyi成正比；
在第i个周期内的线圈断电通电时长Tyoff内，线圈28断电，变量泵12关闭，气动球阀5打开卸压；测试次数累加i＝i+1；
S034，以压力Pyi为占空比Dyi对应比例压力(溢流压力)，如图11所示；
S035，判断实时的PWM占空比值Dyi是否大于PWM占空比结束值Dyn；若是，则进入下一步；若否，则回到S033；
S036，控制变量泵12关闭，气动球阀5打开卸压，气缸轴32缩回释放测试工装，测试结束。
根据以上测试方法，调整不同测试条件，获得一系列测试数据曲线后，可以对测得的数据进行分析处理，并完成试验数据采集、存储，数据编辑处理、图形曲线绘制，数据和图形曲线输出，原始数据和试验结果曲线的建库管理，可以形成一套高速开关阀开发测试曲线数据库，对开发的高速开关阀的比例特性有充分认识，给ECU控制程序提供宝贵参考。也可以根据测试结果，对高速开关阀机械结构设计进行相应调整优化，与以往高速开关阀开发过程相比，不仅缩短了验证时间，更提高了验证效率，节约了试验成本。
根据上述测试方法获得的比例流量测试结果，在多次不同参数条件的测试结束后，导出保存在控制箱中的数据，可以拟合出待开发验证的高速开关阀在不同款线圈、不同环境温度、不同阀口压差、不同PWM频率下的对应的高速开关阀比例流量特性；如图13所示，为对应高速开关阀在某型号线圈、某环境温度下、某PWM频率条件时，不同压差下对应的高速开关阀比例流量特性，图中对应不同测试压差，各有一条比例流量曲线；在开始阶段，随着平均电流的增大，阀口流量不变，对应高速开关阀阀芯受到的电磁力较小，不足以克服弹簧力和液压力，阀口完全开启状态；随着平均电流继续增大，流量与平均电流成线性减小，对应高速开关阀阀芯受到的电磁力可以和液压力、弹簧力平衡，阀芯成悬浮状态，通过阀口的流量随着平均电流增大而减小；随着平均电流继续增大，电磁力远大于液压力与弹簧力，阀芯关闭，流量为0；
根据上述测试方法获得的比例压力测试结果，在多次不同参数条件的测试结束后，导出保存在控制箱中的数据，可以拟合出待开发验证的高速开关阀在不同款线圈、不同环境温度、不同PWM频率下的对应的高速开关阀比例压力特性；如图14所示，为对应高速开关阀在不同型号线圈、某环境温度下、某PWM频率条件时，不同平均电流下对应的高速开关阀比例压力特性，图中对应每种型号线圈，各有一条比例压力曲线；在开始阶段，随着平均电流增大，各型号线圈的保压压差为0，对应高速开关阀阀芯受到的电磁力较小，不足以克服弹簧力和液压力，阀口完全开启状态；随着平均电流继续增大，保压压差与平均电流成线性增大，对应高速开关阀阀芯受到的电磁力可以和液压力、弹簧力平衡，阀芯成悬浮状态，通过阀口的保压压差随着平均电流增大而增大，起到溢流作用；随着平均电流继续增大，通过高速开关阀的磁路已经饱和，保压压差保持稳定，不再上升；
如图14所示，由于PWM占空比与平均电流成正比关系；根据上述测试系统和方法获得的高速开关阀的在不同款线圈、不同环境温度、不同阀口压差、不同PWM频率下高速开关阀比例流量曲线与比例压力曲线，可以供ECU程序提供参考，根据实时的环境温度、阀口压差、车辆运动状态、PWM控制频率，调节线圈PWM占空比值，以获得预期平均电流，从而达到利用高速开关阀比例特性控制车辆制动的目的。
由此上述实施可见，本发明提高了高速开关阀开发测试的灵活性，扩宽了测试范围，降低了测试成本；测试方法简单可行，调试工作量小，测试效率高，为电液控制系统算法开发提供数据参考，对提升压力控制精度，降低产品噪音有重要意义。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (9)

1.一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统密封性自检方法，其特征在于：所述方法采用汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，汽车制动系统高速开关阀开发测试系统具体包括高低温环境箱(2)、出口过滤器(4)、气动球阀(5)、压力传感器(9)、节流阀(10)、蓄能器(11)、变量泵(12)、入口过滤器(13)、溢流阀(14)和流量传感器(15)；高低温环境箱(2)内固定安装有高速开关阀的测试工装(16)、油箱(1)和温度传感器(3)，油箱(1)经入口过滤器(13)和变量泵(12)的入口连接，变量泵(12)的出口经节流阀(10)和测试工装(16)的入口连接，节流阀(10)和变量泵(12)的出口之间的管路上连接安装有溢流阀(14)和蓄能器(11)，节流阀(10)测试工装(16)入口之间的管路上连接安装有压力传感器(9)和流量传感器(15)，测试工装(16)的出口依次经气动球阀(5)、出口过滤器(4)后连接回到油箱(1)，方法包括以下步骤：
S001、预先设定管路密封性保压时间Tp、阀口密封性保压时间Tv及管路密封性保压时间Tp内允许的压力降ΔPp、阀口密封性保压时间Tv内允许的压力降ΔPv，以及设定密封性测试压力Ps；
