摘 要

商用车制动系统一直备受人们的关注，其是汽车安全行驶的重要保障。商用车制动系统刚出现时，以传统的气压制动为主，经过不断地发展和创新，到现在防抱死制动系统（ABS）已经成为各种车辆的基础配置，近几年随着人们对车辆安全性和舒适性的重视程度不断提高以及科技水平的不断进步，电子控制制动系统（Electronic Braking System，EBS）逐渐进入人们的视野，电子控制制动系统相较于传统的制动系统有着巨大的优势，他不仅能够有效的提高制动的安全性还能使整个制动过程更加舒适。国内商用车EBS的发展比较滞后，尚处于起步阶段，对其控制器的下线检测技术更是十分落后。为此本文以某系列商用车EBS控制器为研究对象，设计一套稳定可靠且经济高效的商用车EBS控制器下线测试设备。论文的主要研究工作如下：

（1）根据测试对象的特征，分析和确定商用车EBS控制器下线检测系统的功能需求并提出其性能指标；完成下线检测设备总体方案设计。

（2）根据提出的下线检测总体方案，进行下线检测实验台架的设计；对实验台架自动夹具模块、气动回路模块、显示器模块以及台架整体框架模块进行结构设计和尺寸设计；运用三维建模软件SolidWorks对设计好的实验台架进行建模，得到下线检测实验台架的三维模型。

（3）根据设计好的自动夹具气动回路以及相关的知识，建立气动回路各个模块的数学模型，并将各个模块模型组合起来，最终得到气缸活塞的运动模型；运用MATLAB/Simulink进行气动回路仿真模型建立，并通过仿真对参数进行优化，以达到效率高、能耗小的目的。

（4）通过对商用车EBS系统的分析，确定下线检测系统控制单元的功能需求；运用LabVIEW进行下线检测控制单元软件设计，并且运用NI数据采集卡完成信号的采集和输出，最终完成了下线检测系统控制单元设计。

本文设计的商用车EBS控制器下线测试系统符合汽车电子产品下线测试技术的最新发展趋势，研究工作可为EBS控制器及相关汽车电子产品的下线测试研究提供理论依据和技术基础。

关键词：EBS控制器；下线检测；结构设计；参数优化

Abstract

Commercial vehicle brake systems have always attracted people's attention. It is an important guarantee for the safe driving of cars When commercial vehicle brake systems first appeared, they were mainly based on traditional pneumatic brakes. At present, the anti-lock braking system (ABS) has become the basic configuration of various vehicles. Braking System (EBS) has gradually entered people's vision. The electronically controlled braking system has a huge advantage over the traditional braking system. It can make the braking process safer, in addition to making the entire braking process more comfortable. The development of EBS in domestic commercial vehicles is lagging behind, and it is still in its infancy, and the offline detection technology of its controllers is very backward. Therefore, this paper takes a series of commercial vehicle EBS controllers as the research object, and designs a stable, reliable and cost-effective commercial vehicle EBS controller offline test system. The main research work of the thesis is as follows:

(1) According to the characteristics of the test object and the project survey results, analyze and determine the functional requirements of the commercial vehicle EBS controller offline detection system and propose its performance indicators; according to the functional requirements and the offline detection mechanism, the offline workflow Reasonable planning, and finally completed the overall scheme design of the offline detection device.

(2) Design the test bench for offline testing according to the overall plan for offline testing; determine the various components required by calculation, and lay out the reasonable layout of each component; use 3D modeling software SolidWorks to The designed experimental bench is modeled, and the model of the offline test bench is obtained.

(3) According to the designed automatic fixture pneumatic circuit and related knowledge, Build the mathematical model of each module of the pneumatic circuit, and combine the models of each module to finally obtain the motion model of the cylinder piston; Build MATLAB / Simulink pneumatic circuit simulation model, to determine the impact on the automatic fixture response speed and pneumatic circuit consumption Influencing factors of air volume, and optimization of parameters through simulation to achieve the purpose of high efficiency and low energy consumption.

(4) Through the analysis of the EBS system of commercial vehicles, Determine the work that the control unit of the offline test equipment should be able to complete; Use LabVIEW to design the software of the offline detection control unit, and use the data acquisition card to complete the signal collection and output, and finally complete the design of the control unit of the offline detection system.

