车辆线控液压制动系统硬件在环试验台的制作方法

本发明涉及一种硬件在环仿真试验台，更确切地说，本发明涉及车辆线控液压制动系统硬件在环试验台。

背景技术：

随着汽车技术的提高以及电子技术在汽车领域的应用发展，智能化和电子化是汽车领域今后研究发展的趋势和方向，而具有快速响应特性、高效、节能的线控技术将逐渐取代传统技术应用到汽车的各个部分。线控液压制动系统能够明显的提高轮缸压力快速建压时的响应速度以及响应特性，在改善汽车动力学特性的同时提升汽车的行驶安全性以及操纵稳定性。线控制动系统目前已经成为国内外研究的热点和重点，国外的线控技术研究较为深入，且产品较为成熟，而国内也有多所高校和制动厂家虽然在线控制动构型和原理方面取得了进展，但在实际产品应用及硬件调试方面还有所欠缺。采用硬件在环试验台可以弥补线控制动产品在系统硬件调试以及动态响应特性测试方面的困难，同时降低产品研发的成本。在硬件试验的同时通过修正系统的参数，可以实现对实际线控制动产品优化、检测以及性能评价等多方面功能。

目前国内所研发的试验台的快速建压速度和检测精度都较低，尚未有高检测精度线控液压制动系统硬件在环试验台。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是为了满足社会需求，弥补现有试验台检测精度不足、快速建压速度过低、稳态误差过大的问题，提供了车辆线控液压制动系统硬件在环试验台。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台包括实时平台和线控液压制动系统；

所述的实时平台包括上位机与数据采集开发系统，上位机和数据采集开发系统采用16位phs总线连接。

所述的线控液压制动系统包括测试传感系统、实验台基体和制动系统执行机构。

所述的实验台基体包括支架平台、左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器和右后轮制动器。

所述的实验台基体通过其中的支架平台安装在地基上，左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器与右后轮制动器采用螺栓固定安装在支架平台中的中层支架的四角处，实时平台安装在实验台基体的右侧，测试传感系统和左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器与右后轮制动器之间采用制动硬管连接；测试传感系统和数据采集开发系统中的型号为ds2202的i/o板卡电线连接；制动系统执行机构安装在支架平台上，制动系统执行机构和测试传感系统之间采用制动硬管连接，制动系统执行机构与数据采集开发系统之间采用电线连接。

技术方案中所述的支架平台包括铝材支架与平台板。

所述的铝材支架为左右对称的长方体形框架，铝材支架包括底层支架、中层支架、顶层支架、4个结构相同的支撑柱、第一支柱与第二支柱；底层支架、中层支架、顶层支架为长、宽相等的矩形平面框架，4个结构相同的支撑柱竖直地安装在水平放置的底层支架四角处的顶端面上并采用螺栓连接，顶层支架放置在竖直放置的4结构相同的支撑柱的顶端面上并采用螺栓连接，中层支架放置在顶层支架与底层支架之间并和顶层支架与底层支架平行，中层支架和4结构相同的支撑柱之间采用螺栓连接；第一支柱与第二支柱安装在顶层支架的顶层第二横梁与中层支架的中层第二横梁之间并采用螺栓连接；所述的平台板为铁质实心的长方体结构件，平台板四角处设置有安装地脚螺栓的螺栓通孔；铝材支架通过其底层支架采用螺栓安装在平台板上。

技术方案中所述的顶层支架包含顶层第一横梁、顶层第二横梁、顶层第三横梁、顶层第一纵梁与顶层第二纵梁。顶层第一横梁的左右两端和顶层第一纵梁的前端、顶层第二纵梁的前端采用螺栓连接，顶层第三横梁的左右两端和顶层第一纵梁的后端、顶层第二纵梁的后端采用螺栓连接，顶层第二横梁的左右两端和顶层第一纵梁的中端、顶层第二纵梁的中端采用螺栓连接。

