汽車ABS系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)

1、汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái) 車輛082 王靜 108015054一系統(tǒng)功能概述本試驗(yàn)臺(tái)采用車輛靜止，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)模擬地面的實(shí)驗(yàn)方法。車輪置于滾筒上，滾筒的線速度代表車速，車輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能通過飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行模擬。通過飛輪慣量的不同組合，實(shí)現(xiàn)臺(tái)架試驗(yàn)與汽車道路試驗(yàn)慣量相符。采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及程序控制。試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械部分和測(cè)控部分。二系統(tǒng)原理框圖及說明2.1 ABS性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理 試驗(yàn)臺(tái)工作原理如圖下圖中ABS系統(tǒng)(包括輪速傳感器、壓力調(diào)節(jié)器、電了控制器等全套零部件)與汽車制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)物(包括壓力源、油路、分泵、制動(dòng)器、輪胎等)按照在車輛上的運(yùn)行要求進(jìn)行連接，ECU的控制指令同時(shí)傳

2、至測(cè)控系統(tǒng)(包括駕駛員模型、信號(hào)采集分析等模塊)。輪胎與轉(zhuǎn)鼓接觸，車輪上施加相當(dāng)1 /4汽車重量的壓軸力，轉(zhuǎn)鼓一方面模擬路面與輪胎之間的摩擦和滑移，另一方面通過連接相當(dāng)1 /4整車質(zhì)量的模擬慣量系統(tǒng)(飛輪組)模擬車身慣量對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的作用。電動(dòng)機(jī)通過離合器與模擬慣量系統(tǒng)連接，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)慣性系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)某速度后離合器分離，駕駛員模塊發(fā)出制動(dòng)命令開始制動(dòng)測(cè)試直到車輪停止。在這個(gè)過程中，轉(zhuǎn)鼓上的車速傳感器及車輪上的輪速傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)傳至ABS測(cè)控系統(tǒng)，試驗(yàn)臺(tái)快速高效地對(duì)不同車型的ABS制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)所測(cè)試的ABS是否正常工作以及滑移率變化的情況。 2.2車輪上加壓裝置的設(shè)計(jì)方案

3、為模擬汽車行車制動(dòng)時(shí)車身貢量通過車輪加于地面上的壓力，擊在車輪上施加相當(dāng)1 /4汽車貢量的壓軸力，此加壓裝置小意圖如下圖所示。液壓油缸通過液壓竹路與制動(dòng)總泵相連，車輪軸兩端由滑塊支承，兩根立柱中均開有縱向槽，活塞壓桿連著滑塊可在立柱的槽中上下移動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)，液壓油推動(dòng)活塞壓桿向下運(yùn)動(dòng)，使車輪緊壓在轉(zhuǎn)鼓上，通過調(diào)節(jié)液壓竹路壓力可模擬不同車型1 /4汽車重量的壓力。2.3 試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分示意圖如下圖所示，可分為3大部分:電機(jī)、模擬慣量(即飛輪組)、轉(zhuǎn)鼓。其中，電機(jī)可選電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)是由作為原動(dòng)機(jī)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和作為調(diào)速裝置的電磁轉(zhuǎn)差離合器及控制裝置組合

4、而成。 轉(zhuǎn)鼓部分由主動(dòng)轉(zhuǎn)鼓與從動(dòng)轉(zhuǎn)鼓組成，與電機(jī)相連接的為卞動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，另一個(gè)為從動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，兩個(gè)轉(zhuǎn)鼓一起支撐著車輪，模擬路面與輪胎之間的摩擦和滑移。飛輪組與卞動(dòng)轉(zhuǎn)鼓通過聯(lián)軸器連接，飛輪組由4個(gè)大小不同的飛輪組成，飛輪裝在飛輪軸上，飛輪軸兩端由軸承支承。飛輪組慣量及轉(zhuǎn)鼓的慣量模擬1 /4汽車質(zhì)量所產(chǎn)生的慣量。 三 系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)組成3.1 測(cè)控系統(tǒng)硬件原理ABS測(cè)試系統(tǒng)主要由筆記本電腦、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器、電源、接口電路等組成。在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用了層級(jí)和模塊的設(shè)計(jì)方法，以提高開發(fā)效率。層級(jí)設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到以后系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，即增加外圍組件或增加新的功能時(shí)盡量不改變系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)

