专利名称：汽车防抱制动仿真系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于研究汽车防抱制动过程的仿真系统，本仿真系统通过模 拟汽车和ABS专用试验场的各种路面情况，进而对汽车防抱制动系统的各项性能参数进行 测试。
背景技术：
汽车防抱制动系统，即汽车ABS (Anti-lock Braking System)，是一种在汽车制动 时具有防滑、防锁死作用的安全控制系统。在进行汽车防抱制动系统的性能测试实验时，需 要将安装了防抱制动系统的汽车依次在有高附着、低附着、对接、对开等路面进行测试，而 这样齐全的路面只有ABS专用试验场才具备，如果把汽车防抱制动系统研究过程的所有试 验都放在ABS专用试验场上进行，所需的费用是相当昂贵的，而且要花费大量的人力和时 间。鉴于实物试验的难度太大，目前国内外都通过系统仿真来对汽车防抱制动系统进 行研究。如德国dSPACE公司的“硬件在回路仿真(HIL) ”，它是采用真实的E⑶(Electronic Control Unit,电子控制单元)，道路和汽车由计算机进行模拟，但是这种系统价格非常昂 贵，难以被广泛运用。又如上海西宇信息科技有限公司使用的“汽车动力学ABS半实物半物 理实时仿真系统”，它采用了真实的汽车制动系统和真实的ECU部件，只是道路和汽车上除 制动系统以外的部分由计算机进行模拟。这种仿真系统中由于包含有真实的制动系统，因 此在仿真不同车型时，需要更换相应的制动系统和汽车ABS压力调节器，这使得操作变得 复杂，而且它的体积较大，成本也较高。

实用新型内容针对现有技术中的上述不足，本实用新型的主要目的是解决目前用于测试汽车 ABS性能的仿真系统成本太高、导致价格昂贵的问题，而介绍一种结构简单、成本较低，而且 操作简便的汽车防抱制动仿真系统。本实用新型的技术方案汽车防抱制动仿真系统，其特征在于，包括仿真模块和 ECU,所述仿真模块的输入与ECU的输出连接，所述ECU输出的控制信号经仿真模块模拟仿 真后反馈至E⑶的输入端形成闭环回路；所述仿真模块还通过双向通信接口与用于显示模 拟仿真结果的计算机连接。本实用新型仿真模块的核心是数字信号处理器(DSP)，在仿真模块的底层软件中 安装有道路及汽车动力学模型程序。运行时，工作人员通过计算机将仿真模型的启动信号 和仿真参数输入给仿真模块，仿真模块内的DSP根据模型仿真参数进行计算，并将运算结 果反馈到ECU的轮速输入端构成闭环。同时仿真模块还将模拟仿真的实时数据发送给计算 机，计算机通过仿真分析软件输出显示模拟仿真结果。相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果1、结构简单、成本低本实用新型的仿真系统只有ECU为汽车上的实体部件，汽车的制动系统以及各种路面情况均采用计算机进行模拟仿真，这样就使得整个系统大为的简 化，并且在仿真模块内采用的道路及汽车动力学模型和计算机内采用的仿真分析软件均为 自主研发，因此系统的制作成本相对于国外进口仿真系统而言明显降低。2、操作简便本实用新型的仿真系统由于硬件单元较少，因此整体结构比较简单， 体积也较小，便于携带和搬运，特别是操作时非常轻便，这有利于降低工作人员的操作难 度。3、仿真精度高、适用范围广本实用新型的仿真系统包含的车辆仿真参数非常全 面，而且还考虑了气压制动车辆带有电涡流缓速器以及液压制动车辆带有回油泵的情况， 它可以根据测试需求灵活调整各种参数的数值大小，这样使得模拟得到的汽车制动数据能 够精确反应出汽车制动时的实际运动轨迹，从而方便对汽车ABS的性能进行准确的判定； 同时本仿真系统中由于可以设置多达二十种的车型，而且测试不同车型时不用安装或更换 设备即可进行仿真，这不仅简化了操作，还使得仿真系统的适用范围更广。

