CN209570352U - 一种线控气压制动硬件在环测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种线控气压制动硬件在环测试平台，测试平台由气源组件、电控制动***、传统制动组件、轮速模拟组件、驾驶操纵组件和上位机组成，其中，电控制动***由dSPACE工控机、驱动模块、制动总阀、前桥双通道模块和后桥双通道模块组成，所述前桥双通道模块和后桥双通道模块均由两组分别与两侧车轮相对应的增压阀、减压阀和备压阀组成，所述前桥双通道模块通过制动总阀连接在前轴制动储气筒和两个前轮对应的制动气室之间，本实用新型可实现加速、制动和转向测试过程。本实用新型采用dSPACE工控机控制测试平台，通过两个双通道桥控模块对车辆四个车轮的制动力分别进行独立控制，能够更精确地控制各个车轮的制动状态。

Description

一种线控气压制动硬件在环测试平台

技术领域

本实用新型属于电动客车制动***硬件测试技术领域，具体涉及基于电控制动***的电动客车线控气压制动硬件在环测试平台，适用于商用车ABS、EBS、ESC***的控制策略开发与验证。

背景技术

随着公路建设的发展，客车在公路运输当中占有很大比例，然而客车因其具有自重大、质心高、载客量多的特点导致客车易发生侧滑、侧翻事故，造成严重的人员伤亡与财产损失。随着电控***在汽车当中越来越多的应用，在客车中采用电控制动***提高整车安全性受到人们的广泛关注。

对于纯电动客车来说，在行驶过程中频繁地进行制动消耗了大量的驱动能量，如果能够采用合理的控制策略利用驱动电机进行再生制动来回收部分制动能量则能够提高电动客车续航里程，对节约能源具有重要作用。同时，采用电机制动与线控气压进行复合制动能够明显缩短客车制动响应时间，提高行驶舒适性与安全性。

中国专利申请公开号为CN 106802650 A，申请公开日为2017年6月6日，专利名称为“电动客车集成控制硬件在环测试平台及测试方法”，申请人为吉林大学，该在环测试平台在前轴与后轴采用单通道桥控阀，并在左右车轮制动气室与桥控阀之间采用两个ABS阀实现对两侧车轮不同的制动力控制。

上述技术方案中，所述在环测试平台无法对线控气压制动***进行硬件在环仿真分析，也无法对同一车轴两侧车轮进行精确的制动力控制，即无法对车辆四个车轮的制动力分别进行独立控制，且制动响应时间较长。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种线控气压制动硬件在环测试平台，本实用新型采用dSPACE工控机作为该测试平台的控制器，并采用两个双通道桥控模块对车辆四个车轮的制动力分别进行独立控制，能够更精确地控制各个车轮的制动状态。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种线控气压制动硬件在环测试平台，由气源组件、电控制动***、传统制动组件、轮速模拟组件、驾驶操纵组件和上位机33组成，所述气源组件输出空气分别经前轴制动储气筒5、后轴制动储气筒6和驻车制动储气筒7输出；

所述电控制动***由dSPACE工控机32、驱动模块31、制动总阀12、前桥双通道模块37和后桥双通道模块24组成，所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24均由两组分别与两侧车轮相对应的增压阀、减压阀和备压阀组成，所述前桥双通道模块37通过制动总阀12连接在前轴制动储气筒5和两个前轮对应的制动气室之间，以实现控制前轴两车轮相对独立制动，所述后桥双通道模块24通过制动总阀12连接在后轴制动储气筒6和两个后轮对应的制动气室之间，以实现控制后轴两车轮相对独立制动，dSPACE工控机32通过驱动模块31控制前桥双通道模块37和后桥双通道模块24内阀体动作，以实现对车辆四个车轮的制动力进行独立控制；

所述传统制动组件由驻车制动阀14、继动阀15、与四个车轮相对应的四组制动装置以及连接阀组成，其中制动装置分别由制动器、制动气室和制动气室压力传感器依次连接组成；

所述轮速模拟组件由四个车轮相对应的轮速模拟单元组成，轮速模拟单元组成由轮速模拟电机、与轮速模拟电机同轴安装的齿圈以及安装在电机支架上且位置与正对着齿圈的轮速传感器组成；

所述驾驶操纵组件由方向盘8、方向盘转角传感器34、加速踏板36和加速踏板位移传感器35组成；

所述上位机33与dSPACE工控机32双向通信连接，上位机33向dSPACE工控机32下载模型，dSPACE工控机32向上位机33反馈车辆的实时信息。

进一步地，前桥双通道模块37中，左增压阀对应连接前桥双通道模块37的左高压进气口，右增压阀对应连接前桥双通道模块37的右高压进气口，前桥双通道模块37的左增压阀和右增压阀分别通过前桥模块三通阀9与前轴制动储气筒5气路连接；

前桥双通道模块37中，左减压阀对应连接前桥双通道模块37的左侧出气口，前桥双通道模块37的左侧出气口与左前轮制动气室45气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，右减压阀对应连接前桥双通道模块37的右侧出气口，前桥双通道模块37的右侧出气口与右前轮制动气室42气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制；

