CN111982527A - 可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法 - Google Patents

Abstract

可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法。常规台架测试以反力式滚筒制动试验台为主，将整辆汽车置于滚筒上，受轮胎与滚筒间附着系数的限制，附着系数可调节的范围较窄。本发明组成包括：动力电机（14）、机柜（8），动力电机的传动轴通过传动链条（19）依次与四个惯性轮装置连接，惯性轮装置中的惯性轮（15）分别与车轮（20）连接，车轮通过联轴器与转矩传感器（9）连接，转矩传感器通过联轴器与制动器（10）连接，加载电机（12）与移动平台连接，加载电机端部安装有锁止器（13），车轮分别通过调压气管（7）与充放气装置（5）连接，制动器分别通过制动油管与制动系统总成（6）连接。本发明用于可变附着力的汽车制动性能试验台。

Description

可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法

技术领域：

本发明涉及一种可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法。

背景技术：

目前针对汽车制动性能的测试主要有两种方法：道路试验和台架测试，道路试验需要建造专用测试跑道，建造这种专用跑道投资大，测试准备时间长、测试费用高，汽车进行高速测试还存在相当大的风险，而且轮胎与路面间的附着力受路面材质影响难以改变，制动距离也不易测量，因此路试法并不能完全满足多路况模式下汽车制动性能测试的需要，为实现快速、有效、经济地对汽车制动性能进行测试，台架测试已成为汽车研发过程中对其制动性能进行评价的主要手段。

常规的台架测试主要以反力式滚筒制动试验台为主，该试验台需将整辆汽车置于滚筒之上，利用驱动电机通过减速器带动滚筒组转动，滚筒组带动所有车轮转动，当车轮转速达到测试要求时，检验人员急踩制动踏板，此时可通过测量其制动时间、制动距离和滑移率来对汽车制动性能进行判定，该测试技术受轮胎与滚筒间附着系数的限制，附着系数可调节的范围较窄，且受被测车辆体积的限制，该测试技术对占地面积及区域空间的要求较高，增加了测试成本。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法，对汽车制动系统进行独立测试，不需要实车参与，并且可以完成多路况模式下制动系统的测试，有效缩短测试周期、节省空间、降低测试成本。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种可变附着力的汽车制动性能试验台，其组成包括：动力电机、机柜，所述的动力电机的传动轴通过传动链条依次与四个惯性轮装置连接，所述的惯性轮装置中的惯性轮分别与车轮连接，所述的车轮通过联轴器与转矩传感器连接，所述的转矩传感器通过联轴器与制动器连接，加载电机与移动平台连接，所述的加载电机端部安装有锁止器，所述的车轮分别通过调压气管与充放气装置连接，所述的制动器分别通过制动油管与制动系统总成连接。

所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的机柜内的CAN分析仪通过数据线与计算机连接，所述的CAN分析仪通过CAN总线分别与电机控制器、数据采集与控制系统、所述的充放气装置、所述的制动系统总成连接。

所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的动力电机、所述的加载电机分别通过导线与所述的电机控制器连接，所述的转矩传感器、转速传感器分别通过导线与所述的数据采集与控制系统连接。

所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的惯性轮装置包括所述的惯性轮，所述的惯性轮两侧具有16个凹槽，所述的凹槽内安装有配重块，其中间位置分别安装有支架A，所述的支架A底部与底座固定，所述的惯性轮内穿有传动轴，所述的传动轴上安装有齿轮，所述的齿轮与所述的传动链条连接，所述的车轮两侧分别安装有支架B，所述的支架B安装在移动平台上，所述的移动平台下方具有滑道，所述的滑道两端分别安装有限位传感器。

一种可变附着力的汽车制动性能试验台及测试方法，该方法包括如下步骤：首先制动系统包括机械制动系统与电控系统，电控系统可自动控制车轮制动力矩，将车轮与路面间的附着力控制在峰值附近，最大限度的缩短制动距离，该试验台可以完成以下两种制动方式的测试；

