CN113092131A - 一种基于整车制动工况的制动系统台架测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于整车制动工况的制动系统台架测试系统及方法，本方案基于传感器单元，数据采集单元，数据处理单元，以及测试程序生成单元来实现。其中传感器单元布置在用于整车路试的车辆上，以获取整车路试车辆的制动工况数据；数据采集单元实时获取布置在上的传感器单元的采集到的制动工况数据；数据处理单元对数据采集单元所采用到的制动工况数据进行修正；测试程序生成单元根据获取到的制动工况数据生成对应的制动工况测试程序。本方案能够实现直接在台架上对车型的制动工况直接且真实的加以模拟，从而通过在制动台架实验即可解决车辆制动系统磨损，制动性能，制动噪音等问题。

Description

一种基于整车制动工况的制动系统台架测试系统及方法

技术领域

本发明涉及制动系统验证技术，具体涉及制动系统中刹车片的试验技术。

背景技术

刹车片是用于汽车制动系统的关键零部件，是制动性能，磨损性能，以及制动的舒适性的关键决定因素。刹车片磨损性能的大小直接关系到制动系统的稳定与失效。耐磨损性能和稳定的摩擦系数是对刹车片最基本的要求；制动噪音更是行车过程中舒适度的重要指标。

为了能够比较的全面和准确的测试汽车制动系统中刹车片各项性能，现有技术中一般都是采用实际整车路试的方式进行。但是实际的整车路试会造成巨大的花费以及未知的风险。

由此，如何提前模拟实际路面的制动工况，获取制动系统的反馈信息，在系统开发阶段，验证阶段都有着相当大的意义，为本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有车辆制动系统测试技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，并据此提供一种基于整车制动工况的制动系统台架测试方法，本方案能够对整车制动工况收集并转换为台架测试工况，使得台架测试能够模拟实际路面的制动工况，得到制动系统测试的真实反馈信息。

为了达到上述目的，本发明提供的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，包括：

传感器单元，所述传感器单元布置在用于整车路试的车辆上，以获取整车路试车辆的制动工况数据；

数据采集单元，所述数据采集单元在整车路试车辆根据设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路线进行路试时，实时获取布置在上的传感器单元的采集到的制动工况数据；

数据处理单元，所述数据处理单元对数据采集单元所采用到的制动工况数据进行修正；

测试程序生成单元，所述测试程序生成单元与数据处理单元进行数据交互，根据对应于设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路路线一圈的制动工况数据生成对应的制动工况测试程序，所述制动工况测试程序能够运行在车辆制动系统测试台架中。

进一步地，所述传感器单元包括液压传感器，GPS装置，减速度传感器，温度传感器，拾音装置、振动加速度传感器；

所述减速度传感器平稳黏贴在路试车辆正中的扶手箱中；

所述温度传感器安装在前后轴的制动盘和制动衬片中；

所述GPS装置安装在路试车辆侧门位置；

拾音装置安装在路试车辆主驾驶和副驾驶座位中间，与驾驶员头部耳朵位置齐平；

所述振动加速度传感器分别安装在路试车辆的四个制动角的卡钳支架上，用以识别噪音发生源。

进一步地，所述数据采集单元实时收集路试车辆沿整车路试行车路路线行驶过程中制动液压，制动盘温，制动间隔时间，制动开始速度，制动结束速度制动减速度，并一对一整合，汇总成为数据库。

进一步地，所述数据处理单元针对数据采集单元所采集到的制动工况数据进行修正时，当初温小于35℃时，将初始温度设定为35℃；当初速度与末速度差小于3kph时，将速度差值设定为3kph；当末速度小于5kph时，将末速度都设定为1kph；当液压值小于5bar时，将液压值设定为5bar；当减速度小于0.05g时，将减速度设定为0.05g，重新整合数据，取20天中数据的正态分布值。

进一步地，所述测试程序生成单元以数据处理单元中的制动信号作为触发记录数据的信号，依次录入从整车中收集到的制动初速度，制动末速度，制动初始温度，制动液压，制动减速度信息，并设置添加需要记录的传感器通道号，由此形成测试程序。