所述的中层支架包含中层第一横梁、中层第二横梁、中层第三横梁、中层第四横梁、中层第五横梁、中层第一纵梁、中层第二纵梁和位于中层第二横梁与中层第三横梁之间的中层第三纵梁。所述的中层第一横梁、中层第二横梁、中层第三横梁与中层第四横梁安装在中层第一纵梁、中层第二纵梁之间并采用螺栓固定连接，中层第一横梁、中层第二横梁、中层第三横梁与中层第四横梁相互平行并和中层第一纵梁、中层第二纵梁垂直，中层第五横梁安装在中层支架和顶层支架之间的2个结构相同的支撑柱上并采用螺栓固定连接，中层第五横梁与中层第四横梁相互平行；中层第三纵梁安装在中层第二横梁、中层第三横梁之间并采用螺栓固定连接，中层第三纵梁和中层第二横梁、中层第三横梁垂直。

所述的底层支架包括底层第一横梁、底层第二横梁、底层第一纵梁和底层第二纵梁；底层第一横梁、底层第二横梁安装在底层第一纵梁与底层第二纵梁的前端与后端之间组成矩形平面框架，底层第一横梁、底层第二横梁和底层第一纵梁与底层第二纵梁之间采用螺栓固定连接。

技术方案中所述的测试传感系统和左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器与右后轮制动器之间采用制动硬管连接是指:

所述的测试传感系统包含左前轮压力传感器、右前轮压力传感器、左后轮压力传感器、右后轮压力传感器、左前轮流量传感器、右前轮流量传感器、左后轮流量传感器与右后轮流量传感器；

所述的左前轮压力传感器的三通连接件的输出端和左前轮制动器的输入端采用制动硬管连接，右前轮压力传感器的三通连接件的输出端和右前轮制动器的输入端采用制动硬管连接，左后轮压力传感器的三通连接件的输出端和左后轮制动器的输入端采用制动硬管连接，右后轮压力传感器的三通连接件的输出端和右后轮制动器的输入端采用制动硬管连接，制动硬管和左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器与右后轮制动器之间采用螺纹连接。

所述的左前轮流量传感器的输出口与和左前轮压力传感器的三通连接件输入端采用制动硬管连接，右前轮流量传感器的输出口和右前轮压力传感器的三通连接件的输入端采用制动硬管连接，左后轮流量传感器的输出口和左后轮压力传感器的三通连接件输入端的输入端采用制动硬管连接，右后轮流量传感器的输出口和右后轮压力传感器的三通连接件的输入端采用制动硬管连接。

技术方案中所述的测试传感系统和数据采集开发系统中的型号为ds2202的i/o板卡电线连接是指：

所述的测试传感系统包括左前轮压力传感器、右前轮压力传感器、左后轮压力传感器、右后轮压力传感器、左前轮流量传感器、右前轮流量传感器、左后轮流量传感器、右后轮流量传感器，蓄能器压力传感器与蓄能器流量传感器。

所述的左前轮压力传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第1a/d通道电线连接，右前轮压力传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第2a/d通道电线连接，左后轮压力传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第3a/d通道电线连接，右后轮压力传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第4a/d通道电线连接；左前轮流量传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第5a/d通道电线连接，右前轮流量传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第6a/d通道电线连接，左后轮流量传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第7a/d通道电线连接，右后轮流量传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第8a/d通道电线连接，蓄能器压力传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第9a/d通道电线连接，蓄能器流量传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第10a/d通道电线连接。

