專利名稱：汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車安全行駛裝置的試驗(yàn)研究設(shè)備，尤其是關(guān)于一種針對混合動力 城市公交客車的氣壓制動系統(tǒng)提出的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬 件在環(huán)試驗(yàn)臺。
背景技術(shù)：
一般乘用車都采用液壓制動系統(tǒng)，每一液壓制動系統(tǒng)使用之前，其穩(wěn)定性能都 必須經(jīng)過試驗(yàn)臺進(jìn)行測試。相關(guān)試驗(yàn)臺的專利已經(jīng)有南京林業(yè)大學(xué)申請的名稱為
"汽車ABS性能試驗(yàn)臺"的實(shí)用新型專利(申請?zhí)?00420025738.5)、北京理工 大學(xué)和吉林大學(xué)非礦技術(shù)裝備研究院聯(lián)合申請的名稱為"基于制動器慣性試驗(yàn)的汽 車制動防抱死裝置試驗(yàn)臺"(申請?zhí)?00410046001. X)、"基于制動器慣性試驗(yàn)的 汽車ABS/ASR裝置試驗(yàn)臺"(申請?zhí)枮?00410046010.5)和重慶大學(xué)申請的名稱為
"汽車ABS動態(tài)仿真試驗(yàn)臺"的實(shí)用新型專利(申請?zhí)枮?00620163902.8)。而針 對氣壓制動系統(tǒng)提出的試驗(yàn)臺專利還不多，目前僅檢索到針對重型汽車的氣壓制動 系統(tǒng)提出的專利，吉林大學(xué)申請的名稱為"主動防滑集成控制系統(tǒng)的硬件在回路試 驗(yàn)臺"的實(shí)用新型專利(申請?zhí)?00610017223.4)。但對混合動力商用車的氣壓 制動系統(tǒng)而言，其工作過程是制動能量回饋與傳統(tǒng)氣壓制動相配合的，現(xiàn)在相應(yīng)的 試驗(yàn)臺在國內(nèi)仍屬于空白。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種仿真混合動力商用車上氣壓制動系統(tǒng) 的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種汽車制動防抱死和制動能量 回饋集成控制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺，其特征在于它包括 一前制動氣路，其包括通過 管路依次串接的一氣源、 一儲氣筒和一前制動回饋調(diào)節(jié)閥，所述前制動回饋調(diào)節(jié)閥 的出氣端通過一三通閥連接兩串聯(lián)氣路，該兩串聯(lián)氣路分別由前ABS電磁閥、前制 動氣室和前制動器構(gòu)成； 一后制動氣路，其包括通過管路依次串接的所述氣源、儲 氣筒和一后制動回饋調(diào)節(jié)閥，所述后制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端通過一三通閥連接兩 串聯(lián)氣路，該兩串聯(lián)氣路分別由后ABS電磁閥、后制動氣室和后制動器構(gòu)成； 一制 動控制單元包括八壓力傳感器，分別設(shè)置在前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端和進(jìn) 氣端，以及前、后制動氣室的出氣端；四輪速傳感器，用于接收仿真車輛的輪速；不同制動指令并顯示仿真車輛運(yùn)動狀態(tài)；一 Aut0b0X，其通過網(wǎng)線連接所述主機(jī)； 一數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)，其通過電線連 接所述Autobox，且其輸入端連接各所述壓力傳感器的輸出端和雙腔制動閥的踏板， 輸出端連接所述前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的電控端； 一電子控制單元，其通過電線連 接所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)，且其輸入端連接所述輪速傳感器的輸出端和所述 前、后ABS電磁閥的電控端； 一臺架，其用于固定所述前、后制動氣路和制動控制
單元中各器件。
它還包括一雙腔制動閥，其下腔與所述儲氣筒的前腔通過管路連接，且所述腔 制動閥的上腔與所述儲氣筒的后腔通過管路連接。
它還包括一電控調(diào)壓閥和一繼動閥，且所述電控調(diào)壓閥的出氣端通過管路連接 所述繼動閥的進(jìn)氣端，所述電控調(diào)壓閥的進(jìn)氣端、繼動閥的出氣端分別通過管路連 接所述儲氣筒的前腔、儲氣筒的后腔。
所述主機(jī)包括 一車輛動力學(xué)模型，其用于仿真車輛運(yùn)動，其根據(jù)仿真車輛車
身重量、車身重心和運(yùn)動狀態(tài)，計(jì)算出仿真輪胎與地面之間的載荷，并將仿真車輛
