专利名称：用滑移率评价abs控制水平的试验方法
技术领域：
本发明是关于评价ABS控制水平的试验方法，特别涉及一种用滑移率评价ABS控制水平的试验方法。
背景技术：
汽车在运动过程中，车轮的运动是由水平运动和旋转运动组合而成的。当水平运动和旋转运动恰好达到协调时，车轮做纯滚动。这种情况比较少见，大多数情况下车轮的水平运动和旋转运动是不协调的。当车辆正常行驶或加速时，车轮的旋转运动增强，车轮相对地面产生向后的滑转，从而产生向前的驱动力。当车辆制动时，车轮的旋转运动减弱，车轮相对地面产生向前的滑移，从而产生向后的制动力。ABS是防抱死制动系统，是汽车安全装备，其主要是通过提高制动稳定性和制动过程中的方向可控性来提高车辆安全性的。所以对ABS的控制水平进行评价显得极为重要。评价制动过程中ABS的控制能力，主要是看通过ABS的调节，车辆在制动过程中的姿态稳定性和方向可控性。
目前国内外评价ABS的控制水平采用的试验方法，需要分别测量车速-时间曲线和各车轮轮速-时间曲线，由于车速和轮速与各车轮的附着状态没有直接的关系，所以需要试验人员对测得的试验数据进行分析判断后，对ABS的控制能力进行评价。这种方法采用间接评价方式，试验结果的直观性很差。
采用传统方式对ABS作用过程进行测试，通过各车轮轮速的变化判断ABS的作用情况。从各车轮轮速的变化可以推断在制动过程中ABS发生了调节作用，但由于车速和轮速与各车轮的附着状态没有直接关系，所以试验结果无法对任一时刻各车轮的附着状态进行描述，从而无法对制动过程中ABS的控制水平进行分析评价。
此外，按GB/T 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》的有关规定，还要对ABS作用过程中的附着系数利用率进行测试。而附着系数利用率测试的核心是获取单轴最大制动强度。按GB/T 13594-2003的定义，单轴最大制动强度为Zmax=0.566tm]]>式中Zmax为最大制动强度；tm为最短时间，在制动过程中，车速从40km/h降到20km/h经历的最短时间tmin或tmin和1.05tmin之间的3个测量值的平均值。
在进行单轴最大制动强度试验时，当车速在40km/h至20km/h之间时，防抱系统应脱开或不工作，每次试验时仅对被测试车轴进行制动，并且应保持制动踏板力不变。
传统的试验方法在进行单轴最大制动强度测试时，主要采用以下三种方法(1)全面试验法通过逐次增加制动管路压力进行多次试验，对测试结果进行比较后确定最大制动强度。这种方法从理论上讲，只要测试点足够密集(压力增量足够小)，就一定能找到最大制动强度。但在实际操作时，若测试点过于密集，由于制动器温度的变化，可能导致试验结果不确定。此外，试验时需要严格控制每次测试时外界条件的一致性，如路况、风速等。试验次数过多将会增加试验的难度。但若测试点过于稀少，则可能导致测试值与实际值偏差较大。这种方法的测试精度取决于试验人员的经验。
(2)临界点法改变制动力的大小进行多次试验，通过监测车轮转速，确定车轮抱死临界点，以车轮处于抱死临界状态时测出制动强度作为最大制动强度。试验结果表明，只有当车辆在松软的地面上制动时，其纵向附着系数的最大值才位于车轮抱死临界点，而GB/T 13594-2003规定的ABS试验路面，无论是高附着路面还是低附着路面，均为硬路面。因此，用这种方法求得的制动强度与最大制动强度有较大偏差，同时这种方法本身也存在着明显的理论缺陷。
(3)ABS判别法通过ECU的测试口监测ABS的作用情况，确定ABS开始工作的时刻，求出对应的制动强度。不同ABS系统的控制方式和控制精度各不相同，而这种方法对ABS有明显的依赖性。下面就一般情况对这种方法进行分析。不论采用那种控制方式，只要ABS判断出车轮有抱死倾向，ECU就会发出相应的指令对制动力进行调整，即ABS系统开始工作。详细分析制动过程可知，制动开始以后，随着制动力的增加，车轮角减速度的绝对值增加，同时伴随着车轮滑移率的上升。当车轮角减速度或滑移率达到某一特定值以后(与ABS的控制方式有关)，ABS系统开始对制动力进行调节以避免出现车轮抱死。因此这种方法具有诸多的不确定性。此外，试验的测试对象为ABS系统，若依靠ABS进行判别，则显得逻辑上不够严谨。
综上所述，采用传统的试验方法进行ABS性能测试，无论是制动过程描述，还是附着系数利用率的测试均存在明显的理论缺陷，试验结果的直观性很差，因此，很难获得对ABS控制水平准确的评价结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺欠，提供一种用滑移率评价ABS控制水平的试验方法，来评价制动过程中ABS的控制能力。评价ABS控制水平，主要是看通过ABS的调节，车辆在制动过程中的姿态稳定性和方向可控性。用滑移率描述ABS控制过程的试验方法，可以达到更科学、直观、准确的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，用滑移率评价ABS控制水平的试验方法，首先测取各种车辆制动过程中各车轮的滑移率——车速曲线和滑移率——时间曲线，然后，将上述曲线与试验路面的附着系数——滑移率曲线进行对比，可以得到任一时刻各车轮的附着状况，从而对ABS的调节水平进行直接评价。