（1）纯机械制动模式：

将电控系统断电，调整平台与惯性轮的距离并调整胎压，即调整轮胎与惯性轮间的附着力，四个车轮的附着力可设定为相同值，也可任意设定，控制动力电机带动惯性轮旋转，当惯性轮转速达到被测要求时，动力电机停止工作，此时由实验人员踩下制动踏板，制动器开始工作，制动器在车轮上产生的制动力反作用于惯性轮，惯性轮转速开始下降，惯性轮的动能由制动器和轮胎以热能的形式散失掉，数据采集与控制系统会实时监测制动状态，并对车辆的制动稳定性进行分析；

（2）机电混合制动模式：

将电控系统通电，为测试电控系统的性能，需保证至少有两个车轮附着力不一致，当踩下制动踏板开始制动实验时，轮速与车速间将会产生速度差，电控系统若性能良好，会根据轮速传感器、转矩传感器反馈的参数，合理的调节车轮制动压力，控制车轮制动力矩的大小，进而将四个车轮的轮速保持一致，防止汽车产生侧滑或甩尾现象，数据采集系统根据相关参数对制动系统性能做出评价。

有益效果：

1.本发明的提出的测试方法能够对汽车制动系统进行独立测试，不需要实车参与，并且可以完成多路况模式下制动系统的测试，有效缩短测试周期、节省空间、降低测试成本，能够使附着系数可调节的范围增加。

2.本发明的汽车制动性能试验台，是利用四个惯性轮在旋转时所具有的转动动能来等效实际被测车辆在此速度下的平动动能，该试验台可针对汽车制动系统进行独立测试，不需要实际被测车辆参与，能够有效缩短试验周期，降低设备成本，节省实验空间，省去了整车实验测试所带来的诸多问题。

3.本发明通过改变轮胎正面压力和接触面积来调整试验状态，轮胎与路面间的附着力是通过平台的纵向移动和轮胎的充放气完成的，由于正面压力和接触面积是可以任意调节的，这样就实现了多路况模式下汽车制动系统性能的测试。

4.本发明避免了实车测试时的弊病，常规的实车测试，轮速信号是由轮速传感器测量得到的，而很少有车辆会安装多普勒雷达，因此车速是通过特定的算法由轮速估算而来的，而本申请试验台中惯性轮的线速度即为车速，因此轮速与车速都是由传感器测量得到的，这样可以更加精确的计算汽车的制动性能。

5.本发明的试验台可完成纯机械制动与机电混合制动两种制动方式的测试，并对车辆制动稳定性及制动系统性能做出评价。

6.本发明的试验台具备通用性，轮胎及制动器均通过联轴器与系统相连，安装拆卸容易，可有效缩短制动部件更换周期，采用转动惯量可调的惯性轮装置，能够满足不同级别不同种类的汽车制动系统的测试要求，应用广泛。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是附图1中的惯性轮、车轮的安装结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种可变附着力的汽车制动性能试验台，其组成包括：动力电机14、机柜8，所述的动力电机的传动轴通过传动链条19依次与四个惯性轮装置连接，所述的惯性轮装置中的惯性轮15分别与车轮20连接，所述的车轮通过联轴器与转矩传感器9连接，所述的转矩传感器通过联轴器与制动器10连接，加载电机12与移动平台连接，所述的加载电机端部安装有锁止器13，所述的车轮分别通过调压气管7与充放气装置5连接，所述的制动器分别通过制动油管与制动系统总成6连接。

实施例2：

根据实施例1所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的机柜8内的CAN分析仪2通过数据线与计算机1连接，所述的CAN分析仪通过CAN总线分别与电机控制器3、数据采集与控制系统4、所述的充放气装置、所述的制动系统总成连接。

