電控制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

黃靈輝 楊順 陳小強(qiáng) 顧國徽

1.漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

2.中汽研汽車檢驗(yàn)中心(寧波)有限公司 浙江寧波 315104

1 前言

制動(dòng)系統(tǒng)是車輛的重要組成部分，影響著行駛安全。車輛制動(dòng)性能的優(yōu)劣對(duì)交通安全有著直接影響，而縮短制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間不僅可以提高交通安全性，還可以較好地改善制動(dòng)協(xié)調(diào)性。近年來，由于汽車最大行駛速度的提高和交通路況越來越復(fù)雜，駕駛員對(duì)行車安全性的要求也越來越高；傳統(tǒng)的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)普遍存在響應(yīng)時(shí)間長、制動(dòng)距離大等問題，已無法滿足人們對(duì)當(dāng)前車輛行駛安全的要求，而對(duì)于提升行車安全的電控制動(dòng)系統(tǒng)已成為目前研究的重點(diǎn)[1]。電控制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)是將傳統(tǒng)技術(shù)與電子控制單元結(jié)合在一起，利用電子控制單元對(duì)氣壓回路部件進(jìn)行控制，調(diào)整各車軸的制動(dòng)力；相較于傳統(tǒng)的氣壓控制，不僅能縮短制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，還能提升車輛制動(dòng)性能，使車輛能在更安全可靠的制動(dòng)力控制下實(shí)現(xiàn)行車安全[2]。

本文針對(duì)GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》中對(duì)氣制動(dòng)系統(tǒng)車輛響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法的相關(guān)要求，在掛車EBS制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)型式的基礎(chǔ)上，對(duì)掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，并通過試驗(yàn)分析，驗(yàn)證了該檢測(cè)系統(tǒng)的合理性。

2 EBS工作原理

2.1 EBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

EBS系統(tǒng)主要由制動(dòng)信號(hào)傳感器、比例繼動(dòng)閥、ABS電磁閥、橋控制模塊、掛車閥、ECU等零部件組成[3]，如圖1所示。

圖1 EBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖

2.2 工作原理

當(dāng)減速時(shí)踩下制動(dòng)踏板的瞬間，制動(dòng)信號(hào)則由制動(dòng)信號(hào)傳感器傳輸?shù)街醒肟刂破鱁CU。ECU根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算車輛的相關(guān)制動(dòng)參數(shù)，依據(jù)輪速傳感器輸入的輪速信息和磨損傳感器輸入的磨損狀態(tài)等信息，通過設(shè)計(jì)的控制策略輸出制動(dòng)指標(biāo)壓力值。然后EBS系統(tǒng)通過控制比例繼動(dòng)閥、ABS電磁閥、橋控調(diào)節(jié)器等關(guān)鍵部件，再通過前后軸模塊對(duì)車輛前后橋執(zhí)行制動(dòng)[4]。系統(tǒng)控制原理如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制原理圖

3 掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

測(cè)試方法符合標(biāo)準(zhǔn)GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對(duì)于裝有EBS電控裝置的掛車，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，模擬裝置從產(chǎn)生的信號(hào)超過0.065 MPa當(dāng)量壓力起，至掛車制動(dòng)氣室壓力達(dá)到目標(biāo)壓力的75%所經(jīng)歷的時(shí)間不應(yīng)超過0.4 s[5]。模擬裝置能產(chǎn)生與氣壓在（0.2±0.01）s的時(shí)間內(nèi)、從線性增加至0.65 MPa對(duì)應(yīng)的信號(hào)（如圖3），通過CAN控制器給EBS發(fā)送EBSⅡ指令，采集卡記錄模擬到0.065 MPa，并發(fā)送制動(dòng)命令，測(cè)試氣室壓力穩(wěn)定值75%時(shí)計(jì)算時(shí)間差值。

圖3 掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

3.2 結(jié)構(gòu)組成

掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間設(shè)備包括響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)軟件、測(cè)試主機(jī)、傳感器、電源、連接件和線纜等。在GB 12676-2014標(biāo)準(zhǔn)附錄B中規(guī)定了制動(dòng)系統(tǒng)車輛響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法，即半掛車在未與牽引車輛連接的情況下測(cè)量制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)該測(cè)量方法需提供模擬裝置代替牽引車輛，與供能管路、電控線路連接器相連接，起到模擬牽引車輛踩下制動(dòng)的情況。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)GB 12676-2014中規(guī)定制動(dòng)系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)應(yīng)保證其使用性能不受試驗(yàn)者影響。該掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)充分考慮到這一因素，采用了自動(dòng)化控制的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)氣壓加壓、氣壓測(cè)量、測(cè)試電路控制、數(shù)據(jù)采集等測(cè)試，并計(jì)算出響應(yīng)時(shí)間，測(cè)試過程中可最大程度地減少人為干預(yù)和操作。

在設(shè)計(jì)中，采集板卡的采樣速率為100 KS/s，傳感器采樣分辨率為12 bits及以上；電壓信號(hào)傳輸滿足最大限度地消除噪聲干擾。數(shù)據(jù)通信采用EBS中的CAN總線傳輸，通過模擬裝置直接給掛車的EBS通信。系統(tǒng)連接如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)連接圖

4 測(cè)試驗(yàn)證

為更好地對(duì)EBS功能進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)試者選取了某裝配有EBS的三軸組罐式半掛車進(jìn)行制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量，該模擬裝置與供能管路、電控線路接頭測(cè)試連接器相連接，其中供能管路的壓力為0.65 MPa。采用模擬裝置代替牽引車輛，能夠避免駕駛員踩踏制動(dòng)踏板時(shí)所產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素和人為操作誤差，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，測(cè)試照片如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)連接狀態(tài)圖

對(duì)裝有電控線路的掛車，模擬裝置從產(chǎn)生的信號(hào)0.065 MPa時(shí)開始，直至制動(dòng)氣室壓力達(dá)到目標(biāo)壓力的75%時(shí)結(jié)束，該過程經(jīng)歷的時(shí)間不應(yīng)大于0.4 s。該半掛車制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果如圖7所示。

圖7 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果

從圖7中掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果可知，該試驗(yàn)半掛車制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.27 s，滿足GB 12676-2014標(biāo)準(zhǔn)要求。通過分析，相較于傳統(tǒng)安裝ABS的掛車氣壓制動(dòng)，EBS系統(tǒng)能夠有效地縮短響應(yīng)時(shí)間，令駕駛員的制動(dòng)動(dòng)作得到快速執(zhí)行。

5 結(jié)語

a.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 12676-2014，設(shè)計(jì)了掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)得出的掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間滿足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求，證實(shí)了該EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

b.探討了車輛EBS的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式，分析了掛車制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試要求和方法，為掛車EBS制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法研究提供了參考依據(jù)。