輪速通過所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)輸送給輪速傳感器； 一電機(jī)模型，其用于仿 真車輛上的電機(jī)； 一蓄電池模型，其用于仿真車輛上的蓄電池； 一傳動系模型，其 用于仿真車身機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響； 一駕駛員模型，其向所述電控調(diào)壓閥發(fā)送開、閉控 制指令； 一整車控制器模型，其根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)采集到的雙腔制 動閥的踏板位移信息，以確定制動力矩需求值，同時(shí)依據(jù)所述電機(jī)模型的最大轉(zhuǎn)矩 特性限制和蓄電池模型的最大充電電流限制，以確定最大制動回饋力矩； 一制動控 制器模型，其接收所述整車控制器模型輸送的制動力矩需求值和最大制動回饋力 矩，并通過所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)輸出控制所述前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的開、 閉指令，同時(shí)通過所述傳動系模型向所述車輛動力學(xué)模型輸送電機(jī)實(shí)際的回饋力矩 值； 一制動器模型，其根據(jù)所述壓力傳感器采集到的前、后制動氣室的氣壓變化， 計(jì)算出所述前、后制動器的氣壓制動力矩，輸送給所述車輛動力學(xué)模型并顯示在所 述主機(jī)上； 一制動踏板模型，其接收所述駕駛員模型向所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系 統(tǒng)發(fā)送所述電控調(diào)壓閥的開、閉控制指令； 一輪胎模型，其用于仿真輪胎的運(yùn)動， 其輸入來自所述車輛動力學(xué)模型輸出的輪胎與地面之間的載荷關(guān)系和仿真車輛輪 速，計(jì)算輸送給所述車輛動力學(xué)模型的地面作用于輪胎的縱向力和橫向力。
所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)包括 一踏板位移處理電路，其將采集到的所述 雙腔制動閥上制動踏板的位移信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸送給所述整車控制器模型； 一電磁闊驅(qū)動電路，其輸出來自所述制動控制器模型輸入的前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的開、閉控制指令； 一氣壓測量電路，其將所述壓力傳感器采集到的氣壓信號轉(zhuǎn)化 為電壓信號，輸送給所述制動器模型； 一輪速信號處理電路，其將所述車輛動力學(xué) 模型輸出的仿真車輛輪速信號輸送給所述輪速傳感器；一CAN通訊電路，其用于所 述整車控制器模型和電子控制單元之間的通訊； 一踏板信號發(fā)生電路，其輸出來自 所述制動踏板模型輸出的所述電控調(diào)壓閥的開、閉控制指令。
所述氣源包括依次串接的一空氣壓縮機(jī)、 一穩(wěn)壓閥和一安全閥。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用了與真實(shí)混 合動力商用車中的混合動力城市公交客車完全相同的氣壓制動系統(tǒng)，因此仿真度 高。2、由于本發(fā)明采用了制動防抱死和制動能量回饋集成控制的制動方式，因此 不僅適用于傳統(tǒng)的氣壓制動系統(tǒng)車，還適用于新型的混合動力商用車。3、本發(fā)明 由于采用了 dSPACE公司的AutoBox系統(tǒng)，提高了硬件在環(huán)試驗(yàn)臺的執(zhí)行效率，可 重復(fù)性高，縮短了開發(fā)時(shí)間。4、本發(fā)明由于采用了雙腔制動閥和電控調(diào)壓閥兩種 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)制動控制，因此控制方式靈活。本發(fā)明不僅適用于城市公交客車 的制動控制測試，還可以廣泛應(yīng)用于其它混合動力商用車車型的制動控制研究。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖 .圖2是本發(fā)明實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)示意圖
圖3是本發(fā)明中制動控制單元的原理圖