图1为本实用新型仿真系统的结构框图；图2为本实用新型汽车运动过程仿真实例；图3为本实用新型汽车进行防抱制动的仿真实例；图4为本实用新型汽车进行防抱制动的刹车印迹仿真实例。图中，1-仿真模块，2-E⑶，3-计算机，4-可调直流稳压电源。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种汽车防抱制动仿真系统，包括仿真模块1和ECU2，所述仿真模块 1的输入与ECU 2(即电子控制单元)的输出连接，所述ECU 2输出的控制信号经仿真模块 1内的道路及汽车动力学模型模拟仿真后反馈至ECU 2的轮速输入端形成闭环回路；所述 仿真模块1还通过USB接口与用于显示模拟仿真结果的计算机3连接，在计算机3中安装 有用VB程序编写的仿真操作及分析软件，计算机3通过所述仿真操作及分析软件向仿真模 块输入仿真启动信号和仿真参数，同时又以图形曲线的方式实时显示仿真模块输出的仿真 数据。本实用新型的仿真系统考虑了大型气压制动车辆带有电涡流缓速器的情况，因此 当采用气压制动车型时，在闭环仿真中加入了缓速器控制代码；也考虑了液压制动车辆回 油泵的增压作用，因此当采用液压制动车型时，在闭环仿真中加入了回油泵电机的控制代 码。这样，当采用气压制动车型时，从E⑶输出的控制信号中就包含电磁阀控制代码和缓速 器控制代码；当采用液压制动车型时，从ECU输出的控制信号中就包含电磁阀控制代码和 回油泵电机的控制代码。本实用新型仿真模块的道路及汽车动力学模型中的仿真参数包括制动器类型、 车轮的滚动半径、车辆空载和满载的前后轴重、轴距、前轮距、后轮距、重心高度等，以上这 些仿真参数均由参数中的“车型”这一选项来完成，即每种“车型，，选项中均包含了以上各 种参数的数据，这样只需要选定“车型”的类型，即可完成以上参数的设定，这使车辆参数的输入就变得方便快捷。本实用新型中的车型包括:KLQ679UKLQ6820、CJQ6910、KLQ6109、XMQ6115、 XMQ6120、CKZ6120W、EQ-140、EQ6781LD、EQ1108、CQ4193T8F19G351、CQ4263T8F32G294、 BnBn (长安奔奔)、SC6350、XML6482、SLQ6503A、FD6390、ZK6460、EQ6380LF、YC670ICl，共 20
种可选，其中，前12种为气压制动车型，后8种为液压制动车型，每种车型中都包含了对应 的各种参数数据，而与每种车型对应的参数值则是根据汽车自身配置的性能参数设定。在计算机仿真操作及分析软件的参数设置界面上，还可以设置或选择如下参数类 型制动初速10 250Km/h连续可设置；轮胎道路附着系数均勻路面0.1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8,0. 9，共 9 种可选；对接路面高到低(0. 8 — 0. 2)、低到高(0. 2 — 0. 8)，共2种可选；对开路面左高右低(L0. 8-R0. 2)、左低右高(L0. 2-R0. 8)，共2种可选；载荷空载、满载，共2种可选；车辆转弯半径4111、5111、6111、8111、10111、15111、20111、25111、30111、40111、^ (直道)，共 11 种可 选；故障模式无故障、左前轮速信号不足、右前轮速信号不足、右后轮速信号不足、左 后轮速信号不足、左前电磁阀故障、右前电磁阀故障、右后电磁阀故障、左后电磁阀故障，共 9种可选。在计算机仿真操作及分析软件的界面上还设有《仿真数据文件名》、《左前轮速 VI》、《右前轮速V2》、《右后轮速V3》、《左后轮速V4》、《制动初速》、《制动距离》、《平均减速 度》、《制动时间》、《制动强度》的数据显示框；以及车速轮速代码刹车印迹缓 速器(或泵电机)的曲线显示控制按钮；在界面中部设有仿真操作按钮以及大面积 的图形显示框。