本发明的有益效果是采用本方法对各种类型的车辆进行了大量的ABS试验，试验结果充分证实了该试验方法的科学性和准确性。车辆的稳定性和方向可控均由车轮的附着状态决定，因此只要找到制动过程中任一时刻车轮的附着状态，即可对ABS的控制水平进行描述。理论分析与研究表明，车轮的附着系数与滑移率有确定的对应关系，所以通过滑移率可以对ABS的控制水平进行直接评价。
图1为附着系数与滑移率的关系曲线。
图2为采用本发明的试验方法对某一车辆进行测试的前轴(左、右轮)滑移率-时间曲线实例。
图3为某一M1类车型制动强度试验的前轴(左、右轮)实测滑移率——时间曲线。
图中1横向附着系数2纵向附着系数Φ附着系数 S滑移率具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明通过理论分析和对国内外目前采用的ABS试验方法进行分析研究，提出用制动过程中各车轮的滑移率变化描述ABS控制过程的试验方法。首先测得车辆制动过程中各车轮的滑移率——车速曲线和滑移率——时间曲线，然后将上述曲线与试验路面的附着系数——滑移率曲线进行对比，可以直接获得任一时刻各车轮的附着状况，从而对ABS的调节水平进行直接评价。因为附着系数是评价车轮附着状态的重要参数，而附着系数与滑移率密切相关，所以通过滑移率——车速曲线和滑移率——时间曲线与附着系数——滑移率曲线进行比较，可以对ABS的调节水平进行直接评价。
图1为附着系数与滑移率的关系曲线。从图中可以看到，随着滑移率的变化，附着系数是变化的。图中的阴影部分是理论上ABS的控制目标区域。之所以将该区域确定为ABS的控制目标区域，是因为在该区域内纵向附着系数和横向附着系数同时处于比较高的水平。与纵向附着系数相对应的是制动强度，与横向附着系数对应的是制动稳定性和制动过程中的方向可控性。从图中可以看出，即使ABS能够把整个制动过程控制在理想区域内，此时的纵向附着系数加权值也不比车轮抱死时高多少。所以通过ABS的作用来缩短制动距离不会有明显效果。但是如果ABS能够把整个制动过程控制在理想区域内，与车轮抱死时相比，横向附着系数的差距是很大的。也就是说，装备ABS在提高制动稳定性和制动过程中的方向可控性方面可以大有作为。
图2为采用本发明的试验方法对某一车辆进行测试的前轴(左、右轮)滑移率-时间曲线实例。其中图2-1为高附着路面，图2-2为低附着路面，图2-3为对接路面(从低附着路面到高附着路面)。对比图1，可以很容易找出制动过程中任一时刻各车轮附着系数的数值，从而直接评价各次试验时制动过程中任一时刻ABS的控制水平。
用滑移率变化直接描述ABS控制过程的试验方法在求解附着系数利用率时也同样比传统的试验方法具有明显的技术优势。
由图1可以看出，对于特定的路面，纵向附着系数与滑移率有明确的对应关系。按GB/T 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》附录D的规定，试验场在试验开始之前提供试验路面的附着系数的详细资料，其中包括附着系数——滑移率曲线。从该曲线上可以确定附着系数最大值对应的滑移率。在试验过程中，通过监测滑移率，找出与附着系数最大值对应的制动强度，从而求出附着系数利用率。
图3-1和图3-2为某M1类车型两次制动强度试验的前轴(左、右轮)实测滑移率——时间曲线。两次试验测得的tm值分别为t1＝1.997秒，t2＝0.859秒。
比较多次试验结果后可以确定t2即为所求的最大制动强度对应的t值。由于目前国内的试验场均不能提供试验路面的附着系数——滑移率曲线，所以在初次进行制动强度试验时，按照本方法无法直接确定最大制动强度。但初次制动强度试验后，即可根据其试验结果确定附着系数最大值对应的滑移率值。在以后的试验中，可根据该滑移率值判定某次试验测得的制动强度是否为最大制动强度。如果试验场能够提供试验路面的附着系数——滑移率曲线，则可根据该曲线提供的附着系数最大值对应的滑移率值判定试验结果是否为所求的最大制动强度对应的t值。
从前面的分析可以看出，与传统的试验方法相比，用滑移率变化直接描述ABS控制过程的试验方法，无论在评价车辆的动态制动过程还是求解附着系数利用率方面，均具有明显的科学性和准确性。
权利要求
1.一种用滑移率评价ABS控制水平的试验方法，其特征是，首先测取各种车辆制动过程中各车轮的滑移率——车速曲线和滑移率——时间曲线，然后，将上述曲线与试验路面的附着系数——滑移率曲线进行对比后，可以得到任一时刻各车轮的附着状况，从而对ABS的调节水平进行直接评价。
全文摘要
本发明公开了一种用滑移率评价ABS控制水平的试验方法，首先测取各种车辆制动过程中各车轮的滑移率——车速曲线和滑移率——时间曲线，然后，将上述曲线与试验路面的附着系数——滑移率曲线进行对比，可得到任一时刻各车轮的附着状况，而对ABS的控制水平进行直接评价。通过对各种类型的车辆进行大量的ABS试验，结果证实用滑移率描述ABS控制过程的试验方法更科学、直观、准确。车辆的稳定性和方向可控性均由车轮的附着状态决定，因此只要找到制动过程中任一时刻车轮的附着状态，即可对ABS的控制水平进行描述。理论分析与实践研究表明，车轮的附着系数与滑移率有确定的对应关系，所以通过滑移率可以对ABS的控制水平进行直接评价。
文档编号G01L5/28GK1645085SQ20051001313
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月24日 优先权日2005年1月24日
发明者刘地 申请人:中国汽车技术研究中心