圖4是本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)的原理圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明包括一前制動氣路、 一后制動氣路、 一制動控制單元和一試驗(yàn)臺架，前 制動氣路、后制動氣路、制動控制單元中的各器件與真實(shí)城市公交客車上使用的器 件相同，且均通過支架固定在試驗(yàn)臺架上。制動控制單元按照外界試驗(yàn)員輸入的制 動指令控制前、后制動氣路的制動，以完成對混合動力城市公交客車的制動防抱死 和制動能量回饋的硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)。
如圖1所示，前制動氣路包括通過管路依次串接的一氣源1、 一儲氣筒2和一 前制動回饋調(diào)節(jié)閥3，前制動回饋調(diào)節(jié)閥3的出氣端通過一三通閥分出兩路氣體， 一路氣體通過管路依次通過第一前ABS電磁閥4、第一前制動氣室5和第一前制動 器6;另一路氣體通過管路依次通過第二前ABS電磁閥7、第二前制動氣室8和第 二前制動器9。
后制動氣路包括通過管路依次串接的氣源1、儲氣筒2和一后制動回饋調(diào)節(jié)閥10。后制動回饋調(diào)節(jié)閥10的出氣端通過一三通閥分出兩路氣體， 一路氣體通過管 路依次通過第一后ABS電磁閥11、第一后制動氣室12和第一后制動器13;另一路 氣體通過管路依次通過第二后ABS電磁閥14、第二后制動氣室15和第二后制動器 16。各制動氣室5、 8、 12、 15與其相應(yīng)的制動器6、 9、 13、 16之間通過頂桿和凸 輪軸連接，連接后可以相對運(yùn)動。
氣源1包括依次串接的一空氣壓縮機(jī)111、 一穩(wěn)壓閥112和一安全閥113，由 于穩(wěn)壓閥112可以通過其內(nèi)部的預(yù)緊彈簧力來控制氣體壓力值，因此可以通過穩(wěn)壓 閥112調(diào)整前制動氣路和后制動氣路內(nèi)的氣壓。
如圖1所示，上述實(shí)施例中，本發(fā)明還可以包括一雙腔制動閥17，且雙腔制動 閥17的下腔與儲氣筒2的前腔(圖1所示的左腔)通過管路連接，此時(shí)，前制動 氣路中的氣源1、儲氣筒2的前腔、雙腔制動閥17的下腔和前制動回饋調(diào)節(jié)閥3依 次串接。另外，雙腔制動閥17的上腔通過管路連接儲氣筒2的后腔，此時(shí)，后制 動氣路中的氣源、儲氣筒2的后腔、雙腔制動閥17的上腔和后制動回饋調(diào)節(jié)閥10 依次串接。
如圖2所示，上述各實(shí)施例中，本發(fā)明還可以包括通過管路連接的一電控調(diào)壓 閥18和一繼動閥19，且電控調(diào)壓閥18的出氣端通過管路連接繼動閥19的進(jìn)氣端。 電控調(diào)壓闊18的進(jìn)氣端、繼動閥19的出氣端分別通過管路連接儲氣筒2前腔、儲 氣筒2后腔，此時(shí)，前制動氣路中的氣源l、儲氣筒2前腔、電控調(diào)壓閥18、繼動 閥19、儲氣筒2后腔和前制動回饋調(diào)節(jié)閥3依次串接。另外，后制動氣路中的氣源 1、儲氣筒2前腔、電控調(diào)壓閥18、繼動閥19、儲氣筒2后腔和后制動回饋調(diào)節(jié)閥 IO依次串接。
上述各實(shí)施例中，管路可以采用橡膠管或塑料管，以各器件與管路間不漏氣為 宜。前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥3、 IO相同。第一、二前制動氣室5、 8相同，均可以 采用復(fù)合式制動氣室。第一、二后制動氣室12、 15相同，均可以采用膜片式制動 氣室。
如圖1 4所示，制動控制單元包括八壓力傳感器20、四輪速傳感器21、 一主 機(jī)22、 一Autobox23、 一數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)24和一電子控制單元25。主機(jī) 22通過網(wǎng)線連接Autobox23， Autobox23通過電線連接數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)24。 數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)24的輸入端連接各壓力傳感器20的輸出端和雙腔制動閥 17的踏板，輸出端連接后制動回饋調(diào)節(jié)閥10的電控端。電子控制單元25其通過電 線連接數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)24，同時(shí)電子控制單元25的輸入端連接各輪速傳 感器21的輸出端和前、后ABS電磁閥4、 7、 11、 14的電控端。其中，每一壓力傳感器20分別設(shè)置在前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥5、 10的出氣端 和進(jìn)氣端，以及前、后制動氣室5、 8、 12、 15的出氣端。輪速傳感器21用于采集 仿真車輛的輪速信號。
