CN112857827B - 一种汽车制动距离测试及计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车制动距离测试及计算方法，包括以下步骤：给定初始参数，包括各制动器的建压时间、车辆后轮制动力值以及车辆前轮制动力值；计算车辆后轮最大纵向力；计算车辆前轮最大纵向力；制定后轮的ABS限压策略；制定前轮的ABS限压策略；计算前后制动力的合力；计算车辆减速度；计算车辆速度；计算制动距离。本发明利用制动器及助力器的试验建压曲线，以及不同载荷下轮胎的试验峰值附着系数做为输入，采用基于门限值的ABS控制方法计算制动距离。说明了需要哪些参数，以及如何使用这些参数进行计算。在给定制动距离工程目标后，也可以通过本方法，给出制动器、助力器以及轮胎的零件级工程目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动距离测试及计算方法，属于汽车制动性能测试技术领域。
背景技术
制动距离是衡量汽车制动性能的重要指标，也是GB21670中所要求的试验项目。制动距离是一个整车性能，在车辆开发阶段，需要将制动距离工程目标分解到相关零部件，只有各零部件达到相应的工程目标，整车的制动距离目标才能够达成。因此制动距离的计算方法至关重要。
车辆的制动距离不仅与制动***效能有关，与***空行程，制动器及助力器的反应时间以及轮胎的附着特性也有密切关系。
目前的制动距离计算多采用制动器、助力器和轮胎的经验数据，在进行整车试验前，无法精确预测车辆的制动距离，也就无法实现正向开发。
论文《基于滑移率变化模型的ABS汽车制动距离计算》介绍了一种精确计算制动距离的方法。其将制动过程分为***反应、压力建立和压力调节三个阶段，其中***反应时间及压力建立过程使用的是行业经验数据；在压力调节阶段，直接设定车轮载荷为最大减速度时对应的载荷，并设定车辆前后轮滑移率以20％为中值，并分别以10％和15％的振幅进行正弦变化，通过双直线拟合的μ-s曲线依次计算车辆纵向力、减速度、速度及制动距离。
公开号为CN104143011B的发明专利为一种制动***匹配分析方法和***，文中所提到的制动距离计算方法为：①根据输入的踏板力，通过助力器输入输出特性得到制动***管路压力；②由管路压力得到制动力矩；③由制动力矩通过车辆模型得到车辆的减速度，通过对减速度积分得到速度或制动距离。
这个方法适用于准静态踩踏制动踏板，中等强度以下的制动(ABS未触发)，不适用于大强度紧急制动。原因一：快踩踏板时，由于真空助力器的进气速度有限，会产生助力滞后的现象。即在相同踏板力的情况下，快踩制动踏板所产生的主缸压力会小于准静态踩踏制动踏板时的主缸压力，且建压曲线为非线性，并与助力器种类及具体设计有关。因此，文中方法的第①步不适用于紧急制动。原因二：文中提到的制动***模型中没有防抱死***。当制动力矩增大到某一数值时，轮胎达到其附着极限，制动器作用于车轮的制动力矩将大于地面作用于车轮的制动力矩，轮胎抱死打滑。因此文中方法的第③步不适合大强度制动。
综上，传统的计算方法或者仅考虑制动***的效能，或者虽然考虑的参数较全，但没有将这些参数与工程实际建立联系，这类方法更侧重理论分析，但无法进行工程应用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车制动距离测试及计算方法，利用制动器及助力器的试验建压曲线，以及不同载荷下轮胎的试验峰值附着系数做为输入，采用基于门限值的ABS控制方法计算制动距离。说明了需要哪些参数，以及如何使用这些参数进行计算。在给定制动距离工程目标后，也可以通过本方法，给出制动器、助力器以及轮胎的零件级工程目标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种汽车制动距离测试及计算方法，包括以下步骤：
S1、给定初始参数：包括各制动器的建压时间、车辆后轮制动力值以及车辆前轮制动力值；
S2、计算车辆后轮最大纵向力；
S3、计算车辆前轮最大纵向力；
S4、制定后轮的ABS限压策略；
S5、制定前轮的ABS限压策略；
S6、计算前后制动力的合力；
S7、计算车辆减速度；
S8、计算车辆速度；
S9、计算制动距离。
进一步地，所述步骤S1给定初始参数具体包括：
1.1)设置初始车速；
1.2)确定各助力器、制动器的实测快速建压曲线；
1.3)确定车辆满载前轴荷；
1.4)设置车辆后轮制动力值；
1.5)设置车辆前轮制动力值。
更进一步地，所述车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值的计算公式为：CP＝2*2*μ*R*0.25*π*D2，其中，CP为车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值；μ为后摩擦片摩擦系数；R为后轮有效制动半径；D为制动器轮缸直径。
进一步地，所述步骤S2中，车辆后轮最大纵向力通过同步附着***对应油压计算。
进一步地，所述步骤S3中，车辆前轮最大纵向力的计算过程为：