为了达到上述目的，本发明提供的基于整车制动工况的制动系统台架测试方法，包括：

步骤1：将整车路试车辆根据设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路线进行路试，并实时采集车辆路试行驶过程中制动液压，制动盘温，制动间隔时间，制动开始速度，制动结束速度制动减速度，并一对一整合，汇总成为数据库。

步骤2：对采集到的制动工况数据进行修正，当初温小于35℃时，将初始温度设定为35℃；当初速度与末速度差小于3kph时，将速度差值设定为3kph；当末速度小于5kph时，将末速度都设定为1kph；当液压值小于5bar时，将液压值设定为5bar；当减速度小于0.05g时，将减速度设定为0.05g，重新整合数据，取20天中数据的正态分布值；

步骤3：将步骤2中获得的制动工况数据录入到Script Edit软件中，生成车辆制动系统测试台架能够识别的制动工况测试程序，并保存至特定的路径下；

步骤4：在车辆制动系统测试台架上录入需要模拟制动的整车参数，调用步骤3创建的制动工况测试程序，在台架上安装对应的传感器，并开启台架开始运行，并保持收集噪音，液压，减速度，速度，扭矩，温度，需液量信息；

步骤5，对获得的测试数据通过林科函数以及VBA宏代码下载导入进Excel中，对数据进行计算分析，绘制温度曲线，噪音分布点图。

进一步地，首先，将处理完毕的路谱数据，使用一个循环的制动作为磨合环节，使盘片接触面积达到80％以上；

接着重复多个循环制动，每完成预定的循环制动后检查测量一次磨损值，并重新校准温度传感器的安装深度，将此制动工况编辑成固定的台架测试程序；

最后，将创建完成的台架测试程序装载进台架中，按照车辆类型，设定整车参数，完全复制模拟在实际道路上的制动状态。

本发明提供的方案能够实现直接在台架上对车型的制动工况直接且真实的加以模拟，从而通过在制动台架实验即可解决车辆制动系统磨损，制动性能，制动噪音等问题，无需进行大量的整车路试。

本发明提供的方案能够大大降低了路试的风险，节省测试时间以及降低测试成本，对制动噪音，制动安全以及制动寿命的开发研究提供有效且必要的实验方法。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中基于整车制动工况的制动系统台架测试系统构成示例图；

图2为本发明实例中第一次测试数据表；

图3为本发明实例中第二次测试数据表。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本方案给出将路试数据转变成台架模拟测试的方案，通过对路试车辆加装各种传感器，并采集数据以及转换输入测试台架，使得测试台架能够对各种车型的制动工况加以模拟，实现能够提前在制动试验台架上解决车辆制动系统磨损，制动性能，制动噪音等问题。

具体的，本方案通过在追溯收集车辆(即路试车辆)上安装液压传感器，温度传感器，减速度传感器，GPS信号传感器，拾音器等传感器，在行车过程中采集传感器中反馈的信号。通过制动强度判定，筛选有效制动的信息，将收集得到的液压值，制动初始温度，制动结束温度，减速度，制动初始速度，制动末速度一对一整合，转换成为台架制动设置参数(如可形成对应的台架测试程序)；在此基础上使用台架模拟整车路况，获得制动盘，制动衬片磨损状况，以及制动过程中温度的变化，同时采集模拟整车过程中产生的制动噪音，从而为车辆制动系统在项目开发阶段发现并解决磨损偏高以及制动噪音的问题。

为了进一步阐释本方案，以下给出一个具体实例来对本方案加以说明。

本实例中给出一种基于整车制动工况的制动系统台架测试系统100，该系统主要由传感器单元110、数据采集单元120、数据处理单元130、以及测试程序生成单元140相互配合构成。

这里的传感器单元110布置在用于整车路试的车辆上，以获取整车路试车辆的制动工况数据。

数据采集单元120在整车路试车辆根据设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路线进行路试时，实时获取布置在上的传感器单元的采集到的制动工况数据。