技术方案中所述的制动系统执行机构和测试传感系统之间采用制动硬管连接是指：

所述的测试传感系统包括左前轮流量传感器、右前轮流量传感器、左后轮流量传感器、右后轮流量传感器、蓄能器流量传感器与主缸压力传感器；

制动系统执行机构中的hcu阀体的第一输出油路口和左前轮流量传感器的输入端通过制动硬管连接，hcu阀体的第二输出油路口和右前轮流量传感器的输入端通过制动硬管连接，hcu阀体的第三输出油路口和左后轮流量传感器的输入端通过制动硬管连接，hcu阀体的第四输出油路口和右后轮流量传感器的输入端通过制动硬管连接；hcu阀体的第三输入油路口与蓄能器流量传感器的输出端之间采用制动硬管连接，主缸压力传感器采用三通连接件安装在制动系统执行机构中制动主缸的主缸前腔与hcu阀体的第一输入油路口之间的制动硬管上。

技术方案中所述的制动系统执行机构与数据采集开发系统之间采用电线连接是指：

所述的数据采集开发系统中的电磁阀驱动板的第1路输出口与hcu阀体第1输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第2路输出口与hcu阀体第2输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第3路输出口与hcu阀体第3输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第4路输出口与hcu阀体第4输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第5路输出口与hcu阀体第5输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第6路输出口与hcu阀体第6输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第7路输出口与hcu阀体第7输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第8路输出口与hcu阀体第8输入口通过电线连接，电磁阀驱动板的第9路输出口与hcu阀体第9输入口通过电线连接；所述的数据采集开发系统中的电机驱动器第2路接口和制动系统执行机构中的电机泵的信号输入口通过电线连接。

技术方案中所述的数据采集开发系统包括16位phs总线、电机驱动器、电磁阀驱动板、主机箱和数据采集板；所述的数据采集板包括型号为ds1006的处理板卡、型号为ds2202的i/o板卡、型号为ds2211的i/o板卡；

所述的型号为ds1006的处理板卡的第一输出口和主机箱的第三卡槽通过双绞线连接，型号为ds2202的i/o板卡的第二输出口和主机箱第一卡槽接口通过电线连接，型号为ds2211的i/o板卡的第三输出口和主机箱的第二卡槽接口通过电线连接；

所述的电机驱动器共有4路接口，电机驱动器第1路接口和型号为ds2211的i/o板卡的第10pwm通道通过电线连接；

所述的电磁阀驱动板共有9路pwm信号输入口，9路pwm信号输出口，1路电源接口，1路接地口；电磁阀驱动板的第1路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第1pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第2路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第2pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第3路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第3pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第4路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第4pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第5路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第5pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第6路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第6pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第7路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第7pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第8路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第8pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板的第9路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第9pwm通道通过电线连接。

技术方案中所述的制动系统执行机构包括hcu阀体、高压蓄能器、电机泵、油杯、踏板位移传感器、制动主缸与制动踏板。

所述的制动主缸为双腔制动主缸，主缸前腔设置有两个油路通道口；两个油路通道口分别和第一油路管道与第四油路管道的一端连接；第一油路管道的另一端和hcu阀体的第一输入油路口连接，第四油路管道的另一端和油杯的第二输入口连接；主缸后腔设置有两个油路通道口，两个油路通道口分别和第二油路通道和第三油路通道的一端连接；第二油路通道的另一端和hcu阀体的第二输入油路口连接，第三油路管道的另一端和油杯的第一输入口连接，hcu阀体的第三输入油路口与高压蓄能器的三通连接件的输出端之间采用制动硬管连接，高压蓄能器的三通连接件的输入端与电机泵的出液口之间采用制动硬管连接，电机泵的进液口和油杯的油杯输出口与hcu阀体的hcu排油口之间采用制动硬管连接，制动踏板与踏板位移传感器集成为一体，制动踏板与制动踏板支座通过铰链连接，踏板位移传感器的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第11a/d通道电线连接。

技术方案中所述的hcu阀体为立方体形集成式结构件，hcu阀体的内部共集成有4个高频信号控制的高速开关阀、4个开关信号控制的高速开关阀与2个切换阀，第一踏板感觉模拟器与第二踏板感觉模拟器集成在hcu阀体内部；hcu阀体上设置有第一输入油路口、第二输入油路口、第三输入油路口、第一输出油路口、第二输出油路口、第三输出油路口、第四输出油路口与hcu排油口，hcu阀体上的每个油口加工有内螺纹。

