電控制動系統響應時間測試系統設計與應用

黃靈輝 楊順 陳小強 顧國徽

1.漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

2.中汽研汽車檢驗中心(寧波)有限公司 浙江寧波 315104

1 前言

制動系統是車輛的重要組成部分，影響著行駛安全。車輛制動性能的優劣對交通安全有著直接影響，而縮短制動響應時間不僅可以提高交通安全性，還可以較好地改善制動協調性。近年來，由于汽車最大行駛速度的提高和交通路況越來越復雜，駕駛員對行車安全性的要求也越來越高；傳統的氣壓制動系統普遍存在響應時間長、制動距離大等問題，已無法滿足人們對當前車輛行駛安全的要求，而對于提升行車安全的電控制動系統已成為目前研究的重點[1]。電控制動系統(EBS)是將傳統技術與電子控制單元結合在一起，利用電子控制單元對氣壓回路部件進行控制，調整各車軸的制動力；相較于傳統的氣壓控制，不僅能縮短制動響應時間，還能提升車輛制動性能，使車輛能在更安全可靠的制動力控制下實現行車安全[2]。

本文針對GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統技術要求及試驗方法》中對氣制動系統車輛響應時間測量方法的相關要求，在掛車EBS制動系統的工作原理和結構型式的基礎上，對掛車EBS制動響應時間檢測系統進行設計與開發，并通過試驗分析，驗證了該檢測系統的合理性。

2 EBS工作原理

2.1 EBS系統結構

EBS系統主要由制動信號傳感器、比例繼動閥、ABS電磁閥、橋控制模塊、掛車閥、ECU等零部件組成[3]，如圖1所示。

圖1 EBS系統結構組成示意圖

2.2 工作原理

當減速時踩下制動踏板的瞬間，制動信號則由制動信號傳感器傳輸到中央控制器ECU。ECU根據輸入信號計算車輛的相關制動參數，依據輪速傳感器輸入的輪速信息和磨損傳感器輸入的磨損狀態等信息，通過設計的控制策略輸出制動指標壓力值。然后EBS系統通過控制比例繼動閥、ABS電磁閥、橋控調節器等關鍵部件，再通過前后軸模塊對車輛前后橋執行制動[4]。系統控制原理如圖2所示。

圖2 系統控制原理圖

3 掛車EBS制動響應時間檢測系統方案設計

3.1 檢測系統設計原理

測試方法符合標準GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統技術要求及試驗方法》，該標準中規定，對于裝有EBS電控裝置的掛車，對其進行測試，模擬裝置從產生的信號超過0.065 MPa當量壓力起，至掛車制動氣室壓力達到目標壓力的75%所經歷的時間不應超過0.4 s[5]。模擬裝置能產生與氣壓在（0.2±0.01）s的時間內、從線性增加至0.65 MPa對應的信號（如圖3），通過CAN控制器給EBS發送EBSⅡ指令，采集卡記錄模擬到0.065 MPa，并發送制動命令，測試氣室壓力穩定值75%時計算時間差值。

圖3 掛車EBS制動響應時間檢測系統示意圖

3.2 結構組成

掛車EBS制動響應時間設備包括響應時間檢測系統軟件、測試主機、傳感器、電源、連接件和線纜等。在GB 12676-2014標準附錄B中規定了制動系統車輛響應時間測量方法，即半掛車在未與牽引車輛連接的情況下測量制動響應時間。實現該測量方法需提供模擬裝置代替牽引車輛，與供能管路、電控線路連接器相連接，起到模擬牽引車輛踩下制動的情況。系統結構原理如圖4所示。

圖4 系統結構原理圖

3.3 設計參數

標準GB 12676-2014中規定制動系統控制的設計應保證其使用性能不受試驗者影響。該掛車EBS制動響應時間檢測系統充分考慮到這一因素，采用了自動化控制的方式進行設計，系統控制可實現氣壓加壓、氣壓測量、測試電路控制、數據采集等測試，并計算出響應時間，測試過程中可最大程度地減少人為干預和操作。

在設計中，采集板卡的采樣速率為100 KS/s，傳感器采樣分辨率為12 bits及以上；電壓信號傳輸滿足最大限度地消除噪聲干擾。數據通信采用EBS中的CAN總線傳輸，通過模擬裝置直接給掛車的EBS通信。系統連接如圖5所示。

圖5 系統連接圖

4 測試驗證

為更好地對EBS功能進行驗證，測試者選取了某裝配有EBS的三軸組罐式半掛車進行制動響應時間測量，該模擬裝置與供能管路、電控線路接頭測試連接器相連接，其中供能管路的壓力為0.65 MPa。采用模擬裝置代替牽引車輛，能夠避免駕駛員踩踏制動踏板時所產生的不穩定因素和人為操作誤差，提高了測量的準確性，測試照片如圖6所示。

圖6 試驗連接狀態圖

對裝有電控線路的掛車，模擬裝置從產生的信號0.065 MPa時開始，直至制動氣室壓力達到目標壓力的75%時結束，該過程經歷的時間不應大于0.4 s。該半掛車制動響應時間測試結果如圖7所示。

圖7 響應時間測試結果

從圖7中掛車EBS制動響應時間的測量結果可知，該試驗半掛車制動響應時間為0.27 s，滿足GB 12676-2014標準要求。通過分析，相較于傳統安裝ABS的掛車氣壓制動，EBS系統能夠有效地縮短響應時間，令駕駛員的制動動作得到快速執行。

5 結語

a.根據標準GB 12676-2014，設計了掛車EBS制動響應時間檢測系統，并進行了試驗驗證，試驗得出的掛車EBS制動響應時間滿足標準法規要求，證實了該EBS制動響應時間檢測系統的準確性。

b.探討了車輛EBS的工作原理和系統結構型式，分析了掛車制動響應時間的測試要求和方法，為掛車EBS制動響應時間測量方法研究提供了參考依據。