汽车ABS性能的台架检测孙鹏

于明进　黄万友　王广灿

摘要：构建了汽车ABS性能检测台架装置，分析其测量原理及过程。利用检测台进行实车试验，得到了ABS反映在汽车轮胎表面的动作频率，滑移率（差）等参数，并对结果进行了分析。试验结果表明，此台架及检测方法可靠性好，可作为汽车ABS检测的一种参考依据。

关键词：汽车ABs；台架试验；低附着系数；滑移率

1引言

汽车ABS通过调节车轮的制动力，自动控制车轮上制动力矩的大小，将车轮与路面间的附着系数控制在峰值附近，最大限度的缩短制动距离，提高制动时车辆行驶的稳定性，防止汽车产生侧滑现象，从而提高汽车的安全性。现在已成为普通轿车的标准配置。

汽车制动性能检测方法有路试和台试方法。由于路试投资及风险巨大，为实现快速、有效、经济地对ABS性能进行测试，台架测试已成为ABS在研发过程中对其性能进行评价的主要手段。但由于汽车ABS通常必须四轮同时在20km/h以上运转起作用，要求测试速度高，且双轴同时测量，目前还没有成熟的ABS性能台式动态检验方法。本文开发一种新型汽车ABS检测台架，以弥补此研究领域的短缺。

2试验装置

本试验台由济南新凌志检测技术有限公司研发，能在高车速状态下进行制动性能（含ABS）检测。本试验台主要由反拖电机，离合器，滚筒组，前后行走机构组成，结构如图1所示。基于惯性原理，制动试验台对前后轴同时检测。不同车型的轴距不同，两个制动台之间的距离可自动调整。

试验装置采用电功率测量方法，准确测量系统的阻滞力作为标准制动力，普通制动性能和ABS制动性能的检测统一在同一个制动过程中。

试验装置滚筒表面光滑，模拟低附着系数路面。

3测量原理

车轮和前后主滚筒（承重滚筒）组成的旋转系统如图2所示。

主滚筒为实心钢制，增加转动惯量。前后滚筒用链条连接且装有速度传感器。在车速达到40Km/h（或更高）时开始制动，前滚筒和车轮接触处的摩擦力用于制动力测量的同时，前滚筒旋转产生的惯性力，转变为对车轮的后推力。车轮和后滚筒之间的法向作用力F，除重力的分力外，还有该后推力的分力，而且后推力数值很大。将后滚筒适当抬高，进一步增加了该后推力的作用，同时防止车辆退出试验台。

在重力和后推力的合力作用下，车轮和滚筒之间产生的摩擦力足以进行制动力测量。前后滚筒用链条链接，在制动过程中即使车轮悬离前滚筒，系统的转动质量不会发生变化。

首先进行系统阻力标定。系统阻力f是分布参数，主要包括车轮在滚筒上的滚动阻力和车轮轴承、滚筒轴承、反拖电机轴承的摩擦阻力，以及连接链条、电磁离合器同心度、电磁离合器打滑等产生的功率损耗。用一般的测力传感器很难准确测出系统的阻力，宜采用高速反拖系统，进行电功率测量。

拖动电机消耗的电功率主要用于克服系统阻力f，使系统均匀运转。电机本身的铜耗、铁耗也消耗一部分功率。大功率电机效率一般都在90%以上，该参数由电机生产厂家给出，也可以用电涡流机组成台架进行测量。输入到反拖系统的电功率，扣除变频器损耗、电机的铜耗、铁耗，就是电机用来克服系统阻力输出的机械功率。在反拖速度一定的情况下可以准确计算出系统阻力f，标定过程不在此赘述。

常规制动性能检测：制动力、制动力差、阻滞力、踏板力、协调时间、制动距离、轮重。

ABS制动性能检测：

（1）测出左右轮ABS系统每次动作时的时间、制动力、滑移率和车速；

（2）测出左右轮ABS系统的动作频率；

（3）测出左右轮ABS系统动作平衡性：每次ABS动作的时间差、制动力差、滑移率差。

用计算机对所需电压等参数进行高速采集和数据处理，得到所需要的电功率。由电功率可计算得出系统阻力：

f：系统阻力（N）

Pd：克服系统阻力的电功率（kW）

V：用电机反拖时的车速（km/h）

利用减速度对制动力进行定量测量，在开始制动之前，先测出系统阻力f和在该阻力作用下产生的减速度O，再测出制动时的减速度制。由于制动力F远大于系统阻力f，可得到公式：

F：制动力

f：系统阻力

O：在系统阻力作用下的减速度

制：在制动力作用下的减速度

进行ABS制动性能的检测，在前后主滚筒之间安装一个第三滚筒，并使其紧压在车轮上。用弹簧弹力提供该压力时，因车轮大小不同，产生的弹力会有较大的变化。用重锤的重力能产生接近恒定的压力，根据需要用增加重锤的重量来保证第三滚筒和车轮之间有足够的压力。

第三滚筒表面粗糙，提高摩擦系数。质量小，减小转动惯量。通过转速传感器，比较真实地测出车轮表面的线速度V轮。由于主滚筒上的速度传感器可以测出车速V车，可得到滑移率：

采集系统对制动过程中的车速和轮速进行同步采集，经过数据处理可得到ABS动态制动参数。

4试验操作过程

（1）举升器升起后，提示“前进”，驾驶员以约5km/h的速度将车开上试验台，前轮通过后台时提示“前轴通过后台”，车辆继续前进，后轮到达后台时提示“停止前进”，后台举升器下降，使车轮停在后台两个主滚筒中间，且第三滚筒紧压在车轮上，此时前台自动向后慢速移动，当前轮进入前台的两个主滚筒中间时，前台举升气缸下降，使车轮下落到位。

（2）系统提示“开始反拖”，反拖速度从零逐渐增加到40km/h（或更高）并测出制动车速（约30km/h）的电功率。在车速上升过程中驾驶员可微动方向盘使车辆左右平移，保持被测车辆在适当位置。车速达到40km/h后，系统提示“停止反拖”。

（3）整个系统在阻力作用下速度开始下降，系统测出减速度0标定结束后系统提示显示“踩刹车”，快速进行实施制动，系统测出此时的减速度α制，整个制动过程检测结束。

（4）举升气缸同时将四轮升起，稳定后进行轮重测量。

（5）手刹制动性能检测，将后轴单独反拖到约20km/h，实施手制动。

5试验结果与分析

由图3分析知：汽车在制动过程中，轮速相对车速多次急剧下降（滑移），滑移率增大，此时ABS起作用，保持与车速一致。根据制动过程时间内ABS起作用的次数，可得到ABS动作频率。

2、ABS制动数据及制动平衡，如表1和表2所示。

由表1和表2检测数据分析知：汽车制动过程中，车速不断下降，滑移率多次变化，制动力也随之变化，计算得到了ABS动作频率。同时采集对比左右轮数据，得到左右轮滑移率差。以上参数可作为汽车ABS性能评价参考标准。

6结束语

通过台架汽车制动性能试验，在进行汽车常规制动性能测试的基础上，主要对汽车ABS性能进行研究。确定了台架装置的工作原理、结构组成及试验方法，研究得出了汽车ABS反映在汽车轮胎表面的动作频率，滑移率（差）等技术参数，可用于评价汽车ABS性能。

该实验研究为汽车ABS检测提供了可行的台架装置及试验方法，为汽车ABS性能评价提供依据。