前桥双通道模块37的左备压阀和右备压阀分别对应连接前桥双通道模块37的备压口，前桥双通道模块37的备压口与制动总阀12气路连接；

后桥双通道模块24中，左增压阀对应连接后桥双通道模块24的左高压进气口，右增压阀对应连接后桥双通道模块24的右高压进气口，后桥双通道模块24中的左增压阀和右增压阀分别通过后桥模块三通阀16与后轴制动储气筒6气路连接；

后桥双通道模块24中，左减压阀对应连接后桥双通道模块24的左侧出气口，后桥双通道模块24的左侧出气口与左后轮制动气室21气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，右减压阀对应连接后桥双通道模块24的右侧出气口，后桥双通道模块24的右侧出气口与右后轮制动气室25气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制；

后桥双通道模块24的左备压和右备压阀分别对应连接后桥双通道模块24的备压口，后桥双通道模块24的备压口与制动总阀12气路连接；

前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中的备压阀为常开电磁阀，以控制制动总阀12与前桥双通道模块37或后桥双通道模块24之间气路的联通或切断。

进一步地，驻车制动储气筒7通过第一三通阀13分别与驻车制动阀14和继动阀15气路连接，继动阀15通过驻车三通阀23分别与左后轮和右后轮对应的制动气室气路连接，左后轮和右后轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了驻车制动回路；

后轴制动储气筒6通过第二三通阀11分别与后桥模块三通阀16和制动总阀12上进气口气路连接，后桥模块三通阀16分别与后桥双通道模块24的左高压进气口和右高压进气口气路连接，制动总阀12的上出气口与后桥双通道模块24的备压口气路连接，后桥双通道模块24的左侧出气口和右侧出气口分别与左后轮和右后轮对应的制动气室气路连接，左后轮和右后轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了后轴制动回路；

前轴制动储气筒5通过第三三通阀10分别与前桥模块三通阀9和制动总阀12下进气口气路连接，前桥模块三通阀9分别与前桥双通道模块37的左高压进气口和右高压进气口气路连接，制动总阀12的下出气口与前桥双通道模块37的备压口气路连接，前桥双通道模块37的左侧出气口和右侧出气口分别与左前轮和右前轮对应的制动气室气路连接，左前轮和右前轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了前轴制动回路。

进一步地，所述上位机33由PC机、PCMCIA转接卡、DS815总线板卡和RJ45接线线缆连接器组成；

所述PC机由显示器与主机组成，显示器与主机之间通过VGA线连接；

所述DS815总线板卡通过PCMCIA转接卡与主机的主板上的PCI口连接，DS815总线板卡与RJ45接线线缆连接器连接，RJ45线缆连接器的网线端口通过交叉网线与dSPACE工控机32中的DS814总线板卡连接，所述PC机的主机中装有模型，上位机33向dSPACE工控机32下载模型，dSPACE工控机32向上位机33反馈车辆的实时信息，并通过上位机33中PC机的显示器实时显示。

进一步地，所述dSPACE工控机32中安装有DS814总线板卡、DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡、DS2202信号采集板卡以及DB50板卡；

DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡和DS2202信号采集板卡之间通过dSPACE工控机32的内部总线连接；

DS2202信号采集板卡接口P1与适配器转接线的转接头连接，适配器转接线将DS2202信号采集板卡的接口P1分为P1A接口与P1B接口两部分，P1A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P1B接口为拓展I/O预留端口；

DS2211信号发送板卡接口P2与适配器转接线的转接头连接，所述适配器转接线将DS2211信号发送板卡的接口P2分为P2A接口与P2B接口两部分，P2A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P2B接口为拓展I/O预留端口。

DS2211信号发送板卡将信号传输至DB50板卡，通过导线将DB50板卡各引脚的信号分配至驱动模块31。

更进一步地，所述驱动模块31由三块采用BTS724G芯片的驱动电路板组成，每块驱动电路板可提供4对I/O接口；

前桥双通道模块37的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第一驱动电路板的四个输出端口连接；

后桥双通道模块24的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第二驱动电路板的四个输出端口连接；

前桥双通道模块37的左备压阀、前桥双通道模块37的右备压阀、后桥双通道模块24的左备压阀和后桥双通道模块24的右备压阀控制端口分别与第三驱动电路板的四个输出端口连接。

所述驱动模块31将dSPACE工控机32传输来的PWM信号转换为24V的PWM信号，对所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中各阀的开或闭进行控制，进而控制前桥双通道模块37和后桥双通道模块24各出气口的气体压力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型所述线控气压制动硬件在环测试平台中，前后轴电控制动***中的桥控模块分别采用双通道桥控阀，实现了前后车轴两侧车轮制动力的独立控制，使得四个车轮的制动力分配能够更加理想，为ASR、ESC***开发提供了更好的硬件条件，提高了客车的行驶安全性；

2.本实用新型所述线控气压制动硬件在环测试平台采用dSPACE工控机作为该电控制动***测试平台的控制器，并将Trucksim整车模型及制动***控制策略下载到dSPACE工控机当中进行硬件在环试验，使得试验平台运行环境更加接近实车试验，提高了实验结果的准确性，且方便了制动控制策略的修改与完善，有效提高制动控制策略的开发速度；

