汽車ABS系統實訓臺架的改進研究

黃代仲

（廣西科技大學鹿山學院 545616)

汽車ABS系統實訓臺架的改進研究

黃代仲

（廣西科技大學鹿山學院 545616)

在普通高校應用技術型轉型的背景下，實驗實訓一體化設備是必要的教學需求。以汽車ABS系統的教學設備為例，提出改進方案，通過對關鍵機械部分的設計及數據采集與顯示系統的搭建，實現了汽車ABS系統教學的實驗、實訓教學功能的一體化。

教學設備；改進；設計；實驗實訓一體化

1 背景意義

汽車ABS系統是在常規制動系統的基礎上加裝了一套ABS裝置，加強了對車輛的控制，減少滑移現象、縮短制動距離、減輕輪胎的磨損。隨著汽車電子技術的發展，在ABS系統功能的基礎上搭載其他的工作軟件，使得它的功能得到擴展，如驅動防滑、操控穩定、主動避免碰撞、電子機械制動、電子制動力分配、運行軌跡及駕駛員操作記錄功能等。汽車ABS系統技術控制功能和使用范圍的優化與擴大，使之成為現代汽車制動控制系統的核心，汽車ABS系統已經成為了汽車制動性能優劣的最重要因素之一[1]。

2 需求與方案

汽車ABS系統課程教學內容中，重點是ABS系統的工作原理，ABS系統如何通過減壓、保壓、增壓等過程控制滑移率的，滑移率利用附著系數影響制動性能的原理。為了使學生盡快掌握并加深對ABS系統工作原理的認知，應在課程中加入相應的實驗實訓內容，包括ABS系統工作原理的認知、ABS系統的運用、不同制動狀態下制動效果的區別、制動過程中滑移率的變化等內容。具體方案如下。

(1)采用現有的帶ABS的制動系統，在其基礎上并聯監測和采集相關數據，并通過相關數據處理后在平臺上作顯示，如制動時間、滑移率等。

(2)對關鍵電路及信號路線做出人工的故障模擬，并引出一些檢測端子，作為維修訓練使用。

(3)采用滾筒模擬汽車行駛慣量，把汽車在路面的行駛過程轉換為在平臺上的原地滾動，從而實現模擬車輛駕駛的目的。

(4)在原車制動防抱死系統構成的基礎上加入滾輪、驅動、轉速傳感器、數據采集與顯示系統，其組成及工作原理初步設計如圖1所示。

圖1 汽車ABS系統實驗實訓平臺組成及原理圖

3 硬件系統關鍵部位設計

3.1 對象車型參數

以2013款1.5 L手動標準型寶駿630為模擬對象，其相關參數如表1所示。

表1 2013款1.5 L手動標準型寶駿630配置參數表

3.2 電動機的選擇

電動機是汽車ABS系統實驗實訓平臺的動力來源，此動力傳動主要是由電動機帶動滾筒，然后再帶動輪胎轉動從而模擬汽車的行駛。

(1)本次研究平臺的工作具有載荷小、穩定、沖擊小、無過載、起動頻繁和制動頻繁等特點，可選擇使用Y系列三相異步電動機[2]。

(2)電動機的轉速主要是根據模擬試驗車車輪的轉速而定，選取一個車速范圍，根據傳動比確定所需要電動機的轉速。試驗車最高車速為175.0 km/h，但是教學時車速不需要達到最高車速，所以選定車速為100.0 km/h，根據公式計算，車輪轉速為696.6 r/min。初定滾輪和車輪之間的傳動比為2.5，所以實際滾輪轉速為1 741.5 r/min。設電機與滾輪的傳動比為0.8，則電機的轉速為1 393.2 r/min。選用Y90S-4型電動機，額定功率1.1 kW，滿載轉速1 400 r/min。

3.3 滾筒尺寸的設計

本平臺的滾輪為模擬實際車輛行駛慣量，所以對滾筒的直徑大小有嚴格的要求。根據車輪的滾動條件選擇轉滾筒大小，初定滾筒和車輪之間的傳動比為2.5。滾輪表面采用滾花的形式來加大摩擦，保證輪胎正常運轉。一般是前輪分配70%的制動力,后輪分配30%的制動力。

4 數據采集與顯示系統

要實現車速顯示、滑移率顯示、制動時間顯示等功能的關鍵在于搭建軟件系統平臺，它應該具備相關數據采集、數據處理及數據顯示功能。

根據PCI-1712L采集卡中轉速儲存記錄，是以電子表格儲存的，利用LabVIEW對電子表格內各車輪轉速及對應滾輪轉速數據進行處理，并顯示滑移率波形。以其中一個車輪為例，其滑移率計算程序框圖如圖2所示。

5 平臺可實現的功能

綜上所述，本次研究的汽車ABS系統實驗實訓平臺有以下三個系統。

(1)ABS制動系統一套（含車輪），調試電機及其附件一套，滾筒一套，組合成為汽車行駛模擬系統。

(2)在ABS系統工作電路的基礎上，設置故障模擬開關和檢測端口，組成故障模擬系統。

(3)由各車輪轉速傳感器、滾筒轉速傳感器、數據處理器、顯示器、電腦及LabVIEW組成軟件系統。

6 結束語

汽車ABS系統是關系汽車行駛安全性的關鍵之一，也是汽車專業教學的重點難點之一。本文根據文中所提出的功能需求，構建了汽車ABS系統實驗實訓平臺的軟硬件系統組成，對其硬件系統進行了設計，并對關鍵部件進行了設計運算。對其軟件系統進行了分析，以PCI-1712L采集卡和LabVIEW作為軟件系統的核心，展示了系統設計與搭建的思路，最終使得汽車ABS系統實驗實訓平臺構建起來并實現。本次研究的汽車ABS系統實驗實訓平臺，以“應用型”人才培養為切入點，以滿足學校實驗實訓教學為目的。

圖2 滑移率計算程序框圖

[1]張集樂.ABS測控實驗教學系統的開發研究.南京農業大學,2008,6.

[2]周凱.基于慣量模擬的汽車ABS動態性能臺架測試技術研究.哈爾濱理工大學,2012,12.

G71文獻標示碼：A

黃代仲（1980—），男，本科，汽車維修高級技師，研究方向為汽車專業理實一體化教學。