所述的hcu阀体的第一输入油路口和第一切换阀的入口端通过油路通道连接，第二输入油路口和第二切换阀的入口端通过油路通道连接，第一切换阀第一输出口和第一踏板感觉模拟器通过油路通道连接，第一切换阀第二输出口和第一进液阀、第二进液阀的入口端通过油路通道连接；第二切换阀的第一输出口和第二踏板感觉模拟器通过油路通道连接，第二切换阀第二输出口和第三进液阀、第四进液阀的输入口端通过油路通道连接；第一进液阀的输出口、第一出液阀的输入口和第三油路输出口通过油路通道连接，第二进液阀的输出口、第二出液阀的输入口和第一油路输出口通过油路通道连接，第三进液阀的输出口、第三出液阀的输入口和第四油路输出口通过油路通道连接，第四进液阀的输出口、第四出液阀的输入口和第二油路输出口通过油路通道连接，第三输入油路口和第一进液阀的输入口、第二进液阀的输入口、第三进液阀的输入口与第四进液阀的输入口通过油路通道连接；hcu排油口和第一出液阀、第二出液阀、第三出液阀与第四出液阀的输出口通过油路通道连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台实现了线控液压制动系统的硬件在环，为线控液压制动系统的硬件开发提供了有利条件，同时降低了线控液压制动系统的研发成本。在硬件在环仿真分析时，驾驶员及路面环境都是由计算机模拟实现，可实现复杂的路面环境设置，减少了人工成本，增加动态调整的灵活度。

2.本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台能够用于线控液压制动执行机构、控制系统及ecu的开发测试，以及设计方法、控制技术和样机测试研究，通过本试验台，能够进行在各种控制算法及不同路面工况下的电磁阀动态响应特性研究和轮缸增减压动态响应特性研究。

3.本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台在验证算法、电磁阀响应特性和轮缸增减压动态响应特性的同时，通过修正参数完成参数优化，能够实现对算法的动态调整，电磁阀等执行机构的实物参数修正及重新设计过程。

4.本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台能够用于acc/aeb/lka/abs/tcs/esc等工况的仿真分析，具有精确测量线控制动油液压力及流量供能，误差精度及系统误差低于千分之一，能够实现轮缸压力快速调节，快速建压10mpa建压时间小于170ms；精确控压精度小于0.08mpa。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台结构原理的示意框图；

图2是本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台中制动系统执行机构结构组成示意图；

图3是本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台中数据采集开发系统与上位机结构原理的示意框图；

图4是本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台中制动系统执行机构中hcu阀体内部结构图；

图5是本发明所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台中实验台基体中支架平台结构组成示意图；

图中：1.左前轮制动器，2.右前轮制动器，3.左后轮制动器，4.右后轮制动器，5.hcu阀体，6.高压蓄能器，7.电机泵，8.左前轮压力传感器，9.左前轮流量传感器，10.右前轮压力传感器，11.右前轮流量传感器，12.左后轮压力传感器，13.左后轮流量传感器，14.右后轮压力传感器，15.右后轮流量传感器，16.油杯，17.踏板位移传感器，18.制动主缸，19.制动踏板，20.电机驱动器，21.电磁阀驱动板，22.主机箱，23.数据采集板，24.上位机，25.蓄能器流量传感器，26.蓄能器压力传感器，27.主缸压力传感器，28.第一输出油路口，29.第二输出油路口，30.第三输入油路口，31.hcu排油口，32.第一输入油路口，33.第二输入油路口，34.第三输出油路口，35.第四输出油路口，36.第一油路管道，37.第二油路管道，38.第三油路管道，39.第四油路管道，40.主缸后腔，41.主缸前腔，42.油杯输出口，43.第一输入口，44.第二输入口，45.支架平台，46.第一进液阀，47.第二进液阀，48.第三进液阀，49.第四进液阀，50.第一出液阀，51.第二出液阀，52.第三进液阀，53.第四进液阀，54.第一切换阀，55.第二切换阀，56.第一踏板感觉模拟器，57第二踏板感觉模拟器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参考图1，本发明提供了一种车辆线控液压制动系统硬件在环试验台，所要解决的技术问题是保证试验台具有良好的实时性，能够实现在不同工况下的整车模型，控制算法模型、线控液压制动系统以及传感器信号之间的数据交互，并通过仿真分析等手段进行电磁阀响应特性和轮缸增减压阶段动态响应特性分析，还需保证试验台能够进行快速建压10mpa，建压时间小于170ms，精确控压精度小于0.08mpa。