3.本实用新型所述线控气压制动硬件在环测试平台能够降低电动客车线控气压制动***开发的试验经费，减少实车试验次数，缩短产品开发周期；

附图说明

图1为本实用新型所述线控气压制动硬件在环测试平台的组成结构示意图；

图2为本实用新型所述线控气压制动硬件在环试验平台的原理逻辑图；

图3为本实用新型所述线控气压制动硬件在环试验平台中，上位机与dSPACE工控机的连接示意框图；

图4为本实用新型所述线控气压制动硬件在环试验平台中，轮速模拟电机结构示意图。

图中：

1.空气压缩机 2.湿储气筒 3.空气干燥器

4.四回路保护阀 5.前轴制动储气筒 6.后轴制动储气筒

7.驻车制动储气筒 8.方向盘 9.前桥模块三通阀

10.第三三通阀 11.第二三通阀 12.制动总阀

13.第一三通阀 14.驻车制动阀 15.继动阀

16.后桥模块三通阀 17.左后轮轮速模拟电机 18.左后轮轮速传感器

19.左后轮齿圈 20.左后轮制动器 21.左后轮制动气室

22.左后轮制动气室压力传感器 23.驻车三通阀 24.后桥双通道模块

25.右后轮制动气室 26.右后轮制动气室压力传感器27.右后轮制动器

28.右后轮轮速传感器 29.右后轮齿圈30.右后轮轮速模拟电机

31.驱动模块 32.dSPACE工控机 33.上位机

34.方向盘转角传感器 35.加速踏板位移传感器 36.加速踏板

37.前桥双通道模块 38.右前轮轮速模拟电机 39.右前轮齿圈

40.右前轮轮速传感器 41.右前轮制动器 42.右前轮制动气室

43.右前轮制动气室压力传感器 44.左前轮轮速模拟电机 45.左前轮制动气室

46.左前轮制动气室压力传感器 47.左前轮制动器 48.左前轮齿圈

49.左前轮轮速传感器。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的技术方案及其工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

如图1所示，本实用新型公开了线控气压制动硬件在环测试平台，所述试验平台包括：气源组件、电控制动***、传统制动组件、轮速模拟组件、驾驶操纵组件和上位机33。

所述气源组件包括：空气压缩机1、湿储气筒2、空气干燥器3、四回路保护阀4、前轴制动储气筒5、后轴制动储气筒6、驻车制动储气筒7；

所述电控制动***包括：dSPACE工控机32、驱动模块31、制动总阀12、前桥双通道模块37和后桥双通道模块24；其中，所述制动总阀12的型号为WABCO 4800021030；所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24均分别由增压阀、减压阀和备用阀组成；前桥双通道模块37中的左增压阀对应连接前桥双通道模块37的左高压进气口，前桥双通道模块37中的右增压阀对应连接前桥双通道模块37的右高压进气口，前桥双通道模块37中的左增压阀和右增压阀分别通过前桥模块三通阀9与前轴制动储气筒5气路连接；前桥双通道模块37中的左减压阀对应连接前桥双通道模块37的左侧出气口，前桥双通道模块37的左侧出气口与左前轮制动气室45气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，前桥双通道模块37中的右减压阀对应连接前桥双通道模块37的右侧出气口，前桥双通道模块37的右侧出气口与右前轮制动气室42气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制，前桥双通道模块37的左备压阀和右备压阀分别对应连接前桥双通道模块37的备压口，前桥双通道模块37的备压口与制动总阀12气路连接；

后桥双通道模块24中的左增压阀对应连接后桥双通道模块24的左高压进气口，后桥双通道模块24中的右增压阀对应连接后桥双通道模块24的右高压进气口，后桥双通道模块24中的左增压阀和右增压阀分别通过后桥模块三通阀16与后轴制动储气筒6气路连接；后桥双通道模块24中的左减压阀对应连接后桥双通道模块24的左侧出气口，后桥双通道模块24的左侧出气口与左后轮制动气室21气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，后桥双通道模块24中的右减压阀对应连接后桥双通道模块24的右侧出气口，后桥双通道模块24的右侧出气口与右后轮制动气室25气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制，后桥双通道模块24的左备压和右备压阀分别对应连接后桥双通道模块24的备压口，后桥双通道模块24的备压口与制动总阀12气路连接。

所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中的各电磁阀阀的型号均为WABCO4801067010；所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中的备压阀为常开电磁阀体，在电控制动***通电正常工作的情况下，相应的备压阀关闭，制动总阀12与前桥双通道模块37或后桥双通道模块24之间的气路被切断；所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中的增压阀和减压阀分别与dSPACE工控机32信号连接，dSPACE工控机32向相应的增压阀或减压阀发出电信号对其工作状态进行控制，以产生制动***所需要的制动气体压力；在电控制动***断电失效的情况下，前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中的备压阀保持开启状态，使得制动总阀12与前桥双通道模块37和后桥双通道模块24保持气路连接，使制动气体气路中流通，以实现电控制动***失效保护功能。

所述传统制动组件包括：驻车制动阀14、继动阀15、驻车三通阀23、左后轮制动气室21、左后轮制动器20、左后轮制动气室压力传感器22、右后轮制动气室25、右后轮制动器27、右后轮制动气室压力传感器26、右前轮制动气室42、右前轮制动器41、右前轮制动气室压力传感器43、左前轮制动气室45、左前轮制动器47、左前轮制动气室压力传感器46以及上述传统制动组件各组成部分之间的连接管路与接头阀门；