主機(jī)22用于接收外界輸入的不同制動指令并顯示仿真車輛運(yùn)動狀態(tài)，其包括 一車輛動力學(xué)模型221、 一電機(jī)模型222、 一蓄電池模型223、 一傳動系模型224、 一駕駛員模型225、 一整車控制器模型226、 一制動控制器模型227、 一制動器模型 228、 一制動踏板模型229和一輪胎模型2210。主機(jī)22通過網(wǎng)線與Autobox23進(jìn)行 信息交互，以將各模型下載至Autobox23內(nèi)，同時(shí)還將外界輸入的不同制動指令輸 送給Autobox23。本實(shí)施例中，Autobox22為dSPACE公司生產(chǎn)的AutoBox。數(shù)據(jù)采 集及信號發(fā)射系統(tǒng)24用于在試驗(yàn)過程中采集各傳感器信號和向臺架上的各閥發(fā)出 控制指令，其包括一踏板位移處理電路241、 一電磁閥驅(qū)動電路242、 一氣壓測量 電路243、 一輪速信號處理電路244、 一CAN通訊電路245和一踏板信號發(fā)生電路 246。
車輛動力學(xué)模型221用于對車輛運(yùn)動進(jìn)行仿真，其根據(jù)仿真車輛車身質(zhì)量、車 身重心位置和運(yùn)動狀態(tài)等，計(jì)算出輪胎與地面之間的載荷，輸送給輪胎模型2210， 車輛動力學(xué)模型221同時(shí)將仿真車輛的輪速分別輸送給輪速傳感器21和輪胎模型 2210。電機(jī)模型222和蓄電池模型223均用于仿真車輛上的電機(jī)和蓄電池，由于電 機(jī)本身具有最大轉(zhuǎn)矩特性的限制，因此電機(jī)模型222具有電機(jī)外特性限制。同樣， 由于蓄電池具有最大充電電流限制，也就是說，蓄電池模型223具有一充電限制電 流，超過該電流值蓄電池就會損壞，而該限制電流也就決定了電機(jī)充電時(shí)的力矩限 制。傳動系模型224仿真車身機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響，該影響包括電機(jī)的力矩傳到車輪上 時(shí)帶來的時(shí)間上的延遲等。駕駛員模型225通過制動踏板模型229向電控調(diào)壓閥發(fā) 送電壓形式的開、閉控制指令。整車控制器模型226根據(jù)踏板位移處理電路241采 集到的雙腔制動閥17的踏板位移信息，確定制動力矩需求值，同時(shí)整車控制器模 型226依據(jù)電機(jī)模型222和蓄電池模型223確定最大制動回饋力矩，并將制動力矩 需求值和最大制動回饋力矩輸送給制動控制器模型227。制動控制器模型227通過 電磁閥驅(qū)動電路242控制前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥3、 10的開、閉，同時(shí)還發(fā)出電機(jī) 實(shí)際的回饋力矩值，經(jīng)過傳動系模型224作用于車輛動力學(xué)模型221。制動器模型 228根據(jù)壓力傳感器20采集到的前、后制動氣室的氣壓變化，計(jì)算出前、后制動器 9、 13的氣壓制動力矩，輸送給車輛動力學(xué)模型221并顯示在主機(jī)22上。制動踏板 模型229接收駕駛員模型225向踏板信號發(fā)生電路246發(fā)送的電控調(diào)壓閥18的開、 閉控制指令。輪胎模型2210用于仿真輪胎的運(yùn)動狀態(tài)，其輸入來自車輛動力學(xué)模型221輸出的輪胎與地面之間的載荷關(guān)系和仿真車輛輪速，輪胎模型2210根據(jù)仿 真車輛輪速計(jì)算出輪胎相對于地面滑移的程度，從而計(jì)算地面作用于輪胎的縱向力 大小和橫向力大小，并輸送給車輛動力學(xué)模型221，使得車輛的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變， 進(jìn)而完成制動、驅(qū)動等一系列工況。
踏板位移處理電路241將采集到的雙腔制動閥17上制動踏板的位移信號轉(zhuǎn)化 為電壓信號，輸送給整車控制器模型226。電磁閥驅(qū)動電路242將制動控制器模型 227輸出的控制指令，輸送給前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥5、 10，以控制前、后制動回 饋調(diào)節(jié)閥5、 IO的開、閉。氣體壓力測量電路203將壓力傳感器20采集到的前、 后制動氣室8、 12內(nèi)氣壓信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸送給制動器模型228。輪速信號 處理電路244用于將車輛動力學(xué)模型221輸出的仿真車輛輪速信號經(jīng)輪速傳感器21 后，輸送給電子控制單元25。 CAN通訊電路245用于整車控制器模型226和電子控 制單元25之間的通訊。踏板信號發(fā)生電路246輸出來自制動踏板模型229輸出的 電控調(diào)壓閥18的開、閉控制指令。