S002、控制气缸(23)的气缸轴(32)向下伸出，带动上压板(27)压紧高速开关阀(29)，控制气动球阀(5)关闭，建立管路密封性测试回路；
S003、控制变量泵(12)启动，待压力增大到Ps后变量泵(12)关闭，记录此时压力传感器(15)数值P1，并开始计时；
S004、记录Tp时刻的压力传感器(15)数值P2；
S005、判断P1-P2的差值是否满足≤ΔPp；如果是，判定管路密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S006、控制气动球阀(5)打开，回路卸压，管路密封性测试完成；
S007、设定PWM频率F1，PWM占空比初始值D1，控制线圈通电，高速开关阀(29)阀口关闭，建立阀口自检测试回路；
S008、控制变量泵(12)启动，待增压到Ps后，控制变量泵(12)关闭，记录此时压力传感器数值P3，并开始计时；
S009、记录Tv时刻的压力传感器(15)数值P4；
S010、判断P3-P4的差值是否满足≤ΔPv；如果是，判定阀口密封性良好，进入下一步；否则，测试结束；
S011、控制气动球阀(5)打开，线圈(28)断电，回路卸压，气缸轴(32)缩回，释放高速开关阀的测试工装(16)，测试结束。
2.一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例流量测试方法，其特征在于：所述方法采用汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，汽车制动系统高速开关阀开发测试系统具体包括高低温环境箱(2)、出口过滤器(4)、气动球阀(5)、压力传感器(9)、节流阀(10)、蓄能器(11)、变量泵(12)、入口过滤器(13)、溢流阀(14)和流量传感器(15)；高低温环境箱(2)内固定安装有高速开关阀的测试工装(16)、油箱(1)和温度传感器(3)，油箱(1)经入口过滤器(13)和变量泵(12)的入口连接，变量泵(12)的出口经节流阀(10)和测试工装(16)的入口连接，节流阀(10)和变量泵(12)的出口之间的管路上连接安装有溢流阀(14)和蓄能器(11)，节流阀(10)测试工装(16)入口之间的管路上连接安装有压力传感器(9)和流量传感器(15)，测试工装(16)的出口依次经气动球阀(5)、出口过滤器(4)后连接回到油箱(1)，方法包括以下步骤：
S020，通过触摸屏设置高低温环境箱(2)内部的环境温度Tg、压力传感器测试到的阀入口压力Pg、PWM频率Fg、PWM占空比值初始值Dg0、PWM占空比结束值Dgn、单个测试周期的线圈通电时长Tgon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tgoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
S021，高低温环境箱(2)调节箱内温度到环境温度T，通过温度传感器(3)采集箱内温度；
S022，控制气缸轴(32)伸出，上压板(27)压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀(29)，建立测试回路；控制变量泵(12)启动，增压到Pg；
S023，在第i个周期内的线圈通电时长Tgon内，线圈(28)的PWM占空比设为Dgi＝Dg0+(i-1)K，i表示测试周期的序数；在第i个周期内的线圈断电通电时长Tgoff内，线圈(28)断电，测试次数累加i＝i+1；
流量传感器(15)测得占空比Dgi下的流量值Qgi，流量传感器(15)采集到线圈断电通电时长Tgoff阶段内的流量Qgmax，电流传感器(8)测得占空比Dgi下对应的平均电流Cgi，平均电流Cgi与PWM占空比成正比；
S024，若0<Qgi<Qgmax，则Qgi值为占空比Dgi对应的比例流量；
S025，判断实时的PWM占空比值Dgi是否大于PWM占空比结束值Dgn；若是，则进入下一步；若否，则回到S023；
S026，控制变量泵(12)关闭，气缸轴(32)缩回释放测试工装，测试结束。
3.一种汽车制动系统高速开关阀开发测试系统比例压力测试方法，其特征在于：所述方法采用汽车制动系统高速开关阀开发测试系统，汽车制动系统高速开关阀开发测试系统具体包括高低温环境箱(2)、出口过滤器(4)、气动球阀(5)、压力传感器(9)、节流阀(10)、蓄能器(11)、变量泵(12)、入口过滤器(13)、溢流阀(14)和流量传感器(15)；高低温环境箱(2)内固定安装有高速开关阀的测试工装(16)、油箱(1)和温度传感器(3)，油箱(1)经入口过滤器(13)和变量泵(12)的入口连接，变量泵(12)的出口经节流阀(10)和测试工装(16)的入口连接，节流阀(10)和变量泵(12)的出口之间的管路上连接安装有溢流阀(14)和蓄能器(11)，节流阀(10)测试工装(16)入口之间的管路上连接安装有压力传感器(9)和流量传感器(15)，测试工装(16)的出口依次经气动球阀(5)、出口过滤器(4)后连接回到油箱(1)，方法包括以下步骤：