所述轮速模拟组件由四组轮速模拟单元组成，分别为：左后轮轮速模拟电机17、左后轮齿圈19和左后轮轮速传感器18组成的左后轮轮速模拟单元；右后轮轮速模拟电机30、右后轮齿圈29和右后轮轮速传感器28组成的右后轮轮速模拟单元；右前轮轮速模拟电机38、右前轮齿圈39和右前轮轮速传感器40组成的右前轮轮速模拟单元；以及左前轮轮速模拟电机44、左前轮齿圈48和左前轮轮速传感器49组成的左前轮轮速模拟单元。

所述左后轮轮速模拟单元、右后轮轮速模拟单元、右前轮轮速模拟单元和左前轮轮速模拟单元中的各组成部分结构及连接关系均相同，其中，如图4所示，以左前轮轮速模拟单元为例，所述左前轮轮速模拟电机44为伺服电机，左前轮轮速模拟电机44安装在电机支架上，所述左前轮齿圈48同轴安装在左前轮轮速模拟电机44的输出轴上，所述左前轮轮速传感器49位置正对着左前轮齿圈48并固定安装在所述电机支架上；

所述驾驶操纵组件包括：方向盘8、方向盘转角传感器34、加速踏板36、加速踏板位移传感器35、制动踏板和制动踏板位移传感器，其中，所述制动踏板与制动踏板位移传感器集成在电控制动***的制动总阀12中。

如图1所示，上述线控气压制动硬件在环测试平台中个组成部件的连接关系如下，图中粗实线为气路连接示意，带有箭头的细实线为电路连接示意：

气路连接：

如图1所示，空气压缩机1的出气口与湿储气筒2的进气口连接，湿储气筒2的出气口与空气干燥器3的进气口连接，空气干燥器3的出气口与四回路保护阀4的进气口连接，四回路保护阀的三个出气口分别连接前轴制动储气筒5、后轴制动储气筒6和驻车制动储气筒7，上述气路连接方式构成了气路当中的气源部分；

驻车制动储气筒7的出气口与第一三通阀13的进气口连接，第一三通阀13的两个出气口分别与驻车制动阀14的高压进气口和继动阀15的高压进气口连接，驻车制动阀14的出气口与继动阀15的控制端口连接，继动阀15的出气口与驻车三通阀23的进气口连接，驻车三通阀23的两个出气口分别与左后轮制动气室21的进气口以及右后轮制动气室25的进气口连接，右后轮制动气室25与右后轮制动器27相连，左后轮制动气室21与右后轮制动器27相连，上述气路连接方式构成了驻车制动回路；

后轴制动储气筒6的出气口与第二三通阀11的进气口连接，第二三通阀11的两个出气口分别与后桥模块三通阀16的进气口和制动总阀12的上进气口连接，后桥模块三通阀16的两个出气口分别与后桥双通道模块24的左高压进气口和右高压进气口连接，制动总阀12的上出气口与后桥双通道模块24的备压口连接，后桥双通道模块24的左侧出气口与左后轮制动气室21的进气口连接，左后轮制动气室21与左后轮制动器20相连，后桥双通道模块24的右侧出气口与右后轮制动气室25的进气口连接，右后轮制动气室25与右后轮制动器27相连，上述气路连接方式构成了后轴制动回路；

前轴制动储气筒5的出气口与第三三通阀10的进气口连接，第三三通阀10的两个出气口分别与制动总阀12的下进气口和前桥模块三通阀9的进气口连接，前桥模块三通阀9的两个出气口分别与前桥双通道模块37的左高压进气口和右高压进气口连接，制动总阀12的下出气口与前桥双通道模块37的备压口连接，前桥双通道模块37的左侧出气口与左前轮制动气室45的进气口连接，左前轮制动气室45与左前轮制动器47相连，前桥双通道模块37的右侧出气口与右前轮制动气室42的进气口连接，右前轮制动气室42与右前轮制动器41相连，上述气路连接方式构成了前轴制动回路。

电路连接：

如图1图2和图3所示，所述上位机33由PC机、PCMCIA转接卡、DS815总线板卡、RJ45接线线缆连接器以及各组成部件之间的连接接头与连接线缆组成。其中，所述PC机由显示器与主机组成，显示器与主机之间通过VGA线连接；所述DS815总线板卡通过PCMCIA转接卡与主机的主板上的PCI口连接，DS815总线板卡与RJ45接线线缆连接器连接，RJ45线缆连接器的网线端口通过交叉网线与dSPACE工控机32中的DS814总线板卡连接，所述PC机的主机中装有Trucksim软件和MATLAB/simulink软件。试验过程中，上位机33将TruckSim软件中的整车模型和MATLAB/Simulink软件中的电机/电池模型下载到dSPACE工控机32中实时运行，同时dSPACE工控机32将车辆状态的实时信息反馈给上位机33，并通过上位机33中PC机的显示器实时显示。

所述dSPACE工控机32中安装有DS814总线板卡、DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡、DS2202信号采集板卡以及DB50板卡；其中，DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡和DS2202信号采集板卡之间通过dSPACE工控机32的内部总线连接；DS2202信号采集板卡接口P1与适配器转接线的转接头连接，适配器转接线将DS2202信号采集板卡的接口P1分为P1A接口与P1B接口两部分，P1A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P1B接口为拓展I/O预留端口；所述DS2211信号发送板卡接口P2与适配器转接线的转接头连接，所述适配器转接线将DS2211信号发送板卡的接口P2分为P2A接口与P2B接口两部分，P2A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P2B接口为拓展I/O预留端口。