数据处理单元130与数据采集单元120进行数据连接，用于对数据采集单元所采用到的制动工况数据进行修正。

测试程序生成单元141与数据处理单元130进行数据交互，根据对应于设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路路线一圈的制动工况数据生成对应的制动工况测试程序，所述制动工况测试程序能够运行在车辆制动系统测试台架中。

在一些具体实施方式中，本系统中的传感器单元110包括液压传感器111，GPS装置112，减速度传感器113，温度传感器114，拾音装置115、振动加速度传感器116等。

为了精确且全面的收集路试车辆的进行路试过程中制动工况，本实例对各个传感器的具体设置位置进行改进和优化，具体如下：

液压传感器111，用于连接到汽车的油管上。作为举例，可通过拆卸轮缸油管接头，根据原车的接头形式选用合适的三通，将压力传感器连接在相应的油管上；减速度传感器113，其平稳黏贴在汽车正中的扶手箱中；

温度传感器114，安装在前后轴的制动盘和制动衬片中；

GPS装置112，安装在车辆侧门位置；

拾音装置115可采用麦克风，其安装在主驾驶和副驾驶座位中间，与驾驶员头部耳朵位置齐平；

振动加速度传感器116，分别安装在四个制动角的卡钳支架上，用以识别噪音发生源。

在此基础上，本实例还进一步设定整车路试行车路路线，在整车路试的过程中需要完善周全的考虑未来车主在不同地区，不同路况，不同天气环境的情况下，用最简短的路线模拟出各类实车制动的工况。

作为举例，本实例采优选基于黄山道路来设定对应的整车路试行车路路线，由此来获取最为全面的各类实车制动工况。

本实例中设定的路试行车路线为：首先从黄山学而会议中心酒店(此处设定噪音评价点1)出发，在黟县设定评价点2，并做主动噪音寻找评价；接下来延省道S218依次经过宏村(此处设定为噪音评价点3)，羊栈岭(此处设定为噪音评价点4)，在黄山区(此处设定为噪音评价点5和6)进入G3京台高速，继续行驶约40公里达到汤口镇(此处设定为噪音评价点7)做噪音主动寻找；

完成噪音评价后，继续行驶下高速(此处设定噪音评价点8)回到黄山学而会议中心酒店(此处再设定为噪音评价点9和10)，全程100公里，耗时2小时。每日进行4圈驾驶，下述明确了在各个噪音点的评价噪音的类别。

噪音评价点1，蠕动噪音以及嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点2，嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点3，嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点4，蠕动噪音以及嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点5和6，蠕动噪音以及嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点7，嚣叫噪音主动寻找。

噪音评价点8，抖动噪音主动寻找。

噪音评价点9和10，蠕动噪音主动寻找。

基于上述的路试线路，本实例获取路试车辆在黄山路试20天的数据，汇总成为数据库，通过系统中的数据采集单元120收集车辆行驶过程中制动液压，制动盘温，制动间隔时间，制动开始速度，制动结束速度制动减速度。

针对收集的20天一辆车共80圈的整车制动工况数据，本实例进一步由数据处理单元130对数据进行修正，具体的修正过程如下：

当初温小于35℃时，初始温度设定为35℃；

当初速度与末速度差小于3kph时，速度差值为3kph；

当末速度小于5kph时，末速度都设定为1kph；

当液压值小于5bar时，那么液压值为5bar；

当减速度小于0.05g时，减速度为0.05g；

如此重新整合数据，取20天中数据的正态分布值，生成制动工况的路谱。

通过如此修正过后的数据，将剔除在实际路况中偶发的制动工况，从而保证每一个路试循环的可重复性及一致性。

将处理完毕的路谱数据，使用100公里的制动，即一个循环的制动作为磨合章节，使盘片接触面积达到80％以上。之后重复40个循环，共计80小时，约3.4天；每20个循环检查测量一次磨损值，并重新校准温度传感器的安装深度，由此得到对应的制动工况数据，这里的制动工况数据优选以相应的数据表格式呈现，以便测试程序生成单元导入和编辑但；但根据需要也可以采用其它的形式来呈现。将此制动工况数据通过测试程序生成单元编辑成固定的台架测试程序。