在设计本实用新型的道路及汽车动力学模型程序时，本领域的技术人员只 需根据以上功能需求就能设计出符合要求的模型程序，即当各项功能参数确定后，本领域 的技术人员就一定能设计出本实用新型的模型程序。在测试前，先需要将各个设备连接，由于在仿真模块1上设有USB接口电路、RS232 接口电路以及多用E⑶插口，因此只需将计算机3与仿真模块1通过USB端口或RS232端 口相连，ECU 2的输入和输出端分别与仿真模块1通过多用插口相连即可，同时由可调直流 稳压电源4为仿真模块1和ECU 2供电，并视ECU 2的电压要求而进行调节。然后启动计 算机3内的仿真操作及分析软件，在操作界面上根据ECU所适合的车辆在车型选项中选 择一种对应的车型；然后，在制动初速选项中选择或输入一个10 250Km/h的数值；接 着，在附着系数选项中选择一个0. 1 0.9的附着系数；在载荷选项中选择空载或满 载(默认为空载)；在转弯半径选项中选择⑴或4 40m的一个数值(默认值为⑴)；在故障模式选项中选择无故障或其中的一种故障(默认为无故障)。完成上述仿真参数和 仿真模式的输入后，用鼠标点击仿真操作按钮，系统仿真就开始了。参见图2，首先是汽车启动到所选的制动初速度Vtl的勻加速过程和到达Vtl后的 勻速运动的仿真，在界面上通过曲线图进行实时显示；然后，用鼠标点击仿真操作按钮， 就进行制动初速为Vtl的防抱制动过程仿真，如图3所示，图中的曲线分别是左前、右前、右后、左后4条轮速曲线以及1条车速曲线。图2和图3的实例选用的是车型为XMQ6115所 作的空载、高附着系数(0.8)仿真。仿真结果可以以文件方式存储，文件名是自动生成的， 用仿真当时的日期和时间冠以S而成，方便以后可调用仿真文件重现仿真结果。参见图4， 此时如果在仿真界面上用鼠标点击刹车印迹按钮，显示框中就会显示出刹车印迹的曲线 图形，通过对刹车印迹图形的观察、分析和对比，就能对汽车ABS的性能作出较为准确的判 断。在测试时，对于同一款车型，通过改变设定的参数大小，不仅可以检测汽车ABS在 不同路面情况下的性能，也可以通过测试结果与实际情况的对比，来判断仿真系统中的道 路及汽车动力学模型的设计是否合理、正确。本实用新型的仿真系统是一种较为先进的半硬件闭环仿真系统，系统中仅ECU是 真实的，而汽车及其制动系统以及行驶的路面都是虚拟的，因此它既能保证检测的精度，还 简化了检测设备，有利于降低成本，同时也更方便操作。
权利要求1.汽车防抱制动仿真系统，其特征在于，包括仿真模块(1)和ECUO)，所述仿真模块 (1)的输入与ECU(2)的输出连接，所述ECU(2)输出的控制信号经仿真模块(1)模拟仿真后 反馈至ECUQ)的输入端形成闭环回路；所述仿真模块(1)还通过双向通信接口与用于显示 模拟仿真结果的计算机C3)连接。
2.根据权利要求1所述的汽车防抱制动仿真系统，其特征在于，所述仿真模块(1)和计 算机⑶之间的双向通信接口为USB接口或RS232接口。
3.根据权利要求1所述的汽车防抱制动仿真系统，其特征在于，所述仿真模块(1)和 ECU(2)均由可调直流稳压电源(4)供电。
专利摘要汽车防抱制动仿真系统，包括仿真模块和ECU，所述仿真模块的输入与ECU的输出连接，所述ECU输出的控制信号经仿真模块模拟仿真后反馈至ECU的输入端形成闭环回路；所述仿真模块还通过双向通信接口与用于显示模拟仿真结果的计算机连接。本实用新型的仿真系统只有ECU为汽车上的实体部件，汽车的制动系统以及各种路面情况均采用计算机进行模拟仿真，因此具有结构简单、成本低的特点，而且它体积也较小，便于携带和搬运，操作非常简便。
文档编号G01M17/007GK201844927SQ20102054651
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者甘时勇, 董锴, 高永锡 申请人:重庆聚能汽车技术有限责任公司