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1、汽车ABS检测试验台 车辆082 王静 108015054一系统功能概述本试验台采用车辆静止，滚筒转动模拟地面的实验方法。车轮置于滚筒上，滚筒的线速度代表车速，车辆运动的动能通过飞轮转动惯量进行模拟。通过飞轮惯量的不同组合，实现台架试验与汽车道路试验惯量相符。采用微机实现数据采集、数据处理及程序控制。试验台结构可分为机械部分和测控部分。二系统原理框图及说明2.1 ABS性能检测试验台的工作原理 试验台工作原理如图下图中ABS系统(包括轮速传感器、压力调节器、电了控制器等全套零部件)与汽车制动系统实物(包括压力源、油路、分泵、制动器、轮胎等)按照在车辆上的运行要求进行连接，ECU的控制指令同时传
2、至测控系统(包括驾驶员模型、信号采集分析等模块)。轮胎与转鼓接触，车轮上施加相当1 /4汽车重量的压轴力，转鼓一方面模拟路面与轮胎之间的摩擦和滑移，另一方面通过连接相当1 /4整车质量的模拟惯量系统(飞轮组)模拟车身惯量对制动系统的作用。电动机通过离合器与模拟惯量系统连接，进行测试时，电动机带动惯性系统转动到达某速度后离合器分离，驾驶员模块发出制动命令开始制动测试直到车轮停止。在这个过程中，转鼓上的车速传感器及车轮上的轮速传感器测得的数据传至ABS测控系统，试验台快速高效地对不同车型的ABS制动系统进行测试，检测所测试的ABS是否正常工作以及滑移率变化的情况。 2.2车轮上加压装置的设计方案
3、为模拟汽车行车制动时车身贡量通过车轮加于地面上的压力，击在车轮上施加相当1 /4汽车贡量的压轴力，此加压装置小意图如下图所示。液压油缸通过液压竹路与制动总泵相连，车轮轴两端由滑块支承，两根立柱中均开有纵向槽，活塞压杆连着滑块可在立柱的槽中上下移动。试验时，液压油推动活塞压杆向下运动，使车轮紧压在转鼓上，通过调节液压竹路压力可模拟不同车型1 /4汽车重量的压力。2.3 试验台机械部分的设计方案试验台机械部分示意图如下图所示，可分为3大部分:电机、模拟惯量(即飞轮组)、转鼓。其中，电机可选电磁转差离合器调速电动机，该电动机是由作为原动机的鼠笼式异步电动机和作为调速装置的电磁转差离合器及控制装置组合
4、而成。 转鼓部分由主动转鼓与从动转鼓组成，与电机相连接的为卞动转鼓，另一个为从动转鼓，两个转鼓一起支撑着车轮，模拟路面与轮胎之间的摩擦和滑移。飞轮组与卞动转鼓通过联轴器连接，飞轮组由4个大小不同的飞轮组成，飞轮装在飞轮轴上，飞轮轴两端由轴承支承。飞轮组惯量及转鼓的惯量模拟1 /4汽车质量所产生的惯量。 三 系统测控系统组成3.1 测控系统硬件原理ABS测试系统主要由笔记本电脑、数据采集系统、传感器、电源、接口电路等组成。在设计时，对系统运用了层级和模块的设计方法，以提高开发效率。层级设计是指在进行测试系统设计时，充分考虑到以后系统的可扩展性，即增加外围组件或增加新的功能时尽量不改变系统内部的设
5、计，以提高系统的可重用性，减少系统设计的重复性。层级设计用在ABS测试系统的硬件设训一中。模块设计是将系统分为功能不同的模块，模块设计为系统的调试和增加新的功能提供方便，在对系统开发时具有很大意义。模块设计运用在测试系统的软件设计中。 测试系统硬件层级结构如上图所示。处在核心的计算机系统是笔记本电脑，它的可重用性最高，也是以后的系统扩展中一般不需要改变的。处在最外围的传感器层级，出十新功能的增加或增加新的信号源，将是变化最大的层级。出处在计算机系统和传感器模块之间的传感器接口层级和数据采集系统变化的可能性介十上述两者之间。需要指出的是，电源模块从结构上并不属十任何一个层级，它是其他层级的支持模
6、块，是传感器层级、传感器接口层级、数据采集系统和计算机层级的一部分。将它分离出来成为一个模块，有利十集中规划、设计和管理。 传感器将被测对象的各种物理量如温度、压力、轮速等信号转换成电压、电流等电信号，通过信号调节器转换成适合系统工作范围的电信号，在经过多路模拟开关的采样过程，将并行输入的多路模拟信号转换成为离散的分时信号，经放大器放大和采样保持电路后，在逻辑电路控制下，将对应各路的分时模拟信号用A/D转换器逐个地转换成数字代码，通过接口电路将信号输入计算机处理。3.2传感器部分 工程上通常把能感受规定的被测量、并能按一定规律将其转换成同种或别种可用输出信号的器件，称为传感器。传感器处十测量装