電子控制單元25的輸入端通過輪速信號處理電路244連接各輪速傳感器21 ， 用于接收輪速傳感器21采集到的仿真車輛輪速變化信息。同時(shí)電子控制單元25的 輸入端連接CAN通訊電路245，用于接收CAN通訊電路245輸出的CAN通訊指令； 輸出端連接前、后ABS電磁閥4、 7、 11、 14，輸出前、后ABS電磁閥4、 7、 11、 14的開、閉控制指令。電子控制單元25依據(jù)接收到的輪速變化信息，控制前、后 ABS電磁閥4、 7、 11、 14的開、閉，從而控制第一、二前制動氣室5、 8和第一、 二后制動氣室12、 15內(nèi)氣壓變化，進(jìn)而完成汽車防抱死制動的試驗(yàn)。
當(dāng)前、后制動氣路使用了雙腔制動閥17時(shí)，本發(fā)明工作步驟如下
1) 啟動氣源，使前、后制動氣路內(nèi)的氣壓達(dá)到穩(wěn)壓閥112內(nèi)預(yù)設(shè)的氣壓值。
2) 將主機(jī)22內(nèi)的各模型均下載至Autobox23內(nèi)，試驗(yàn)操作人員通過主機(jī)22 向Autobox23發(fā)出工作指令，該工作指令包括不同制動要求下產(chǎn)生的各種制動控制 指令。
' 當(dāng)試驗(yàn)操作人員試圖進(jìn)行常規(guī)制動時(shí)，踩下雙腔制動閥17上的踏板，高壓氣 體通過管路到達(dá)第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室12、 15內(nèi)，與此 相應(yīng)，第一、二前制動器6、 9，第一、二后制動器13、 16上的蹄片均張開，完成 車輛車輪的常規(guī)制動試驗(yàn)。此時(shí)，第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣 室12、 15上的壓力傳感器20將檢測到的制動氣室氣壓變化值依次輸送給氣體壓力 測量電路243、制動器模型228和車輛動力學(xué)模型221，制動器模型228計(jì)算出的 第一、二前制動器6、 9和第一、二后制動器13、 16的制動力矩值發(fā)生變化，輸送給車輛動力學(xué)模型221，主機(jī)22上同步顯示的仿真車輛運(yùn)動狀態(tài)也隨之發(fā)生變化， 其中的車輛運(yùn)動狀態(tài)的變化包括輪速的變化。車輛輪速的變化通過輪速信號處理電 路244后，被輪速傳感器21采集到，輪速傳感器21將變化的輪速信息輸送給電子 控制單元25。電子控制單元25對采集到的輪速變化信息進(jìn)行判斷， 一旦車輛進(jìn)入 防抱死工況，電子控制單元25通過控制前、后ABS電磁閥4、 7、 11、 14的開閉， 來控制第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室12、 15內(nèi)氣壓變化，從而 完成對車輛的制動防抱死試驗(yàn)。
當(dāng)駕駛員試圖進(jìn)行制動能量回饋時(shí)，踩下雙腔制動閥17上的踏板，該雙腔制 動闊17上踏板的位移信號通過踏板位移處理電路241轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸送給整 車控制器模型226，并經(jīng)整車控制器模型226生成一實(shí)際制動力矩需求值。同時(shí)整 車控制器模型226依據(jù)電機(jī)模型222和蓄電池模型223對回饋力矩的限制，計(jì)算出 所能達(dá)到的最大制動回饋力矩值。將該最大制動回饋力矩與實(shí)際制動力矩需求值相 比較，若最大制動回饋力矩大于實(shí)際制動力矩需求值，則車輛完全采用回饋制動， 前、后輪均不施加氣壓制動力矩。此時(shí)前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥3、 IO均處于關(guān)閉狀 態(tài)，高壓氣體無法通過管路到達(dá)第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室 12、 15內(nèi)，與此相應(yīng)，第一、二前制動器6、 9和第一、二后制動器13、 16上的蹄 片均未張開。若最大制動回饋力矩小于實(shí)際制動力矩需求值，則采用最大制動回饋 力矩對車輛的兩后輪進(jìn)行回饋制動，同時(shí)將實(shí)際制動力矩需求和最大回饋力矩之差 以氣壓制動力矩的形式施加在前輪上，來實(shí)現(xiàn)氣壓制動。將實(shí)際制動力矩需求和最 大制動回饋力矩之差施加在前輪上實(shí)現(xiàn)氣壓制動的方法如下