这里需要说明，本方案中一个循环制动环节的周期，并不限于100公里；同时相应的循环次数，测量磨损值的周期并不限于此，具体可根据实际需求而定。

在上述制动工况数据的收集和处理后，本实例进一步通过测试程序生成单元141根据对应于设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路路线一圈的制动工况数据生成对应的制动工况测试程序。

具体，本系统中的测试程序生成单元141，其调取Prolink中的ScriptEdit软件，并使用制动信号作为触发记录数据的信号，依次录入从整车中收集到的制动初速度，制动末速度，制动初始温度，制动液压，制动减速度信息；同时设置采样频率为200Hz，以及设置添加需要记录的传感器通道号，由此形成YM.SPT测试程序，该制动工况测试程序能够被制动台架识别，并保存至特定的路径下，如网盘中等等。

完成测试程序生成后，在相应的测试台架上录入需要模拟制动的整车参数，调用所创建的测试程序，在台架上安装对应的传感器，并开启台架开始运行。保持收集噪音，液压，减速度，速度，扭矩，温度，需液量信息。

进一步地，本实例对获得的数据通过林科函数以及VBA宏代码下载导入进Excel中，对数据进行计算分析，绘制温度曲线，噪音分布点图。

通过实验可知，本实例基于测试程序测试得到的实验结果与整车出现的温度趋势及尖叫噪音出现的频率趋于一致。

最后，可同时将获得磨损数据，判断磨损趋势，同时呈现在测试报告中。

通过实际检验，基于本发明提供的方案能够实现通过测试台架能够很好的模拟出黄山路试的制动工况，可以根据获得的测试结果，进行有效的开发分析。降低测试成本，加快摩擦材料的开发进度。

由此，本实例方案在具体应用时，首先基于上述实例方案构建相应的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统100。

据此，在相应车辆制动系统新项目开发的初期，获得对磨损及噪音的要求，通过本系统实现在台架上模拟黄山道路试验的测试。

首先，在制动盘安装温度传感器，传感器位置放置在制动盘外表面有效摩擦带的正中心，深度0.5毫米。

模拟整车中驾驶员的位置，将麦克风安装在距离制动中心上方500毫米，盘外表面制动中心100毫米处。

开启台架，模拟黄山的制动工况，收集磨损，温度，摩擦系数，噪音，扭矩，减速度等信息。

最后，对最终的实验结果进行评估，在项目的开发阶段，提高制动衬片的寿命，提高制动的舒适性带来了经济，快捷的测试方法。

作为举例，本实例针对新项目为：刹车片P主要可以应用在车辆V上，与卡钳C及制动盘R组成制动系统。

由此，在摩擦材料的开发阶段，需求方提出在整车路试过程在不得有超过100分贝以上的噪音，及摩擦片寿命达到27000KM。项目开发周期6个月。

如此，可根据整车环境件，搭建测试工装。在测试台架上输入整车参数，在制动盘表面安装热电偶，深度为0.5毫米。将制动总成工装安装至台架，调用本实例形成的黄山路谱台架测试程序。

测试时间包含换装及测量共计4.5天。第一轮测试结果如下图2所示：摩擦片最小寿命为10.7/2.87*4000≈14913公里。不符合设计要求。

经过摩擦材料的研究和开发，改变摩擦材料的特性，重新验证测试。第二轮测试结果如图3所示：摩擦片的寿命为9.7/0.77*4000＝50389公里。符合设计要求。

由此可见，通过如此实验方式能够大大降低了路试的风险，节省测试时间以及降低测试成本，对制动噪音，制动安全以及制动寿命的开发研究提供了必要的实验方法。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，其特征在于，包括：

传感器单元，所述传感器单元布置在用于整车路试的车辆上，以获取整车路试车辆的制动工况数据；

数据采集单元，所述数据采集单元在整车路试车辆根据设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路线进行路试时，实时获取布置在上的传感器单元的采集到的制动工况数据；