7、置的输入端，其性能将直接影响着整个系统的工作质量。因此，对传感器的基本要求:1.足够的容量。2.与检测系统匹配好，转换灵敏度高。3.精度适当，目_稳定性好。4.反映速毖陕，工作可靠性高。5.适应性和适用性强。 在现代自动测试系统中，传感器与微型计算机是必不可少的两个方面。微型计算机对数据具有很强的处理能力，但它对非电量或模拟信号是无能为力的。传感器把非电量转变成电量，经过放大处理后，转换成数字量输入计算机，由计算机对信号进行分析处理，进fu由计算机发出各种命令。近年来，随着测量、控制和信息技术的发展，传感器作为这些领域里的一个重要构成因素。当前，传感器的发展趋势是多功能化、微型化和智能化，口趋
8、与微型计算机相结合构成自动检测系统。而微型计算机的小型化和集成度的提高也使得传感器的智能化更易实现。1.车轮转速传感器 轮速是ABS系统控制逻辑最重要的输入之一，用以判断车轮的运动状态，从而形成相应的控制指令。从测试系统来说，知道轮速的变化，对判断车辆的运动状态、检验ABS系统的性能是必不可少的。现代ABS系统都设置有获取车轮转速信号的车轮转速传感器，其形式大多采用电磁感应式轮速传感器。电磁感应式轮速传感器原理是由十磁芯端部与磁圈之间的空气间隙变化，引起传感器感应线圈周围的磁场强弱交替变化，使得感应线圈中产生交变电压。交变电压的频率与磁圈的齿数和车轮转速成正比，车轮转速同时影响输出交变电压的幅
9、值。 本测试系统选配的是博世公司ABS产品的永磁式轮速传感器及磁圈，并自行设计了连接机构，此轮速传感器的磁圈共100个齿，传感器输出为正弦波，幅值与转速成正比。传感器每转一圈，便输出100个周期的正弦波。2.车速传感器 要想知道车轮制动时滑移率的变化，就要知道车辆的车速和轮速。本测试系统选用了车速传感器，用十提供瞬时的、精度高的车速信号。本论文选配的车速传感器为口本小野测器的LC660S非接触式速度计。数据采集系统直接利用了非接触式速度计的模拟量输出。对应0250km/h的车速，其模拟量输出为05V。3.管路压力传感器 压力传感器的种类比较多，就其信号产生的原理可分为半导体压敏电阻、电容式、电
10、感式等。其中压阻式和电容式压力传感器在当今汽车电子控制系统中应用比较广泛。 半导体压敏电阻式压力传感器具有尺寸小、精度高、成本低及响应性再现性、抗震性较好等优点，得到了广泛的应用。而且它很容易在市场上购买到，因此本系统采用半导体压敏电阻式压力传感器。a).电阻应变片的结构 电阻应变片一般由敏感栅(金属丝或箔)、基底、覆盖层、粘合剂、引出线组成。敏感栅是转换兀件，它把感受到的应变转换为电阻变化;基底是用来将弹性体表面应变准确地传送到敏感栅上，并起到敏感栅与弹性体之间的绝缘作用;覆盖层起着保护敏感栅的作用;粘合剂是把敏感栅与基底粘贴在一起;引出线是作为连接测量导线之用。b).电阻应变片的工作原理
11、工作时，将应变片用粘合剂粘贴在弹性体上，弹性体受外力作用变形所产生的应变就会传递到应变片上，从而使应变片电阻值发生变化，通过测量阻值的变化，就能得知外界被测量的大小。电阻应变片压力传感器是靠电阻值来测量应变和压力，所以必须考虑电阻扮的温度效应。虽然用作电阻扮材料的铜等温度系数很小，但与所测应变电阻的变化比较，仍不属同一量级。如不补偿，会引起很大误差。补偿电路为在测量用应变片相邻桥臂上，接一个完全相同的应变片称为补偿片，并把它们放在相同的温度场内，当温度变化使测量片电阻变化时，补偿片电阻也发生同样变化，用补偿片温度效应来抵消测量片温度效应。输出信号就不受温度影响。 3.3 测控系统软件功能模块及
12、控制流程图 测试系统软件模块结构如下图所示。系统监视模块和数据采集模块能够实时采集瞬时的轮速、车速、压力信号和各种扩展信号。数据处理模块包括A/D数据处理模块、C/T处理模块和图形显示二部分组成。模块设计的思想可以满足各种不同的数据采集卡的需要，处理得到的参数和曲线可以对ABS的性能作出客观的评价，并为ABS系统的开发提供依据。ABS测试系统软件设计。四 测试方法与流程1软件开发环境及语言 进行微机测试，除正确组成测试系统硬件之外，在合适的开发环境中利用适当的开发语言来编制控制测试过程的软件也非常重要。软件经调试无误后，方可进行正式测试。基十汽车ABS系统测试系统的课题要求，对这一多路信号测试系统，既要完成数据采集、存储、处理、显示及打印等功能，又要保证测试软件的易操作性。因此选择一种适肩的开发环境和语言尤为重要。这里采用V+Builder编程来实现的。采集程序流程图参考文献:1程军 汽车防抱死制动系统 2刘少林 汽车ABS滚筒式惯性检测台架的设计 3林怡青，林秀君，彭关春 一种汽车ABS试验台的等效惯量模及误差分析 4陈焕江 汽车行驶动能台架模拟的研究西安公路学院学报 5 叶淑贞、管山汽车制动系统 6柯愈治 防抱制动装置传感器功能及结构