实施例3：

根据实施例2所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的动力电机、所述的加载电机分别通过导线与所述的电机控制器连接，所述的转矩传感器、转速传感器21分别通过导线与所述的数据采集与控制系统连接。

实施例4：

根据实施例1所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，所述的惯性轮装置包括所述的惯性轮，所述的惯性轮两侧具有16个凹槽，所述的凹槽内安装有配重块26，其中间位置分别安装有支架A16，所述的支架A底部与底座25固定，所述的惯性轮内穿有传动轴18，所述的传动轴上安装有齿轮17，所述的齿轮与所述的传动链条连接，所述的车轮两侧分别安装有支架B22，所述的支架B安装在移动平台11上，所述的移动平台下方具有滑道24，所述的滑道两端分别安装有限位传感器23。

实施例5：

一种利用实施例1-4所述的可变附着力的汽车制动性能试验台的测试方法，本方法是：首先制动系统包括机械制动系统与电控系统，电控系统可自动控制车轮制动力矩，将车轮与路面间的附着力控制在峰值附近，最大限度的缩短制动距离，该试验台可以完成以下两种制动方式的测试；

（1）纯机械制动模式：

将电控系统断电，调整平台与惯性轮的距离并调整胎压，即调整轮胎与惯性轮间的附着力，四个车轮的附着力可设定为相同值，也可任意设定，控制动力电机带动惯性轮旋转，当惯性轮转速达到被测要求时，动力电机停止工作，此时由实验人员踩下制动踏板，制动器开始工作，制动器在车轮上产生的制动力反作用于惯性轮，惯性轮转速开始下降，惯性轮的动能由制动器和轮胎以热能的形式散失掉，数据采集与控制系统会实时监测制动状态，并对车辆的制动稳定性进行分析；

（2）机电混合制动模式：

将电控系统通电，为测试电控系统的性能，需保证至少有两个车轮附着力不一致，当踩下制动踏板开始制动实验时，轮速与车速间将会产生速度差，电控系统若性能良好，会根据轮速传感器、转矩传感器反馈的参数，合理的调节车轮制动压力，控制车轮制动力矩的大小，进而将四个车轮的轮速保持一致，防止汽车产生侧滑或甩尾现象，数据采集系统根据相关参数对制动系统性能做出评价；

所述的可变附着力的汽车制动性能试验台的测试方法，其具体实施方式：

试验台主要由四个结构相同的惯性轮通过传动链条、传动轴组合而成，由一台动力电机提供动力，惯性轮的旋转产生的转动动能来模拟实际车辆的平动动能，转矩传感器能够同时测量轮速和车轮的制动转矩，惯性轮末端安装有转速传感器，用来测量惯性轮的转速，即实际车速，车辆制动时车速与轮速不能始终保持一致，需单独测量，由于轮胎与路面间的附着力受车重、路面附着系数以及轮胎与地面间接触面积的影响，通过模拟不同车重和改变轮胎接触面积来调整附着力，改变轮胎正面压力以及轮胎接触面积来调整试验状态；

制动器、转矩传感器、车轮及相应连接部件均安装在移动平台上，平台位于滑道之上，平台端部安装有加载电机，通过控制加载电机可使平台纵向移动，加载电机端部安装有锁止器，可锁定平台在滑道上的位置，防止测试过程中平台发生反向移动，将平台向惯性轮方向移动，可增大轮胎与惯性轮间的压力，反之则减小轮胎与惯性轮间的压力，通过该方法可以实现轮胎与惯性轮间正压力的调节，滑道两侧安装有限位传感器，限制平台的移动行程，同时防止轮胎正面压力调节过大；

由于惯性轮表面并不是平面，因此单一的改变轮胎的正面压力并不能完全模拟轮胎在平整路面上的状态，本专利使用充放气装置可快速并独立调节各轮胎胎压，在轮胎与惯性轮间正压力相同的情况下，胎压较低时轮胎与惯性轮间的接触面积较大，因而附着力较大；胎压较高时轮胎与惯性轮间的接触面积较小，因而附着力较小。由于轮胎正面压力和接触面积都是可以任意调节的，这样就实现了对汽车多路况制动的全面模拟；