所述电控制动***中，dSPACE工控机32中的DS2211信号发送板卡通过上述连接方式将信号传输至DB50板卡，通过导线将DB50板卡各引脚的信号分配至驱动模块31。

所述驱动模块31由三块采用BTS724G芯片的驱动电路板组成，每块驱动电路板可提供4对I/O接口；其中，所述前桥双通道模块37的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第一驱动电路板的四个输出端口连接；所述后桥双通道模块24的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第二驱动电路板的四个输出端口连接；前桥双通道模块37的左备压阀、前桥双通道模块37的右备压阀、后桥双通道模块24的左备压阀和后桥双通道模块24的右备压阀控制端口分别与第三驱动电路板的四个输出端口连接。

所述驱动模块31实现将dSPACE工控机32传输来的PWM信号转换为24V的PWM信号，对所述前桥双通道模块37和后桥双通道模块24中各电磁阀的开或闭进行控制，进而控制前桥双通道模块37和后桥双通道模块24各出气口的气体压力。

从与DS2211信号发送板卡的引脚对应的DB50板卡输出端口引出四根导线分别与左后轮轮速模拟电机17、右后轮轮速模拟电机30、右前轮轮速模拟电机38和左前轮轮速模拟电机44的控制端口连接，以实现将TruckSim软件中的整车模型中的车辆各个轮速信号传输至各个车轮所对应的轮速模拟电机内置控制器，经过轮速模拟电机内置控制器的控制算法计算，轮速模拟电机内置控制器最终将整车模型中的各个车轮的转速输出到各个车轮所对应的轮速模拟电机的输出轴，并通过轮速模拟电机的输出轴将车轮转速传递至对应的车轮齿圈，从而实现对车轮转速的模拟。

所述电控制动***中，dSPACE工控机32中的DS2202信号采集板卡通过上述连接方式连接至DB50板卡，将DB50板卡的输入端口利用导线分别与左后轮制动气室压力传感器22、右后轮制动气室压力传感器26、右前轮制动气室压力传感器43和左前轮制动气室压力传感器46的信号输出端口连接，用于采集各个车轮制动气室的压力信号，通过DS2202信号采集板卡内部运算电路可以将采集到的模拟信号转化为各个车轮制动气室压力的实际值，并将得到的各个车轮制动气室压力传输到TruckSim软件中的整车模型中；利用导线将驾驶员操纵组件中的制动总阀12的制动踏板位移传感器、加速踏板位移传感器35和方向盘转角传感器34的信号输出端口与DS2202信号采集板卡对应的DB50板卡信号输入端口连接，并通过dSPACE工控机32内部的DS2202信号采集板卡将制动踏板位移信号、加速踏板位移信号和方向盘转角信号转化为实际值并传输到Trucksim软件中的整车模型当中；左后轮轮速传感器18、右后轮轮速传感器28、右前轮轮速传感器40和左前轮轮速传感器49的信号输出端口与DS2202信号采集板卡对应的DB50板卡信号输入端口连接，用于采集各车轮轮速传感器的PWM信号，通过DS2202信号采集板卡内部运算电路将采集到的PWM信号转换为车轮转速的实际值并传输至Trucksim软件中的整车模型中。

本实用新型所述线控气压制动硬件在环测试平台的工作过程具体如下：

首先启动气源组件，由空气压缩机1所产生的高压气体依次经过湿储气筒2、空气干燥器3和四回路保护阀4后分别输送到驻车制动储气筒7、前轴制动储气筒5以及后轴制动储气筒6中，而后分别通过第一三通阀13进入驻车制动回路，通过第二三通阀11进入后轴制动回路，通过第三三通阀10进入前轴制动回路；与此同时，对上位机33进行操作，将TruckSim软件中的整车模型和MATLAB/Simulink软件中的电机和电池模型下载到dSPACE工控机32当中进行实时运行，然后通过控制驾驶操纵组件完成试验平台的加速测试、制动测试以及转向测试；

1、加速测试：

如图1和图2所示，在进行加速测试时，试验人员通过踩下加速踏板36向所述试验平台发出加速信号，加速踏板位移传感器35将检测到的加速踏板开度信号发送至dSPACE工控机32，dSPACE工控机32中的DS2202信号采集板卡将采集到的加速踏板开度信号经数模转换处理后输入到Trucksim软件中的整车模型中，此时，整车模型将根据加速踏板开度信号计算车辆的加速信号，进而计算出四个车轮的转速，dSPACE工控机32中的DS2211信号发送板卡将四个车轮的转速发送至对应的轮速模拟电机内置控制器，通过轮速模拟电机内置控制器控制对应的轮速模拟电机输出轴转动并带动对应的车轮齿圈转动，实时模拟四个车轮的轮速，然后对应的四个轮速传感器将采集到的轮速信息传输至dSPACE工控机32中进行信号处理，得到实际的车轮轮速，将实际的车轮轮速作为dSPACE工控机32中控制策略的输入轮速，并根据车速估算方法估算出实时车速以及估算出车轮的滑转率，判断整车实际运行状态；