3.1)计算车辆动态前轴荷；
3.2)建立不同载荷下轮胎可达到的峰值纵向力数表；
3.3)根据辆动态前轴荷对应查表，确认前轮最大纵向力的瞬态值。
更进一步地，所述步骤3.1)具体包括：
车辆动态前轴荷计算＝车辆动态轴荷转移M转+车辆满载前轴荷；
计算车辆动态轴荷转移M转＝M*a*Hg/(L*g)，
其中，M为满载质量，a为车辆减速度，Hg为满载质心，L为轴距，g为9.8N/kg。
进一步地，所述步骤S4中，后轮的ABS限压策略为：当后轮管路压力产生的制动力矩小于后轮最大纵向力矩，输出后轮管路压力所对应的力矩，否则输出后轮最大纵向力矩。
进一步地，所述步骤S5中，前轮的ABS限压策略为：当前轮管路压力产生的制动力矩小于前轮最大纵向力矩，输出前轮管路压力所对应的力矩，否则输出前轮最大纵向力矩。
进一步地，所述步骤S7中，车辆减速度a＝(F前+F后)/M，其中，F前为总前轮制动力，F后为总后轮制动力，M为车辆满载质量。
进一步地，所述步骤S8中，车辆速度＝初始车速-速度变化量；所述步骤S9中，制动距离通过车速对时间积分计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
能精确模拟制动器及助力器反应时间的CAE模型十分复杂，本方法使用的快速踩踏时的试验建压曲线，对于不同的助力器及制动器，这条建压曲线是不同的，对于同样的制动器及助力器，这条建压曲线是稳定的。由于不同载荷下的轮胎特性有较大差异，因此本方法需要工程师测量不同载荷下的轮胎特性做为输入。
附图说明
图1为本发明整体流程示意图；
图2为制动距离仿真逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
一种汽车制动距离测试及计算方法，包括以下步骤：
S1、给定初始参数：包括各制动器的建压时间、车辆后轮制动力值以及车辆前轮制动力值；
S2、计算车辆后轮最大纵向力；
S3、计算车辆前轮最大纵向力；
S4、制定后轮的ABS限压策略；
S5、制定前轮的ABS限压策略；
S6、计算前后制动力的合力；
S7、计算车辆减速度；
S8、计算车辆速度；
S9、计算制动距离。
进一步地，所述步骤S1给定初始参数具体包括：
1.1设置初始车速；
1.2确定各助力器、制动器的实测快速建压曲线；
1.3确定车辆满载前轴荷；
1.4设置车辆后轮制动力值；
1.5设置车辆前轮制动力值。
更进一步地，所述车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值的计算公式为：
CP＝2*2*μ*R*0.25*π*D2
CP为车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值；μ为后摩擦片摩擦系数；R为后轮有效制动半径；D为制动器轮缸直径。
进一步地，所述步骤S2中，车辆后轮最大纵向力通过同步附着***对应油压计算。
进一步地，所述步骤S3中，车辆前轮最大纵向力的计算过程为：
3.1)计算车辆动态前轴荷；
3.2)建立不同载荷下轮胎可达到的峰值纵向力数表；
3.3)根据辆动态前轴荷对应查表，确认前轮最大纵向力的瞬态值。
更进一步地，所述步骤3.1)具体包括：
车辆动态前轴荷计算＝车辆动态轴荷转移M转+车辆满载前轴荷；
计算车辆动态轴荷转移M转＝M*a*Hg/(L*g)，
其中，M为满载质量，a为车辆减速度，Hg为满载质心，L为轴距，g为9.8N/kg。
进一步地，所述步骤S4中，后轮的ABS限压策略为：当后轮管路压力产生的制动力矩小于后轮最大纵向力矩，输出后轮管路压力所对应的力矩，否则输出后轮最大纵向力矩。
进一步地，所述步骤S5中，前轮的ABS限压策略为：当前轮管路压力产生的制动力矩小于前轮最大纵向力矩，输出前轮管路压力所对应的力矩，否则输出前轮最大纵向力矩。
进一步地，所述步骤S7中，车辆减速度a＝(F前+F后)/M，其中，F前为总前轮制动力，F后为总后轮制动力，M为车辆满载质量。
进一步地，所述步骤S8中，车辆速度＝初始车速-速度变化量；所述步骤S9中，制动距离通过车速对时间积分计算。
实施例
一种汽车制动距离测试及计算方法，包括以下步骤：
一.参数输入
(1)输入初始车速27.7m/s2；
(2)输入各助力器、制动器的实测快速建压曲线；
(3)输入车辆满载前轴荷1000kg；
(4)设置车辆后轮总CP值：CP＝2*2*μ*R*0.25*π*D2，其中，μ为后摩擦片摩擦系数；R为后轮有效制动半径；D为制动器轮缸直径；车辆后轮总CP值为280Nm/Mpa；
(5)设置车辆前轮总CP值：CP＝2*2*μ*R*0.25*π*D2，其中，μ为后摩擦片摩擦系数；R为后轮有效制动半径；D为制动器轮缸直径；车辆前轮总CP值为620Nm/Mpa；
二.过程计算
(6)车辆动态前轴荷计算：通过车辆动态轴荷转移及车辆满载前轴荷计算车辆动态前轴荷；车辆动态前轴荷计算＝车辆动态轴荷转移M转+车辆满载前轴荷。
(7)计算后轮最大纵向力：后轮最大纵向力矩为1.1g减速度下后轮动态轴荷所对应的峰值制动力矩；后轮最大纵向力矩通过同步附着***对应油压计算。