数据处理单元，所述数据处理单元对数据采集单元所采用到的制动工况数据进行修正；

测试程序生成单元，所述测试程序生成单元与数据处理单元进行数据交互，根据对应于设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路路线一圈的制动工况数据生成对应的制动工况测试程序，所述制动工况测试程序能够运行在车辆制动系统测试台架中。

2.根据权利要求1所述的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，其特征在于，所述传感器单元包括液压传感器，GPS装置，减速度传感器，温度传感器，拾音装置、振动加速度传感器；

所述减速度传感器平稳黏贴在路试车辆正中的扶手箱中；

所述温度传感器安装在前后轴的制动盘和制动衬片中；

所述GPS装置安装在路试车辆侧门位置；

拾音装置安装在路试车辆主驾驶和副驾驶座位中间，与驾驶员头部耳朵位置齐平；

所述振动加速度传感器分别安装在路试车辆的四个制动角的卡钳支架上，用以识别噪音发生源。

3.根据权利要求1所述的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，其特征在于，所述数据采集单元实时收集路试车辆沿整车路试行车路路线行驶过程中制动液压，制动盘温，制动间隔时间，制动开始速度，制动结束速度制动减速度，并一对一整合，汇总成为数据库。

4.根据权利要求1所述的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，其特征在于，所述数据处理单元针对数据采集单元所采集到的制动工况数据进行修正时，当初温小于35℃时，将初始温度设定为35℃；当初速度与末速度差小于3kph时，将速度差值设定为3kph；当末速度小于5kph时，将末速度都设定为1kph；当液压值小于5bar时，将液压值设定为5bar；当减速度小于0.05g时，将减速度设定为0.05g，重新整合数据，取20天中数据的正态分布值。

5.根据权利要求1所述的基于整车制动工况的制动系统台架测试系统，其特征在于，所述测试程序生成单元以数据处理单元中的制动信号作为触发记录数据的信号，依次录入从整车中收集到的制动初速度，制动末速度，制动初始温度，制动液压，制动减速度信息，并设置添加需要记录的传感器通道号，由此形成测试程序。

6.基于整车制动工况的制动系统台架测试方法，其特征在于，包括：

步骤1：将整车路试车辆根据设定的能够模拟出各类实车制动工况的整车路试行车路线进行路试，并实时采集车辆路试行驶过程中制动液压，制动盘温，制动间隔时间，制动开始速度，制动结束速度制动减速度，并一对一整合，汇总成为数据库。

步骤2：对采集到的制动工况数据进行修正，当初温小于35℃时，将初始温度设定为35℃；当初速度与末速度差小于3kph时，将速度差值设定为3kph；当末速度小于5kph时，将末速度都设定为1kph；当液压值小于5bar时，将液压值设定为5bar；当减速度小于0.05g时，将减速度设定为0.05g，重新整合数据，取20天中数据的正态分布值；

步骤3：将步骤2中获得的制动工况数据录入到Script Edit软件中，生成车辆制动系统测试台架能够识别的制动工况测试程序，并保存至特定的路径下；

步骤4：在车辆制动系统测试台架上录入需要模拟制动的整车参数，调用步骤3创建的制动工况测试程序，在台架上安装对应的传感器，并开启台架开始运行，并保持收集噪音，液压，减速度，速度，扭矩，温度，需液量信息；

步骤5，对获得的测试数据通过林科函数以及VBA宏代码下载导入进Excel中，对数据进行计算分析，绘制温度曲线，噪音分布点图。

7.根据权利要求6所述的基于整车制动工况的制动系统台架测试方法，其特征在于，首先，将处理完毕的路谱数据，使用一个循环的制动作为磨合环节，使盘片接触面积达到80％以上；

接着重复多个循环制动，每完成预定的循环制动后检查测量一次磨损值，并重新校准温度传感器的安装深度，将此制动工况编辑成固定的台架测试程序；

最后，将创建完成的台架测试程序装载进台架中，按照车辆类型，设定整车参数，完全复制模拟在实际道路上的制动状态。

Images