S030，通过触摸屏设置高低温环境箱(2)内部的环境温度Ty、变量泵压力Py、PWM频率Fy、PWM占空比值初始值Dy0、PWM占空比结束值Dyn、单个测试周期的线圈通电时长Tyon、单个测试周期的线圈断电通电时长Tyoff、各测试周期占空比递增公差K、测试次数的初始值i＝1、测试总次数N；
S031，高低温环境箱(2)调节箱内温度到环境温度Tg，通过温度传感器(3)采集箱内温度；
S032，控制气缸轴(32)伸出，上压板(27)压紧线圈支架，线圈支架压紧高速开关阀(29)，建立测试回路；
S033，在第i个周期内的线圈通电时长Tyon内，线圈(28)的PWM占空比设为Dyi＝Dy0+(i-1)K，i表示测试周期的序数，控制变量泵(12)启动，压力传感器(9)实时采集Tyon时间内管路压力，记录Tyon时间内管路压力的阶跃值Pyi，电流传感器(8)测得占空比Dyi下对应的平均电流值Cyi，平均电流值Cyi与占空比Dyi成正比；
在第i个周期内的线圈断电通电时长Tyoff内，线圈(28)断电，变量泵(12)关闭，气动球阀(5)打开卸压；测试次数累加i＝i+1；
S034，以压力Pyi为占空比Dyi对应比例压力；
S035，判断实时的PWM占空比值Dyi是否大于PWM占空比结束值Dyn；若是，则进入下一步；若否，则回到S033；
S036，控制变量泵(12)关闭，气动球阀(5)打开卸压，气缸轴(32)缩回释放测试工装，测试结束。
4.根据权利要求1-3任一所述方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，气动球阀(5)连接外部气源，通过外部气源对气动球阀(5)的通断进行控制。
5.根据权利要求1-3任一所述方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，高低温环境箱(2)外设有触摸屏(6)、控制箱(7)、电流传感器(8)，控制箱(7)内具有工控机，工控机分别和触摸屏(6)、电流传感器(8)、温度传感器(3)、气动球阀(5)、压力传感器(9)、变量泵(12)、流量传感器(15)和测试工装(16)连接，电流传感器(8)连接在工控机和测试工装(16)之间。
6.根据权利要求1-3任一所述方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，测试工装(16)包括气缸(23)、支撑柱(24)、上压板(27)、线圈(28)、高速开关阀(29)、气缸支撑板(31)、气缸轴(32)、连接板(33)和下底座(39)；气缸(23)连接到气源，气缸(23)固定安装在气缸支撑板(31)上，气缸(23)的气缸轴(32)向下穿过气缸支撑板(31)固定连接到连接板(33)，连接板(33)下面固定连接有上压板(27)，上压板(27)下方设有下底座(39)，下底座(39)和气缸支撑板(31)之间通过固定柱进行支撑连接，下底座(39)顶面中间开设有阀安装孔(40)，阀安装孔(40)内安装有高速开关阀(29)，阀安装孔(40)侧面的下底座(39)开设出油口(37)，阀安装孔(40)底面的下底座(39)开设进油口(30)，进油口(30)和出油口(37)分别连接到节流阀(10)和气动球阀(5)；阀安装孔(40)内开设有O型密封圈安装槽(41)，O型密封圈安装槽(41)内安装O型密封圈(38)，高速开关阀(29)安装于阀安装孔(40)后通过O型密封圈(38)和阀安装孔(40)内壁密封；高速开关阀(29)的上部导磁套装有与阀配合的线圈(28)，线圈(28)由内部漆包线与外层的线圈壳体构成，线圈支架下端连接到高速开关阀(29)中部的台阶面上，线圈(28)经电线和电流传感器(8)连接；气源驱动气缸(23)工作，气缸轴(32)下压到上压板(27)和连接板(33)，进而经线圈支架下压高速开关阀(29)，使得高速开关阀(29)压紧到阀安装孔(40)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，气缸支撑板(31)上固定有竖直的支撑柱(24)，支撑柱(24)穿设安装在气缸(23)底部的安装通孔后被气缸固定螺母(25)锁紧固定，使得气缸(23)固定安装在气缸支撑板(31)上。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，气缸(23)的气缸轴(32)下端通过螺纹穿设套装在连接板(33)的螺纹孔中，螺纹孔上下方的气缸轴(32)外套装气缸轴螺母(26)进行锁紧，使得气缸(23)的下端和连接板(33)形成固定装配。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的汽车制动系统高速开关阀开发测试系统中，的测试工装(16)还包括限位柱(36)，线圈支架的周围设有多个限位柱(36)，限位柱(36)固定于下底座(39)顶面。
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