(8)后轮的ABS限压策略：当后轮管路压力产生的制动力矩小于后轮最大纵向力矩，即车辆后轮总CP值小于后轮最大纵向力矩时，输出后轮管路压力所对应的力矩，否则输出后轮最大纵向力矩。
(9)不同载荷下轮胎可达到的峰值纵向力数表，如表1所示，本例根据输入的前轮载荷，采用平均插值法输出前轮的最大制动力，单位转化：将kg转化为N。
表1
| 序号 | 轮胎载荷*2 | 最大纵向附着力 | 附着系数 |
| 1 | 6000 | 7800 | 1.3 |
| 2 | 7000 | 8960 | 1.28 |
| 3 | 8000 | 10080 | 1.26 |
| 4 | 9000 | 11160 | 1.24 |
| 5 | 10000 | 12200 | 1.22 |
| 6 | 11000 | 13200 | 1.2 |
| 7 | 12000 | 14160 | 1.18 |
| 8 | 13000 | 15080 | 1.16 |
| 9 | 14000 | 15960 | 1.14 |
| 10 | 15000 | 16800 | 1.12 |
| 11 | 16000 | 17600 | 1.1 |
(10)计算前轮最大纵向力：根据车辆动态前轴荷以及上一步建立的不同载荷下轮胎可达到的峰值纵向力数表，确认前轮最大纵向力的瞬态值。
(11)前轮的ABS限压策略：当前轮管路压力产生的制动力矩小于前轮最大纵向力矩，即车辆前轮总CP值小于前轮最大纵向力矩时，输出前轮管路压力所对应的力矩，否则输出前轮最大纵向力矩。
(12)计算前后制动力的合力：将后轮的ABS限压策略输出值与前轮的ABS限压策略输出值求和，得到前后制动力的合力。
(13)计算车辆动态轴荷转移：M转＝M*a*Hg/(L*g)，其中M为满载质量，a为车辆减速度，Hg为满载质心，L为轴距，g为9.8N/kg
(14)计算速度变化量：减速度对时间积分。
三.结果输出
(15)计算车辆减速度：a＝(F前+F后)/M，其中，a为车辆减速度，F前为总前轮制动力，F后为总后轮制动力，M为车辆满载质量。
(16)计算车辆速度：车辆速度＝初始车速-速度变化量
(17)计算制动距离：车速对时间积分。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、给定初始参数：包括各制动器的建压时间、车辆后轮制动力值以及车辆前轮制动力值；
S2、计算车辆后轮最大纵向力；
S3、计算车辆前轮最大纵向力：
3.1)计算车辆动态前轴荷：
车辆动态前轴荷计算＝车辆动态轴荷转移M转+车辆满载前轴荷；
计算车辆动态轴荷转移M转＝M*a*Hg/(L*g)，
其中，M为满载质量，a为车辆减速度，Hg为满载质心，L为轴距，g为9.8N/kg；
3.2)建立不同载荷下轮胎可达到的峰值纵向力数表；
3.3)根据车辆动态前轴荷对应查表，确认前轮最大纵向力的瞬态值；
S4、制定后轮的ABS限压策略为：当后轮管路压力产生的制动力矩小于后轮最大纵向力矩，输出后轮管路压力所对应的力矩，否则输出后轮最大纵向力矩；
S5、制定前轮的ABS限压策略为：当前轮管路压力产生的制动力矩小于前轮最大纵向力矩，输出前轮管路压力所对应的力矩，否则输出前轮最大纵向力矩；
S6、计算前后制动力的合力；
S7、计算车辆减速度；
S8、计算车辆速度；
S9、计算制动距离。
2.如权利要求1所述的一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，所述步骤S1给定初始参数具体包括：
1.1)设置初始车速；
1.2)确定各助力器、制动器的实测快速建压曲线；
1.3)确定车辆满载前轴荷；
1.4)设置车辆后轮制动力值；
1.5)设置车辆前轮制动力值。
3.如权利要求2所述的一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，所述车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值的计算公式为：
CP＝2*2*μ*R*0.25*π*D2
其中，CP为车辆后轮制动力值或车辆前轮制动力值；μ为后摩擦片摩擦系数；R为后轮有效制动半径；D为制动器轮缸直径。
4.如权利要求1所述的一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，车辆后轮最大纵向力通过同步附着***对应油压计算。
5.如权利要求1所述的一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，所述步骤S7中，车辆减速度a＝(F前+F后)/M，其中，F前为总前轮制动力，F后为总后轮制动力，M为车辆满载质量。
6.如权利要求1所述的一种汽车制动距离测试及计算方法，其特征在于，所述步骤S8中，车辆速度＝初始车速-速度变化量；所述步骤S9中，制动距离通过车速对时间积分计算。
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