CN204439373U - 一种汽车制动硬件在环测试试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车制动性能硬件在环试验台，包括宿主机、目标机和硬件单元；宿主机建立基于matlab/simulink的整车动力学模型，与目标机通过以太网进行通讯；目标机为实时系统分别与数据采集卡和运动控制卡连接进行数据采集和电机控制；运行时宿主机模型通过RTW编译并下载至目标机，目标机通过运动控制卡控制电机加载使制动系统开始运转，数据采集卡采集传感器数据并传递至目标机进行仿真实验；本实用新型实现了汽车制动系统的硬件在环，可仿真车辆在不同路面条件下直线以及转弯制动工况，避免了仿真中由于制动系统管路引起的误差，实验结果更接近试车，降低了开发成本，避免了实车实验的危险性，缩短了开发周期。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车性能实验设备，特别涉及一种汽车制动硬件在环测试试验台。
背景技术
汽车的制动性是表征汽车行驶安全性的主要指标。制动性能的研究一般采用实车试验方法和建模仿真两种方法，传统的纯数值仿真虽简便、高效，但控制效果不够直观，且仿真环境过于理想化，难以真实反映复杂的实际情况；而实物试验虽直观、真实，但实验风险大、成本高、周期长，容易受到天气、环境等制约。
实用新型内容
本实用新型的目的：在制动模拟中，本实用新型提供一种汽车制动硬件在环试验台，消除制动过程中由于制动系统底盘自身的作用时间对制动性能的影响，对不同条件下直线以及转弯制动工况进行仿真。
本实用新型的技术方案是：一种汽车制动硬件在环测试试验台，包括宿主机、目标机、数据采集单元、电机驱动单元和制动系统硬件单元；
所述宿主机采用matlab/simulink建立整车动力学模型，仿真参数由宿主机输入，运行时用RTW编译并下载到目标机，所述仿真参数包括整车参数、路 面参数、初始速度参数；
所述目标机为实时系统，与数据采集卡和运动控制卡连接通过PCI插槽连接进行数据采集和电机控制，通过仿真参数的设置仿真不同气制动车型在不同初速度、路面条件下的直线制动、转弯制动性能和车辆的运行状态；
所述制动系统硬件单元按照制动管路布置连接，气压传感器监测运行时的管路气压，力传感器采集总阀加载力、制动气室输出力至目标机；
所述数据采集单元通过传感器采集制动系统硬件数据并传递至目标机进行运算处理；
所述电机驱动单元通过运动控制卡控制电机对制动总阀进行加载，使制动系统运作，模拟常用制动、紧急制动、快速制动情况。
所述制动系统硬件单元的气源1连接空气干燥器2，空气干燥器2连接四回路阀3，四回路阀3输出端连接第一储气罐4、第二储气罐5、第三储气罐6；第一储气罐4一路连接手制动阀14，另一路连接差动继动阀15输入端，手制动阀14连接差动继动阀15输入端；差动继动阀15输出端连接第一后桥弹簧制动缸16、第二后桥弹簧制动缸18；第四力传感器17连接第二后桥弹簧制动缸18，第五力传感器19连接第二后桥弹簧制动缸18；第二储气罐5连接后桥继动阀13、制动总阀7，后桥继动阀13连接第一后桥弹簧制动缸16、第二后桥弹簧制动缸18；第三储气罐6连接制动总阀7、前桥继动阀8，前桥继动阀8连接第一膜片制动气室9、第二膜片制动气室11；第二力传感器10连接第一膜片制动气室9，第三力传感器12连接第二膜片制动气室11；伺服电机20驱动快速气缸21，快速气缸21连接第一力传感器22，第一力传感器22连接制动总阀7。
进一步地，第一力传感器22为1吨力传感器；第二力传感器10、第三力传感器12、第四力传感器17、第五力传感器19均为2吨力传感器。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型试验台将气制动管路硬件实物包含在硬件在环仿真内，避免了制动过程中由于制动系统底盘自身的作用时间对制动性能的影响，提高了仿真精度，更贴合实际制动情况。
2.可以作为汽车制动性能评价的验证平台，通过给定不同的参数可仿真不同车型、不同路面条件下的制动性能，减小了开发周期，可以根据新的需要快速作出评定。
3.采用了xPC宿主机－目标机的形式，支持多种类型I/O设备板，并根据研华PCI1711编写了驱动程序，拓宽了数据采集方式。
附图说明
图1为本实用新型汽车制动硬件在环测试系统的结构图；
图2为本实用新型的制动系统硬件单元连接图；
附图标示：1为气源、2为空气干燥器、3为四回路阀、4为第一储气罐、5为第二储气罐、6为第三储气罐、7为制动总阀、8为前桥继动阀，9为第一膜片制动气室、10为第二力传感器、11为第二膜片制动气室、12为第三力传感器、13为后桥继动阀、14为手制动阀、15为差动继动阀、16为第一后桥弹簧制动缸、17为第四力传感器、18为第二后桥弹簧制动缸、19为第五力传感器、20为伺服电机、21为快速气缸，22为第一力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，本实施例汽车制动硬件在环试验台，本实用新型的整车制动硬件在环仿真测试系统结构包括包括宿主机、目标机、数据采集单元、电机驱动单元和制动系统硬件单元；