首先，制動控制器模型227通過電磁閥驅(qū)動電路242控制前制動回饋調(diào)節(jié)閥3 的打開時(shí)間，控制進(jìn)入第一、二前制動氣室5、 8氣體量，使前輪制動力矩值達(dá)到 實(shí)際制動力矩需求和最大制動回饋力矩之差。此時(shí)，第一、二前制動氣室5、 8上 的壓力傳感器20將檢測到的壓力變化值依次輸送給氣體壓力測量電路243、制動器 模型228和車輛動力學(xué)模型221，由制動器模型228計(jì)算出第一、二前制動器6、 9 的制動力矩值，輸出給車輛動力學(xué)模型221。如果第一、二前制動器6、 9的制動力 矩值能夠滿足實(shí)際制動力矩需求和最大制動回饋力矩之差，則后制動回饋調(diào)節(jié)閥10 仍然關(guān)閉。如果第一、二前制動器6、 9的氣壓制動力矩值無法滿足實(shí)際制動力矩 需求和最大制動回饋力矩之差，則后制動回饋電磁閥10被打開，使得第一、二前 制動器6、 9的制動力矩值，第一、二后制動器13、 16的制動力矩值，以及最大制 動回饋力矩值三力矩之和滿足實(shí)際制動力矩需求值，達(dá)到制動要求，主機(jī)22上顯 示的車輛運(yùn)動狀態(tài)隨之發(fā)生變化。車輛輪速的變化通過輪速信號處理電路244和輪給電子控制單元25。電子控制單元25對采集到的輪速信息進(jìn) 行判斷， 一旦車輛進(jìn)入防抱死工況，首先通過電磁閥驅(qū)動電路242控制前、后制動 回饋調(diào)節(jié)閥3、 IO完全打開，同時(shí)通過CAN通訊電路245使得電機(jī)模型222發(fā)出的 回饋制動力矩減為零。電子控制單元25通過控制前、后ABS電磁閥的開閉，來控 制第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室12、 15內(nèi)氣壓，達(dá)到制動防抱 死的要求。
當(dāng)駕駛員試圖進(jìn)行緊急制動下的制動能量回饋時(shí)，第一、二前制動氣室5、 8 和第一、二后制動氣室12、 15上的壓力傳感器20將檢測到的前、后制動氣室氣壓 變化值依次輸送給氣體壓力測量電路243、制動器模型228和車輛動力學(xué)模型221， 由制動器模型228計(jì)算出第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室12、 15 的制動力矩值，輸出給車輛動力學(xué)模型221。同時(shí)，依據(jù)電機(jī)模型222和蓄電池模 型223，計(jì)算出的回饋制動力矩值。制動力矩值和回饋制動力矩同時(shí)作用于車輛動 力學(xué)模型221上，主機(jī)22上顯示的車輛運(yùn)動狀態(tài)隨之發(fā)生變化。車輛輪速的變化 信息依次通過輪速信號處理電路244和輪速傳感器21后，輸送給電子控制單元25。 電子控制單元25通過控制前、后ABS電磁閥的開閉，來控制第一、二前制動氣室5、 8和第一、二后制動氣室12、 15內(nèi)氣壓。同時(shí)，將前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥3、 10完 全打開，通過CAN通訊電路245將回饋制動力矩值發(fā)送至電機(jī)模型222，進(jìn)而發(fā)送 至車輛動力學(xué)模型221，使車輛動力學(xué)模型221同時(shí)實(shí)現(xiàn)防抱死制動和制動能量回 饋的要求。
當(dāng)前、后制動氣路使用了電控調(diào)壓閥18和繼動閥19時(shí)，本發(fā)明工作步驟如下
1) 啟動氣源，使前、后制動氣路內(nèi)的氣壓達(dá)到穩(wěn)壓閥112內(nèi)預(yù)設(shè)的氣壓值。
2) 將主機(jī)22內(nèi)的各模型均下載至Autobox23內(nèi)，試驗(yàn)操作人員通過主機(jī)22 向Autobox23發(fā)出工作指令，該工作指令包括不同制動要求下產(chǎn)生的各種制動控制 指令。
當(dāng)試驗(yàn)操作人員試圖進(jìn)行常規(guī)制動時(shí)，試驗(yàn)操作人員通過主機(jī)22上的制動踏 板模型229，經(jīng)由駕駛員模型225以電流信號形式向踏板信號發(fā)生電路246發(fā)送電 控調(diào)壓閥18的打開控制指令，電控調(diào)壓閥18根據(jù)電流信號的大小決定閥的開度大 小，即電控調(diào)壓閥18控制進(jìn)入繼動閥19的氣體量。經(jīng)由繼動閥19的氣體隨后去 往前、后回饋制動調(diào)節(jié)闊3、 10，接下來的控制過程與采用雙腔制動闊17相同，在 此不再累述。
上述過程也適用于駕駛員試圖進(jìn)行制動能量回饋和試圖進(jìn)行緊急制動下的制 動能量回饋兩種情形。整個(gè)過程與釆用雙腔制動閥17相比，僅僅是將通過雙腔制動閥17手動確定制 動力需求的過程改變?yōu)橥ㄟ^電控調(diào)壓閥18、繼動閥19確定制動力需求的過程。