在上述加速过程中，若某个车轮的滑转率超过设定的滑转率阈值，则首先判断整车车速，以右后轮为例，当整车车速小于40km/h时，dSPACE工控机32向后桥双通道模块24的右高压进气口发送PWM信号，增加后桥双通道模块24的右高压进气口打开时间，高压气体从气源组件输出，经过后桥双通道模块24右高压进气口进入后桥双通道模块24，经过后桥双通道模块24的右增压阀和右减压阀调节后的高压气体再从后桥双通道模块24的右侧出气口输出，到达右后轮制动气室25，使右后轮制动气室25内的气体压力上升，促使右后轮制动器27产生制动力，进而对右后车轮进行制动，同时右后轮制动气室压力传感器26将采集到的压力信号经DS2202信号采集板卡传输至Trucksim软件中的整车模型中，使整车模型的右后车轮产生制动，并进行闭环控制；当整车车速大于40km/h时，则通过dSPACE工控机32中的再生制动控制策略来降低驱动车轮轮速模拟电机的转速，以模拟电动客车通过驱动车轮反拖驱动电机产生再生制动力来降低右后轮滑转率；经过上述过程使整车运行状态发生变化，在Trucksim软件中的整车模型中输入的制动力降低了整车车速以及各车轮转速，通过DS2211信号发送板卡将变化后的轮速信号发送至各个车轮对应的轮速模拟电机，各个车轮对应的轮速传感器再将采集到的轮速信号传输至整车模型，再次对车辆车速及车轮滑转率进行估算，进而判断车辆实际运行状态，反复进行上述过程，使各个车轮的滑转率保持在合适的范围内，最大程度地利用地面驱动力，可有效节约能源；

2、制动测试：

如图1和图2所示，在进行制动测试时，试验人员踩下制动总阀12内置的制动踏板，制动总阀12内置的制动踏板位移传感器将制动踏板开度PWM信号通过DS2202信号采集板卡传输至dSPACE工控机32中，dSPACE工控机32根据处理后得到的制动踏板开度信息判断当前车辆状态为常规制动工况或紧急制动工况；

当车辆状态被判断为常规制动工况时，由dSPACE工控机32中的常规复合制动控制策略计算出前轴目标气压制动力、后轴目标气压制动力和目标电机制动力，然后dSPACE工控机32根据得到的前轴目标气压制动力和后轴目标气压制动力，分别向前桥双通道模块37和后桥双通道模块24发送控制信号，分别控制打开前桥双通道模块37的左增压阀、左减压阀、右增压阀和右减压阀的开度及打开时间，以及后桥双通道模块24的左增压阀、左减压阀、右增压阀和右减压阀的开度及打开时间，此时，由气源组件输出并供至前桥双通道模块37的高压气体分别经前桥双通道模块37的左侧出气口和前桥双通道模块37的右出气口输出并分别达到车辆的左后轮制动气室21和右后轮制动气室25，由气源组件输出并供至后桥双通道模块24的高压气体分别经后桥双通道模块24的左侧出气口和后桥双通道模块24的右侧出气口输出并分别达到车辆的左前轮制动气室45和右前轮制动气室42，这时左后轮制动气室压力传感器22、右后轮制动气室压力传感器26、右前轮制动气室压力传感器43和左前轮制动气室压力传感器46分别采集各对应制动气室的气体压力信号，并经DS2202信号采集板卡信号处理转化为实际压力值输入到Trucksim软件中的整车模型中；此外，dSPACE工控机32中的常规复合制动控制策略将会向车辆的驱动电机发送信号进行再生制动，产生的制动力直接输入到Trucksim软件中的整车模型当中，同时，将车辆的驱动电机与电池状态信息以及各车轮制动气室压力传感器反馈的实时压力信息发送到dSPACE工控机32中，根据常规复合制动控制策略对前后轴气压制动力和电机制动力进行实时修正，然后再将修正后的制动力作用于Trucksim软件中的整车模型之中，从而实现对整个制动***的闭环控制；

当车辆状态被判断为紧急制动工况时，驱动电机再生制动退出，dSPACE工控机32根据紧急制动控制策略得到各车轮所需的目标气压制动力，dSPACE工控机32通过DS2211信号发送板卡向前桥双通道模块37和后桥双通道模块24发送控制信号，控制前桥双通道模块37的增压阀和后桥双通道模块24的增压阀打开，高压制动气体经过前桥双通道模块37和后桥双通道模块24后分别进入左后轮制动气室21、右后轮制动气室25、右前轮制动气室42、左前轮制动气室45，左后轮制动气室压力传感器22、右后轮制动气室压力传感器26、右前轮制动气室压力传感器43和左前轮制动气室压力传感器46分别采集对应制动气室的气体压力信号并输入到DS2202信号采集板卡，经过DS2202信号采集板卡信号转化处理后将气体压力信号转化为气室压力的实际值并输入到Trucksim软件中的整车模型中，使整车的状态发生改变，同时，Trucksim软件中的整车模型中的各个车轮的转速信息通过dSPACE工控机32发送给对应的车轮轮速模拟电机控制器，各个车轮的轮速模拟电机模拟出对应车轮的实际转速，并通过相应的车轮轮速传感器对对应车轮的轮速进行采集并输入给DS2202信号采集板卡进行信号转化处理，将处理后得到的实际轮速输入到dSPACE工控机32来计算各个车轮的滑移率，根据各车轮滑移率的变化对各车轮的制动力进行实时修正，最后将修正后的制动力反馈给整车模型，反复进行上述循环过程以保证各个车轮的滑移率处于最佳滑移率范围，以最大限度地利用地面制动力；