5、計(jì)，以提高系統(tǒng)的可重用性，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重復(fù)性。層級(jí)設(shè)計(jì)用在ABS測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)訓(xùn)一中。模塊設(shè)計(jì)是將系統(tǒng)分為功能不同的模塊，模塊設(shè)計(jì)為系統(tǒng)的調(diào)試和增加新的功能提供方便，在對(duì)系統(tǒng)開發(fā)時(shí)具有很大意義。模塊設(shè)計(jì)運(yùn)用在測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中。 測(cè)試系統(tǒng)硬件層級(jí)結(jié)構(gòu)如上圖所示。處在核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是筆記本電腦，它的可重用性最高，也是以后的系統(tǒng)擴(kuò)展中一般不需要改變的。處在最外圍的傳感器層級(jí)，出十新功能的增加或增加新的信號(hào)源，將是變化最大的層級(jí)。出處在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感器模塊之間的傳感器接口層級(jí)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)變化的可能性介十上述兩者之間。需要指出的是，電源模塊從結(jié)構(gòu)上并不屬十任何一個(gè)層級(jí)，它是其他層級(jí)的支持模

6、塊，是傳感器層級(jí)、傳感器接口層級(jí)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)層級(jí)的一部分。將它分離出來成為一個(gè)模塊，有利十集中規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理。 傳感器將被測(cè)對(duì)象的各種物理量如溫度、壓力、輪速等信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成適合系統(tǒng)工作范圍的電信號(hào)，在經(jīng)過多路模擬開關(guān)的采樣過程，將并行輸入的多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為離散的分時(shí)信號(hào)，經(jīng)放大器放大和采樣保持電路后，在邏輯電路控制下，將對(duì)應(yīng)各路的分時(shí)模擬信號(hào)用A/D轉(zhuǎn)換器逐個(gè)地轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，通過接口電路將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)處理。3.2傳感器部分 工程上通常把能感受規(guī)定的被測(cè)量、并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種可用輸出信號(hào)的器件，稱為傳感器。傳感器處十測(cè)量裝

7、置的輸入端，其性能將直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的工作質(zhì)量。因此，對(duì)傳感器的基本要求:1.足夠的容量。2.與檢測(cè)系統(tǒng)匹配好，轉(zhuǎn)換靈敏度高。3.精度適當(dāng)，目_穩(wěn)定性好。4.反映速毖陜，工作可靠性高。5.適應(yīng)性和適用性強(qiáng)。 在現(xiàn)代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，傳感器與微型計(jì)算機(jī)是必不可少的兩個(gè)方面。微型計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的處理能力，但它對(duì)非電量或模擬信號(hào)是無能為力的。傳感器把非電量轉(zhuǎn)變成電量，經(jīng)過放大處理后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，進(jìn)fu由計(jì)算機(jī)發(fā)出各種命令。近年來，隨著測(cè)量、控制和信息技術(shù)的發(fā)展，傳感器作為這些領(lǐng)域里的一個(gè)重要構(gòu)成因素。當(dāng)前，傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是多功能化、微型化和智能化，口趨

8、與微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合構(gòu)成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。而微型計(jì)算機(jī)的小型化和集成度的提高也使得傳感器的智能化更易實(shí)現(xiàn)。1.車輪轉(zhuǎn)速傳感器 輪速是ABS系統(tǒng)控制邏輯最重要的輸入之一，用以判斷車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而形成相應(yīng)的控制指令。從測(cè)試系統(tǒng)來說，知道輪速的變化，對(duì)判斷車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、檢驗(yàn)ABS系統(tǒng)的性能是必不可少的?，F(xiàn)代ABS系統(tǒng)都設(shè)置有獲取車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，其形式大多采用電磁感應(yīng)式輪速傳感器。電磁感應(yīng)式輪速傳感器原理是由十磁芯端部與磁圈之間的空氣間隙變化，引起傳感器感應(yīng)線圈周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)弱交替變化，使得感應(yīng)線圈中產(chǎn)生交變電壓。交變電壓的頻率與磁圈的齒數(shù)和車輪轉(zhuǎn)速成正比，車輪轉(zhuǎn)速同時(shí)影響輸出交變電壓的幅