该试验台具备通用性，对于不同级别不同种类的汽车，所使用的轮胎参数不同、所使用的制动系统也不同。该试验台中，轮胎及制动器均通过联轴器与系统相连，安装拆卸容易，可有效缩短制动部件更换周期；

同样对于不同级别不同种类的汽车，其满载重量不同，为满足不同级别车型的测试需要，本装置采用了一种转动惯量可调的惯性轮装置，在惯性轮两侧有16个配重块安装槽，根据测试要求，可将不同厚度与不同数量的配重块通过螺栓安装于惯性轮两侧，从而对惯性轮转动惯量的大小进行调节。

Claims (5)

1.一种可变附着力的汽车制动性能试验台，其组成包括：动力电机、机柜，所述的动力电机的传动轴通过传动链条依次与四个惯性轮装置连接，所述的惯性轮装置中的惯性轮分别与车轮连接，所述的车轮通过联轴器与转矩传感器连接，所述的转矩传感器通过联轴器与制动器连接，加载电机与移动平台连接，所述的加载电机端部安装有锁止器，所述的车轮分别通过调压气管与充放气装置连接，所述的制动器分别通过制动油管与制动系统总成连接。

2.根据权利要求1所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，其特征是：所述的机柜内的CAN分析仪通过数据线与计算机连接，所述的CAN分析仪通过CAN总线分别与电机控制器、数据采集与控制系统、所述的充放气装置、所述的制动系统总成连接。

3.根据权利要求2所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，其特征是：所述的动力电机、所述的加载电机分别通过导线与所述的电机控制器连接，所述的转矩传感器、转速传感器分别通过导线与所述的数据采集与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的可变附着力的汽车制动性能试验台，其特征是：所述的惯性轮装置包括所述的惯性轮，所述的惯性轮两侧具有16个凹槽，所述的凹槽内安装有配重块，其中间位置分别安装有支架A，所述的支架A底部与底座固定，所述的惯性轮内穿有传动轴，所述的传动轴上安装有齿轮，所述的齿轮与所述的传动链条连接，所述的车轮两侧分别安装有支架B，所述的支架B安装在移动平台上，所述的移动平台下方具有滑道，所述的滑道两端分别安装有限位传感器。

5.一种利用权利要求1-4之一所述的可变附着力的汽车制动性能试验台的测试方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

首先制动系统包括机械制动系统与电控系统，电控系统可自动控制车轮制动力矩，将车轮与路面间的附着力控制在峰值附近，最大限度的缩短制动距离，该试验台可以完成以下两种制动方式的测试；

（1）纯机械制动模式：

将电控系统断电，调整平台与惯性轮的距离并调整胎压，即调整轮胎与惯性轮间的附着力，四个车轮的附着力可设定为相同值，也可任意设定，控制动力电机带动惯性轮旋转，当惯性轮转速达到被测要求时，动力电机停止工作，此时由实验人员踩下制动踏板，制动器开始工作，制动器在车轮上产生的制动力反作用于惯性轮，惯性轮转速开始下降，惯性轮的动能由制动器和轮胎以热能的形式散失掉，数据采集与控制系统会实时监测制动状态，并对车辆的制动稳定性进行分析；

（2）机电混合制动模式：

将电控系统通电，为测试电控系统的性能，需保证至少有两个车轮附着力不一致，当踩下制动踏板开始制动实验时，轮速与车速间将会产生速度差，电控系统若性能良好，会根据轮速传感器、转矩传感器反馈的参数，合理的调节车轮制动压力，控制车轮制动力矩的大小，进而将四个车轮的轮速保持一致，防止汽车产生侧滑或甩尾现象，数据采集系统根据相关参数对制动系统性能做出评价。

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