3、转向测试：

如图1和图2所示，在进行转向测试时，试验人员转动方向盘8，方向盘转角传感器34采集到方向盘转角PWM信号，并将采集到的方向盘转角PWM信号通过DS2202信号采集板卡传输给dSPACE工控机32中，dSPACE工控机32根据接收到的方向盘转角PWM信号判断驾驶员的转向操作意图，并估算出理想的车辆横摆角速度和侧向加速度，同时Trucksim软件中的整车模型接收到方向盘转角PWM信号，实现整车模型的转向，并将整车模型的横摆角速度和侧向加速度与估算值进行比较，当两者误差超过设定的阈值时，dSPACE工控机32按照相应的控制逻辑对制动***进行操作实现制动；

以车辆右转时发生转向不足为例，当dSPACE工控机32识别出车辆右转转向不足时，首先对实时车速进行判断，如果此时车速小于50km/h，则dSPACE工控机32根据dSPACE工控机32中的ESC控制策略向后桥双通道模块24的右增压阀发出控制信号，通过驱动模块31控制后桥双通道模块24的右增压阀打开，从气源组件产生的高压气体依次通过后桥双通道模块24的右高压进气口、右增压阀和后桥双通道模块24的右侧出气口进入右后轮制动气室25，右后轮制动气室压力传感器26将压力信号输入给Trucksim软件中的整车模型中，使右后轮产生制动力，整车获得向内的横摆力矩；如果此时车速大于50km/h，则dSPACE工控机32控制减小驱动电机的输出力矩，使得驱动车轮的制动力增加，同时右后车轮按照前述过程产生常规制动力，在dSPACE工控机32中计算出两者产生的总制动力并传输给Trucksim软件中的整车模型，使得整车产生内侧横摆力矩，减少不足转向，此过程中，车轮转速由Trucksim软件中的整车模型向各车轮轮速模拟电机控制器发送信号并转化为对应车轮齿圈的转动，由各个车轮轮速传感器向dSPACE工控机32发送实时的轮速信号并经过信号处理得到实际车速发送给dSPACE工控机32进行相应的车辆状态判断，并将整车模型的车辆横摆角速度和侧向加速度与理想的车辆横摆角速度和侧向加速度进行比较，反复进行上述过程以保证车辆运行状态与理想运行状态一致，并保持车辆稳定行驶。

Claims (6)

1.一种线控气压制动硬件在环测试平台，由气源组件、电控制动***、传统制动组件、轮速模拟组件、驾驶操纵组件和上位机(33)组成，其特征在于：

所述气源组件输出空气分别经前轴制动储气筒(5)、后轴制动储气筒(6)和驻车制动储气筒(7)输出；

所述电控制动***由dSPACE工控机(32)、驱动模块(31)、制动总阀(12)、前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)组成，所述前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)均由两组分别与两侧车轮相对应的增压阀、减压阀和备压阀组成，所述前桥双通道模块(37)通过制动总阀(12)连接在前轴制动储气筒(5)和两个前轮对应的制动气室之间，以实现控制前轴两车轮相对独立制动，所述后桥双通道模块(24)通过制动总阀(12)连接在后轴制动储气筒(6)和两个后轮对应的制动气室之间，以实现控制后轴两车轮相对独立制动，dSPACE工控机(32)通过驱动模块(31)控制前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)内阀体动作，以实现对车辆四个车轮的制动力进行独立控制；

所述传统制动组件由驻车制动阀(14)、继动阀(15)、与四个车轮相对应的四组制动装置以及连接阀组成，其中制动装置分别由制动器、制动气室和制动气室压力传感器依次连接组成；

所述轮速模拟组件由四个车轮相对应的轮速模拟单元组成，轮速模拟单元组成由轮速模拟电机、与轮速模拟电机同轴安装的齿圈以及安装在电机支架上且位置与正对着齿圈的轮速传感器组成；

所述驾驶操纵组件由方向盘(8)、方向盘转角传感器(34)、加速踏板(36)和加速踏板位移传感器(35)组成；

所述上位机(33)与dSPACE工控机(32)双向通信连接，上位机(33)向dSPACE工控机(32)下载模型，dSPACE工控机(32)向上位机(33)反馈车辆的实时信息。

2.如权利要求1所述一种线控气压制动硬件在环测试平台，其特征在于：

前桥双通道模块(37)中，左增压阀对应连接前桥双通道模块(37)的左高压进气口，右增压阀对应连接前桥双通道模块(37)的右高压进气口，前桥双通道模块(37)的左增压阀和右增压阀分别通过前桥模块三通阀(9)与前轴制动储气筒(5)气路连接；

前桥双通道模块(37)中，左减压阀对应连接前桥双通道模块(37)的左侧出气口，前桥双通道模块(37)的左侧出气口与左前轮制动气室(45)气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，右减压阀对应连接前桥双通道模块(37)的右侧出气口，前桥双通道模块(37)的右侧出气口与右前轮制动气室(42)气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制；