The commercial vehicle EBS controller off-line test system designed in this paper conforms to the latest development trend of off-line test technology of automotive electronic products. This research work can help the EBS controller and related automotive electronic products off-line testing.

Key Words：Electronic brake system controller; offline test; structural design; parameter optimization

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文的研究背景与研究对象 1

1.1.1 论文的研究背景 1

1.1.2 论文的研究对象 2

1.2 论文的研究现状 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2 国外研究现状 3

1.3 论文的研究目的及意义 4

1.4 论文主要研究内容 4

第2章 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备需求分析与总体方案设计 6

2.1 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备需求分析 6

2.1.1 商用车气压式EBS系统工作原理介绍 6

2.1.2 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备功能需求分析 7

2.2 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备总体方案设计 8

2.2.1 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备工作机理 8

2.2.2 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备总体方案设计 9

2.3 本章小结 10

第3章 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备结构设计与三维模型建立 11

3.1 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备自动夹具结构设计 11

3.2 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备自动夹具气动回路设计及元器件选型 12

3.2.1 自动夹具及气动回路设计 12

3.2.2 自动夹具气动回路元器件选型 14

3.3 商用车气压式EBS系统控制器下线检测设备三维模型建立 15

3.4 本章小结 16

第4章 基于MATLAB/Simulink的自动夹具气动回路建模仿真及参数优化 17

4.1 自动夹具推送气缸气动回路数学模型建立 17

4.1.1 自动夹具推送气缸冲程气动回路数学模型建立 17

4.1.2 自动夹具推送气缸回程气动回路数学模型建立 21

4.2 自动夹具推送气缸气动回路MATLAB/Simulink仿真模型建立 23

4.3 自动夹具推送气缸气动回路性能影响因素分析及参数优化 25

4.4 本章小结 27

第5章 基于LabVIEW的商用车气压式EBS系统控制器下线检测系统控制单元设计 28

5.1 商用车气压式EBS系统控制器下线检测系统控制单元功能分析 28

5.2 商用车气压式EBS系统控制器下线检测系统控制单元设计 28

5.2.1 下线检测系统控制单元信号输出模块设计 28

5.2.2 下线检测系统控制单元软件模块设计 29

5.3 本章小结 33

第6章 全文总结和展望 34

6.1 论文工作总结 34

6.2 论文工作展望 34

参考文献 36

附录A 38

致 谢 43

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景与研究对象

1.1.1 论文的研究背景

近几年，公路运输在整个运输业中的占比越来越大，公路运输以其价格低廉，方便快捷的优势迅速崛起，成为交通运输业中重要的一部分，商用车作为公路运输的主要工具开始发挥着越来越重要的作用，另一方面近几年来商用车的数量急剧增加，导致交通事故也越来越多，因此人们越来越重视商用车行驶的安全性。为了改善商用车的制动效果，提高制动的舒适性和安全性，人们发明了电子控制制动系统（EBS），它是以防抱死制动系统(ABS)为基础，通过不断改进和创新而发展起来的一项新兴技术，其包含了防抱死制动系统（ABS）与防滑系统（ASR）的相关功能^[1]，同时又增加了一系列新功能。

目前车辆安装防抱死制动系统在国内有明确的要求，ABS是在商用车紧急刹车时发挥作用，避免转动中的车轮突然抱死，同时通过整个系统的协同作用实时调节车轮滑移率，使商用车在不失去转向能力以及不发生甩尾和失控的前提下以最快的速度驻车，但是ABS在平时车轮没有抱死的情况下并不能发挥作用。EBS的优势之处在于，无论是常规制动还是紧急制动其都能发挥作用，它可以根据路面状况、商用车的载荷以及制动衬片磨损状态等来合理分配制动力，这样不仅可以增加制动的安全性和舒适性，而且可以使衬片均匀磨损，方便车轮同时维护，大大减小了维护成本，同时商用车EBS与传统的气压制动方式不同，它采用电控气压的制动方式，这使得制动系统的响应更快速，大大缩短制动时间，有效的保证了在有限的时间内快速制动。商用车EBS必定会因为其强大的制动性能而被广泛应用，所以对其进行研究具有十分重要的意义。