上述各實(shí)施例中，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的， 在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，不應(yīng)排除在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1、一種汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺，其特征在于它包括一前制動氣路，其包括通過管路依次串接的一氣源、一儲氣筒和一前制動回饋調(diào)節(jié)閥，所述前制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端通過一三通閥連接兩串聯(lián)氣路，該兩串聯(lián)氣路分別由前ABS電磁閥、前制動氣室和前制動器構(gòu)成；一后制動氣路，其包括通過管路依次串接的所述氣源、儲氣筒和一后制動回饋調(diào)節(jié)閥，所述后制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端通過一三通閥連接兩串聯(lián)氣路，該兩串聯(lián)氣路分別由后ABS電磁閥、后制動氣室和后制動器構(gòu)成；一制動控制單元包括八壓力傳感器，分別設(shè)置在前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端和進(jìn)氣端，以及前、后制動氣室的出氣端；四輪速傳感器，用于接收仿真車輛的輪速；一主機(jī)，其用于接收外界輸入的不同制動指令并顯示仿真車輛運(yùn)動狀態(tài)；一Autobox，其通過網(wǎng)線連接所述主機(jī)；一數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)，其通過電線連接所述Autobox，且其輸入端連接各所述壓力傳感器的輸出端和雙腔制動閥的踏板，輸出端連接所述前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的電控端；一電子控制單元，其通過電線連接所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)，且其輸入端連接所述輪速傳感器的輸出端和所述前、后ABS電磁閥的電控端；一臺架，其用于固定所述前、后制動氣路和制動控制單元中各器件。
2、 如權(quán)利要求1所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試 驗(yàn)臺，其特征在于它還包括一雙腔制動閥，其下腔與所述儲氣筒的前腔通過管路 連接，且所述腔制動閥的上腔與所述儲氣筒的后腔通過管路連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試 驗(yàn)臺，其特征在于它還包括一電控調(diào)壓閥和一繼動閥，且所述電控調(diào)壓閥的出氣 端通過管路連接所述繼動閥的進(jìn)氣端，所述電控調(diào)壓閥的進(jìn)氣端、繼動閥的出氣端 分別通過管路連接所述儲氣筒的前腔、儲氣筒的后腔。
4、 如權(quán)利要求1或2或3所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬 件在環(huán)試驗(yàn)臺，其特征在于所述主機(jī)包括一車輛動力學(xué)模型，其用于仿真車輛運(yùn)動，其根據(jù)仿真車輛車身重量、車身重心和運(yùn)動狀態(tài)，計(jì)算出仿真輪胎與地面之間的載荷，并將仿真車輛輪速通過所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)輸送給輪速傳感器； 一電機(jī)模型，其用于仿真車輛上的電機(jī)； 一蓄電池模型，其用于仿真車輛上的蓄電池； 一傳動系模型，其用于仿真車身機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響； 一駕駛員模型，其向所述電控調(diào)壓閥發(fā)送開、閉控制指令； 一整車控制器模型，其根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)采集到的雙腔制動閥的踏板位移信息，以確定制動力矩需求值，同時(shí)依據(jù)所述電機(jī)模型的最大轉(zhuǎn)矩特性限制和蓄電池模型的最大充電電流限制，以確定最大制動回饋力矩；一制動控制器模型，其接收所述整車控制器模型輸送的制動力矩需求值和最大制動回饋力矩，并通過所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)輸出控制所述前、后制動回饋調(diào)節(jié)閥的開、閉指令，同時(shí)通過所述傳動系模型向所述車輛動力學(xué)模型輸送電機(jī)實(shí)際的回饋力矩值；一制動器模型，其根據(jù)所述壓力傳感器采集到的前、后制動氣室的氣壓變化， 計(jì)算出所述前、后制動器的氣壓制動力矩，輸送給所述車輛動力學(xué)模型并顯示在所 述主機(jī)上；一制動踏板模型，其接收所述駕駛員模型向所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送 的電控調(diào)壓閥的開、閉控制指令；一輪胎模型，其用于仿真輪胎的運(yùn)動，其輸入來自所述車輛動力學(xué)模型輸出的 輪胎與地面之間的載荷關(guān)系和仿真車輛輪速，計(jì)算輸送給所述車輛動力學(xué)模型的地 面作用于輪胎的縱向力和橫向力。
