电控制动系统响应时间测试系统设计与应用

2021-05-28黄灵辉杨顺陈小强顾国徽

专用汽车 2021年5期

黄灵辉杨顺陈小强顾国徽

1.汉阳专用汽车研究所湖北武汉 430056

2.中汽研汽车检验中心(宁波)有限公司浙江宁波 315104

1 前言

制动系统是车辆的重要组成部分，影响着行驶安全。车辆制动性能的优劣对交通安全有着直接影响，而缩短制动响应时间不仅可以提高交通安全性，还可以较好地改善制动协调性。近年来，由于汽车最大行驶速度的提高和交通路况越来越复杂，驾驶员对行车安全性的要求也越来越高；传统的气压制动系统普遍存在响应时间长、制动距离大等问题，已无法满足人们对当前车辆行驶安全的要求，而对于提升行车安全的电控制动系统已成为目前研究的重点[1]。电控制动系统(EBS)是将传统技术与电子控制单元结合在一起，利用电子控制单元对气压回路部件进行控制，调整各车轴的制动力；相较于传统的气压控制，不仅能缩短制动响应时间，还能提升车辆制动性能，使车辆能在更安全可靠的制动力控制下实现行车安全[2]。

本文针对GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》中对气制动系统车辆响应时间测量方法的相关要求，在挂车EBS制动系统的工作原理和结构型式的基础上，对挂车EBS制动响应时间检测系统进行设计与开发，并通过试验分析，验证了该检测系统的合理性。

2 EBS工作原理

2.1 EBS系统结构

EBS系统主要由制动信号传感器、比例继动阀、ABS电磁阀、桥控制模块、挂车阀、ECU等零部件组成[3]，如图1所示。

图1 EBS系统结构组成示意图

2.2 工作原理

当减速时踩下制动踏板的瞬间，制动信号则由制动信号传感器传输到中央控制器ECU。ECU根据输入信号计算车辆的相关制动参数，依据轮速传感器输入的轮速信息和磨损传感器输入的磨损状态等信息，通过设计的控制策略输出制动指标压力值。然后EBS系统通过控制比例继动阀、ABS电磁阀、桥控调节器等关键部件，再通过前后轴模块对车辆前后桥执行制动[4]。系统控制原理如图2所示。

图2 系统控制原理图

3 挂车EBS制动响应时间检测系统方案设计

3.1 检测系统设计原理

测试方法符合标准GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》，该标准中规定，对于装有EBS电控装置的挂车，对其进行测试，模拟装置从产生的信号超过0.065 MPa当量压力起，至挂车制动气室压力达到目标压力的75%所经历的时间不应超过0.4 s[5]。模拟装置能产生与气压在（0.2±0.01）s的时间内、从线性增加至0.65 MPa对应的信号（如图3），通过CAN控制器给EBS发送EBSⅡ指令，采集卡记录模拟到0.065 MPa，并发送制动命令，测试气室压力稳定值75%时计算时间差值。

图3 挂车EBS制动响应时间检测系统示意图

3.2 结构组成

挂车EBS制动响应时间设备包括响应时间检测系统软件、测试主机、传感器、电源、连接件和线缆等。在GB 12676-2014标准附录B中规定了制动系统车辆响应时间测量方法，即半挂车在未与牵引车辆连接的情况下测量制动响应时间。实现该测量方法需提供模拟装置代替牵引车辆，与供能管路、电控线路连接器相连接，起到模拟牵引车辆踩下制动的情况。系统结构原理如图4所示。

图4 系统结构原理图

3.3 设计参数

标准GB 12676-2014中规定制动系统控制的设计应保证其使用性能不受试验者影响。该挂车EBS制动响应时间检测系统充分考虑到这一因素，采用了自动化控制的方式进行设计，系统控制可实现气压加压、气压测量、测试电路控制、数据采集等测试，并计算出响应时间，测试过程中可最大程度地减少人为干预和操作。

在设计中，采集板卡的采样速率为100 KS/s，传感器采样分辨率为12 bits及以上；电压信号传输满足最大限度地消除噪声干扰。数据通信采用EBS中的CAN总线传输，通过模拟装置直接给挂车的EBS通信。系统连接如图5所示。

图5 系统连接图

4 测试验证

为更好地对EBS功能进行验证，测试者选取了某装配有EBS的三轴组罐式半挂车进行制动响应时间测量，该模拟装置与供能管路、电控线路接头测试连接器相连接，其中供能管路的压力为0.65 MPa。采用模拟装置代替牵引车辆，能够避免驾驶员踩踏制动踏板时所产生的不稳定因素和人为操作误差，提高了测量的准确性，测试照片如图6所示。