前桥双通道模块(37)的左备压阀和右备压阀分别对应连接前桥双通道模块(37)的备压口，前桥双通道模块(37)的备压口与制动总阀(12)气路连接；

后桥双通道模块(24)中，左增压阀对应连接后桥双通道模块(24)的左高压进气口，右增压阀对应连接后桥双通道模块(24)的右高压进气口，后桥双通道模块(24)中的左增压阀和右增压阀分别通过后桥模块三通阀(16)与后轴制动储气筒(6)气路连接；

后桥双通道模块(24)中，左减压阀对应连接后桥双通道模块(24)的左侧出气口，后桥双通道模块(24)的左侧出气口与左后轮制动气室(21)气路连接实现对车辆左前轮制动力的独立控制，右减压阀对应连接后桥双通道模块(24)的右侧出气口，后桥双通道模块(24)的右侧出气口与右后轮制动气室(25)气路连接实现对车辆右前轮制动力的独立控制；

后桥双通道模块(24)的左备压和右备压阀分别对应连接后桥双通道模块(24)的备压口，后桥双通道模块(24)的备压口与制动总阀(12)气路连接；

前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)中的备压阀为常开电磁阀，以控制制动总阀(12)与前桥双通道模块(37)或后桥双通道模块(24)之间气路的联通或切断。

3.如权利要求1所述一种线控气压制动硬件在环测试平台，其特征在于：

驻车制动储气筒(7)通过第一三通阀(13)分别与驻车制动阀(14)和继动阀(15)气路连接，继动阀(15)通过驻车三通阀(23)分别与左后轮和右后轮对应的制动气室气路连接，左后轮和右后轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了驻车制动回路；

后轴制动储气筒(6)通过第二三通阀(11)分别与后桥模块三通阀(16)和制动总阀(12)上进气口气路连接，后桥模块三通阀(16)分别与后桥双通道模块(24)的左高压进气口和右高压进气口气路连接，制动总阀(12)的上出气口与后桥双通道模块(24)的备压口气路连接，后桥双通道模块(24)的左侧出气口和右侧出气口分别与左后轮和右后轮对应的制动气室气路连接，左后轮和右后轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了后轴制动回路；

前轴制动储气筒(5)通过第三三通阀(10)分别与前桥模块三通阀(9)和制动总阀(12)下进气口气路连接，前桥模块三通阀(9)分别与前桥双通道模块(37)的左高压进气口和右高压进气口气路连接，制动总阀(12)的下出气口与前桥双通道模块(37)的备压口气路连接，前桥双通道模块(37)的左侧出气口和右侧出气口分别与左前轮和右前轮对应的制动气室气路连接，左前轮和右前轮的制动气室分别连接相应的制动器，上述气路连接方式构成了前轴制动回路。

4.如权利要求1所述一种线控气压制动硬件在环测试平台，其特征在于：

所述上位机(33)由PC机、PCMCIA转接卡、DS815总线板卡和RJ45接线线缆连接器组成；

所述PC机由显示器与主机组成，显示器与主机之间通过VGA线连接；

所述DS815总线板卡通过PCMCIA转接卡与主机的主板上的PCI口连接，DS815总线板卡与RJ45接线线缆连接器连接，RJ45线缆连接器的网线端口通过交叉网线与dSPACE工控机(32)中的DS814总线板卡连接，所述PC机的主机中装有模型，PC机的显示器实时显示车辆的实时信息。

5.如权利要求1所述一种线控气压制动硬件在环测试平台，其特征在于：

所述dSPACE工控机(32)中安装有DS814总线板卡、DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡、DS2202信号采集板卡以及DB50板卡；

DS1005控制板卡、DS2211信号发送板卡和DS2202信号采集板卡之间通过dSPACE工控机(32)的内部总线连接；

DS2202信号采集板卡接口P1与适配器转接线的转接头连接，适配器转接线将DS2202信号采集板卡的接口P1分为P1A接口与P1B接口两部分，P1A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P1B接口为拓展I/O预留端口；

DS2211信号发送板卡接口P2与适配器转接线的转接头连接，所述适配器转接线将DS2211信号发送板卡的接口P2分为P2A接口与P2B接口两部分，P2A接口的母头与DB50板卡的母头通过线束两端的公头进行连接，P2B接口为拓展I/O预留端口；

DS2211信号发送板卡将信号传输至DB50板卡，通过导线将DB50板卡各引脚的信号分配至驱动模块(31)。

6.如权利要求5所述一种线控气压制动硬件在环测试平台，其特征在于：

所述驱动模块(31)由三块采用BTS724G芯片的驱动电路板组成，每块驱动电路板可提供(4)对I/O接口；

前桥双通道模块(37)的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第一驱动电路板的四个输出端口连接；

后桥双通道模块(24)的左增压阀、右增压阀、左减压阀和右减压阀的控制端口分别与第二驱动电路板的四个输出端口连接；

前桥双通道模块(37)的左备压阀、前桥双通道模块(37)的右备压阀、后桥双通道模块(24)的左备压阀和后桥双通道模块(24)的右备压阀控制端口分别与第三驱动电路板的四个输出端口连接；

所述驱动模块(31)将dSPACE工控机(32)传输来的PWM信号转换为(24)V的PWM信号，对所述前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)中各阀的开或闭进行控制，进而控制前桥双通道模块(37)和后桥双通道模块(24)各出气口的气体压力。