为解决以上技术问题，本发明采用了matlab/simulink建立控制算法模型和整车模型，并将整车模型和控制算法模型传输到上位机中，通过s-function模块实现传感器模拟量信号、数字量信号和控制信号在处理板、i/o板、整车模型和算法模型之间的传递，采用基于matlab/simulink的dspace作为数据采集测试开发系统，用来接收、传递和处理传感器信号和控制信号。车辆线控液压制动系统硬件在环试验台主要包含实时平台和线控液压制动系统：

1.实时平台

所述的车辆线控液压制动系统硬件在环试验台的实时平台包括上位机24和数据采集开发系统。

1)上位机

功能要求：上位机24中安装有基于matlab/simulink的汽车动力学模型、控制算法模型、数据显示及处理模块和s-function接口模块。汽车动力学模型包含整车模型及道路模型，整车模型能够在仿真过程中向控制算法模型和数据采集测试开发系统提供轮速信号、横摆角速度信号、纵向加速度信号、横向加速度信号等车辆信息，可以用于研究纵向动力学(动力性、制动性)、垂向动力学(舒适性)，能够应用于整车动力学性能测试仿真，并通过设置驾驶员增加主动安全控制系统的驾驶员操纵行为，车辆环境道路模型能够模拟汽车行驶的各种工况，提供在仿真过程中不同的工况及道路需求。控制算法模型主要包含底层压力控制算法和abs/tcs/esc控制算法。数据显示及处理模块用于向操纵人员实时显示仿真过程中车辆的动态变化及参数传递情况，操纵人员能够通过数据显示及处理模块对实验过程中仿真步长及仿真参数等进行设置。s-function接口模块作为数据传递接口，传递上位机与数据采集开发系统间的信息，进行数据交互。

控制算法模型与s-function接口模块之间双向传递信息，汽车动力学模型与s-function接口模块之间双向传递信息，控制算法模型向数据显示及处理模块单向传递信息，车辆模型向数据显示及处理模块单向传递信息，s-function接口模块向数据显示及处理模块单向传递信息。

上位机24和数据采集开发系统中型号为ds2202的i/o板卡通过16位phs总线连接。

16位phs总线接口采用rs232接口定义，共有9个插针孔，上位机主板上对应接口为9芯插针式；phs总线第1插针孔与上位机主板第1接口即载波检测口连接，phs总线第2插针孔与上位机主板第2接口即接收数据口连接，phs总线第3插针孔与上位机主板第3接口即发送数据口连接，phs总线第4插针孔与上位机主板第4接口即数据终端口连接，phs总线第5插针孔与上位机主板第5接口即信号口连接，phs总线第6插针孔与上位机主板第6接口即数据储备口连接，phs总线第7插针孔与上位机主板第7接口即请求发送口连接，phs总线第8插针孔与上位机主板第8接口即清除发送口连接，phs总线第9插针孔与上位机主板第9接口即振铃提示口连接。