图1中左前制动气室输出力传感器对应图2中第三力传感器12，右前制动气室输出力传感器对应图2中第二力传感器10，左后制动气室输出力传感器对应图2中第五力传感器19，右后制动气室输出力传感器对应图2中第四力传感器17。
宿主机采用matlab/simulink建立包括轮胎模型、车体模型、制动器模型以及转换模型的整车动力学模型，仿真参数(整车参数、路面参数、初始速度参数)由宿主机输入；宿主机模型由RTW编译并下载到目标机。其中车体模型以车轮受力情况为输入计算得到纵向速度u，横向速度v，横摆速度γγ，并通过转换模块转换为各个车轮的速度情况连接轮胎模型；制动器模型以制动气室输出力为输入计算得到制动力矩，为轮胎模型提供输入；轮胎模型以制动力矩、车轮速度和车轮角速度为输入计算得到地面提供的制动力作为车体模型的输入。对于目标机采用matlab/xpc的方式制作启动盘，使目标机运行在dos环境下的实时模式，目标机安装数据采集卡和运动控制卡，仿真开始时，目标机根据模型的设置通过运动控制卡向电机发送加载信号，此时伺服电机20开始对制动总阀7进行加载，制动系统开始动作。
如图2所示，制动系统硬件单元包括为制动供气的气源1、空气干燥器2，四回路阀3，第一储气罐4、第二储气罐5、第三储气罐6；模拟常规加载、紧 急加载、快速加载为制动系统进行加载的伺服电机20，快速气缸21；制动系统部件制动总阀7，前桥继动阀8、后桥继动阀13、差动继动阀15，第一制动气室9、第二制动气室11、第一后桥弹簧制动缸16、第一后桥弹簧制动缸18，手制动阀14；采集制动气室输出力的2吨第二力传感器10、第三力传感器12、第四力传感器17、第五力传感器19；以及采集电机加载力即总阀加载力的1吨第一力传感器22。电机通过伺服放大器、端子板与目标机运动控制卡连接用于电机的控制，传感器与目标机数据采集卡连接传递数据至目标机进行仿真运算。
制动系统开始运作时制动总阀7产生输出，控制信号传递至继动阀前桥继动阀8、后桥继动阀13、差动继动阀15，上述继动阀分别控制第一膜片制动气室9、第二膜片制动气室11、第一后桥弹簧制动缸16、第二后桥弹簧制动缸18充气，制动气室产生力实际的输出信号，经由第二力传感器10、第三力传感器12、第四力传感器17、第五力传感器19通过信号调理电路、数据采集卡传递至目标机作为仿真模型的输入信号进行运算，仿真测试中制动过程可实时的显示(包括制动力矩、车体速度、车体位移、横向的速度位移等)，运算完成后数据被传至上位机进行保存等处理，目标机向运动控制卡传递退加载信号，电机退加载，仿真完成。
以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (2)
1.一种汽车制动硬件在环测试试验台，其特征在于：包括宿主机、目标机、数据采集单元、电机驱动单元和制动系统硬件单元；
所述宿主机采用matlab/simulink建立整车动力学模型，仿真参数由宿主机输入，运行时用RTW编译并下载到目标机，所述仿真参数包括整车参数、路面参数、初始速度参数；
所述目标机为实时系统，与数据采集卡和运动控制卡连接通过PCI插槽连接进行数据采集和电机控制，通过仿真参数的设置仿真不同气制动车型在不同初速度、路面条件下的直线制动、转弯制动性能和车辆的运行状态；
所述制动系统硬件单元按照制动管路布置连接，气压传感器监测运行时的管路气压，力传感器采集总阀加载力、制动气室输出力至目标机；
所述数据采集单元通过传感器采集制动系统硬件数据并传递至目标机进行运算处理；
所述电机驱动单元通过运动控制卡控制电机对制动总阀进行加载，使制动系统运作，模拟常用制动、紧急制动、快速制动情况；
所述制动系统硬件单元的气源(1)连接空气干燥器(2)，空气干燥器(2)连接四回路阀(3)，四回路阀(3)输出端连接第一储气罐(4)、第二储气罐(5)、第三储气罐(6)；第一储气罐(4)一路连接手制动阀(14)，另一路连接差动继动阀(15)输入端，手制动阀(14)连接差动继动阀(15)输入端；差动继动阀(15)输出端连接第一后桥弹簧制动缸(16)、第二后桥弹簧制动缸(18)；第四力传感器(17)连接第二后桥弹簧制动缸(18)，第五力传感器(19)连接第二后桥弹簧制动缸(18)；第二储气罐(5)连接后桥继动阀(13)、制动总阀(7)，后桥继动阀(13)连接第一后桥弹簧制 动缸(16)、第二后桥弹簧制动缸(18)；第三储气罐(6)连接制动总阀(7)、前桥继动阀(8)，前桥继动阀(8)连接第一膜片制动气室(9)、第二膜片制动气室(11)；第二力传感器(10)连接第一膜片制动气室(9)，第三力传感器(12)连接第二膜片制动气室(11)；伺服电机(20)驱动快速气缸(21)，快速气缸(21)连接第一力传感器(22)，第一力传感器(22)连接制动总阀(7)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车制动硬件在环测试试验台，其特征在于：所述的第一力传感器(22)为1吨力传感器；第二力传感器(10)、第三力传感器(12)、第四力传感器(17)、第五力传感器(19)均为2吨力传感器。
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