5、如權(quán)利要求1或2或3所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬 件在環(huán)試驗(yàn)臺，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)包括一踏板位移處理電路，其將采集到的所述雙腔制動閥上制動踏板的位移信號轉(zhuǎn) 化為電壓信號，輸送給所述整車控制器模型；一電磁閥驅(qū)動電路，其輸出來自所述制動控制器模型輸入的前、后制動回饋調(diào) 節(jié)閥的開、閉控制指令；一氣壓測量電路，其將所述壓力傳感器采集到的氣壓信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸 送給所述制動器模型；一輪速信號處理電路，其將所述車輛動力學(xué)模型輸出的仿真車輛輪速信號輸送 給所述輪速傳感器；一 CAN通訊電路，其用于所述整車控制器模型和電子控制單元之間的通訊；一踏板信號發(fā)生電路，其輸出來自所述制動踏板模型輸出的所述電控調(diào)壓閥的 開、閉控制指令。
6、 如權(quán)利要求4所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試 驗(yàn)臺，其特征在于所述數(shù)據(jù)釆集及信號發(fā)射系統(tǒng)包括一踏板位移處理電路，其將采集到的所述雙腔制動閥上制動踏板的位移信號轉(zhuǎn) 化為電壓信號，輸送給所述整車控制器模型；一電磁閥驅(qū)動電路，其輸出來自所述制動控制器模型輸入的前、后制動回饋調(diào) 節(jié)閥的開、閉控制指令；一氣壓測量電路，其將所述壓力傳感器采集到的氣壓信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸 送給所述制動器模型；一輪速信號處理電路，其將所述車輛動力學(xué)模型輸出的仿真車輛輪速信號輸送 給所述輪速傳感器；一CAN通訊電路，其用于所述整車控制器模型和電子控制單元之間的通訊；一踏板信號發(fā)生電路，其輸出來自所述制動踏板模型輸出的所述電控調(diào)壓閥的 開、閉控制指令。
7、 如權(quán)利要求1或2或3或6所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控 制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺，其特征在于所述氣源包括依次串接的一空氣壓縮機(jī)、 一穩(wěn)壓 閥和一安全閥。
8、 如權(quán)利要求4所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試 驗(yàn)臺，其特征在于所述氣源包括依次串接的一空氣壓縮機(jī)、 一穩(wěn)壓閥和一安全闊。
9、 如權(quán)利要求5所述的汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試 驗(yàn)臺，其特征在于所述氣源包括依次串接的一空氣壓縮機(jī)、 一穩(wěn)壓閥和一安全閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車制動防抱死和制動能量回饋集成控制硬件在環(huán)試驗(yàn)臺，它包括一前制動氣路包括依次串接的氣源、儲氣筒和前制動回饋調(diào)節(jié)閥，前制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端連接分別由前ABS電磁閥、前制動氣室和前制動器構(gòu)成的兩串聯(lián)氣路；一后制動氣路包括依次串接的氣源、儲氣筒和后制動回饋調(diào)節(jié)閥，后制動回饋調(diào)節(jié)閥的出氣端連接分別由后ABS電磁閥、后制動氣室和后制動器構(gòu)成的兩串聯(lián)氣路；一制動控制單元包括壓力傳感器，速傳感器，主機(jī)，一Autobox，一數(shù)據(jù)采集及信號發(fā)射系統(tǒng)連接Autobox，一電子控制單元和一臺架。本發(fā)明能夠仿真具有氣壓制動系統(tǒng)的混合動力商用車，對其進(jìn)行制動控制和研究。
文檔編號G01M17/007GK101603880SQ200910088930
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張俊智, 張鵬君, 欣 陸, 鑫 陳 申請人:清華大學(xué)