9、值。 本測(cè)試系統(tǒng)選配的是博世公司ABS產(chǎn)品的永磁式輪速傳感器及磁圈，并自行設(shè)計(jì)了連接機(jī)構(gòu)，此輪速傳感器的磁圈共100個(gè)齒，傳感器輸出為正弦波，幅值與轉(zhuǎn)速成正比。傳感器每轉(zhuǎn)一圈，便輸出100個(gè)周期的正弦波。2.車速傳感器 要想知道車輪制動(dòng)時(shí)滑移率的變化，就要知道車輛的車速和輪速。本測(cè)試系統(tǒng)選用了車速傳感器，用十提供瞬時(shí)的、精度高的車速信號(hào)。本論文選配的車速傳感器為口本小野測(cè)器的LC660S非接觸式速度計(jì)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接利用了非接觸式速度計(jì)的模擬量輸出。對(duì)應(yīng)0250km/h的車速，其模擬量輸出為05V。3.管路壓力傳感器 壓力傳感器的種類比較多，就其信號(hào)產(chǎn)生的原理可分為半導(dǎo)體壓敏電阻、電容式、電

10、感式等。其中壓阻式和電容式壓力傳感器在當(dāng)今汽車電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。 半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器具有尺寸小、精度高、成本低及響應(yīng)性再現(xiàn)性、抗震性較好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。而且它很容易在市場(chǎng)上購(gòu)買到，因此本系統(tǒng)采用半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器。a).電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 電阻應(yīng)變片一般由敏感柵(金屬絲或箔)、基底、覆蓋層、粘合劑、引出線組成。敏感柵是轉(zhuǎn)換兀件，它把感受到的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化;基底是用來將彈性體表面應(yīng)變準(zhǔn)確地傳送到敏感柵上，并起到敏感柵與彈性體之間的絕緣作用;覆蓋層起著保護(hù)敏感柵的作用;粘合劑是把敏感柵與基底粘貼在一起;引出線是作為連接測(cè)量導(dǎo)線之用。b).電阻應(yīng)變片的工作原理

11、工作時(shí)，將應(yīng)變片用粘合劑粘貼在彈性體上，彈性體受外力作用變形所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳遞到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過測(cè)量阻值的變化，就能得知外界被測(cè)量的大小。電阻應(yīng)變片壓力傳感器是靠電阻值來測(cè)量應(yīng)變和壓力，所以必須考慮電阻扮的溫度效應(yīng)。雖然用作電阻扮材料的銅等溫度系數(shù)很小，但與所測(cè)應(yīng)變電阻的變化比較，仍不屬同一量級(jí)。如不補(bǔ)償，會(huì)引起很大誤差。補(bǔ)償電路為在測(cè)量用應(yīng)變片相鄰橋臂上，接一個(gè)完全相同的應(yīng)變片稱為補(bǔ)償片，并把它們放在相同的溫度場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)溫度變化使測(cè)量片電阻變化時(shí)，補(bǔ)償片電阻也發(fā)生同樣變化，用補(bǔ)償片溫度效應(yīng)來抵消測(cè)量片溫度效應(yīng)。輸出信號(hào)就不受溫度影響。 3.3 測(cè)控系統(tǒng)軟件功能模塊及

12、控制流程圖 測(cè)試系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)如下圖所示。系統(tǒng)監(jiān)視模塊和數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)崟r(shí)采集瞬時(shí)的輪速、車速、壓力信號(hào)和各種擴(kuò)展信號(hào)。數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D數(shù)據(jù)處理模塊、C/T處理模塊和圖形顯示二部分組成。模塊設(shè)計(jì)的思想可以滿足各種不同的數(shù)據(jù)采集卡的需要，處理得到的參數(shù)和曲線可以對(duì)ABS的性能作出客觀的評(píng)價(jià)，并為ABS系統(tǒng)的開發(fā)提供依據(jù)。ABS測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。四 測(cè)試方法與流程1軟件開發(fā)環(huán)境及語言 進(jìn)行微機(jī)測(cè)試，除正確組成測(cè)試系統(tǒng)硬件之外，在合適的開發(fā)環(huán)境中利用適當(dāng)?shù)拈_發(fā)語言來編制控制測(cè)試過程的軟件也非常重要。軟件經(jīng)調(diào)試無誤后，方可進(jìn)行正式測(cè)試。基十汽車ABS系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的課題要求，對(duì)這一多路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，既要完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、顯示及打印等功能，又要保證測(cè)試軟件的