2)数据采集开发系统

功能要求：数据采集开发系统是线控液压制动系统硬件在环试验台的主要组成部分，通过与上位机24、电机驱动器20、电磁阀驱动板21进行数据交互，进行制动系统执行机构开发测试；支持abs、tcs、esc、acc、aeb仿真测试分析；能够进行hcu开发及硬件在环测试；能够与流量传感器及压力传感器匹配连接并进行数据的传递。能够接收来自传感器的信号和来自上位机中汽车动力学模型输出的信号，将收集的信息经过a/d转换、调制放大处理之后，向处理板卡传递。处理板卡将采集到的数字信号进行分析，对各种数据进行逻辑分析，识别驾驶员意图，计算出车速、参考滑移率以及估算路面附着系数，并通过操作人员预先存储控制算法得出结论，做出正确的判断，将控制信号通过d/a转换成模拟信号之后输出到外围电路即外部驱动系统中，控制电机的运转及开关阀的启闭从而实现线控液压制动系统的制动功能。

数据采集开发系统包括16位phs总线、电机驱动器20、电磁阀驱动板21、主机箱22与数据采集板23。

主机箱22用于承载数据采集板23所包含的处理板卡和i/o板卡，并完成处理板卡和i/o板卡之间的信息传递。主机箱22为长方体结构，主机箱22内设置有第一卡槽，第二卡槽和第三卡槽，第三卡槽用于连接处理板卡并传递信息，第一卡槽和第二卡槽用于连接i/o板卡并传递信息。第一卡槽内嵌接口为miso1接口，第二卡槽内嵌接口为miso2接口，第三卡槽内嵌接口为mosi1接口、mosi2接口。

数据采集板23包括型号为ds1006的处理板卡、型号为ds2202的i/o板卡、型号为ds2211的i/o板卡。

所述的型号为ds1006的处理板卡采用amd处理器，2.8ghz，处理板卡尺寸为长340mm，宽125mm，高15mm。理想工作温度区间为0至40摄氏度，可通过电风扇自动冷却，通过isa总线与电源连接，处理板卡引脚工作电压为+5v，电源采用12v交流电供电。在i/o管理能力及数字运算能力都非常强，利用matlab/simulink及dspace的实时接口可轻松完成对型号为ds1006处理板卡的编程。在matlab/simulink环境下，不需要通过编程代码即可增减并设置与型号为ds1006处理板卡相连的所有i/o板。代码的生成、编译、下载可通过鼠标点击来实现。

所述的型号为ds2202的i/o板卡含有16路模拟量输入口，20路模拟量输出口，38路数字i/o输入口，16路数字i/o输出口，24路定时i/o输入口，9路定时i/o输出口，2路can接口，一路串行接口，一路rs232/rs442接口；

所述的型号为ds2211的i/o板卡含有16路模拟量输入口，20路模拟量输出口，16路数字i/o输入口，16路数字i/o输出口，24路定时i/o输入口，9路定时i/o输出口，10路阻性传感器模拟信号输出口，2路can接口，一路串行接口，一路rs232/rs442接口。可以完全适用于所有硬件在回路仿真需求，支持的汽车信号电压高达42v，支持双电源系统。型号为ds2211的i/o板卡是为了模拟和测量汽车信号而专门设计的，该板上不仅集成了hil所需的各种i/o信号，而且支持的信号电压高达42v。型号为ds2211的i/o板卡适用于所有硬件在环试验。而型号为ds2211的i/o板卡和ds1006处理器板的结合即可组成一个dspace半实物仿真的核心。型号为ds1006的处理板卡担负实时模型的计算工作，比如运行一个发动机模型，此时型号为ds2211的i/o板卡就为该模型提供测量仿真所需的所有信号。当两块或多块型号为ds2211的i/o板卡联合使用时，可以仿真更复杂的模型。

所述的16位phs总线，具有20mb/s的传输速度，对新的i/o接口板提供30mb/s的传输速率，多至64个phs总线中断服务接口，能够用于所有i/o板并行采样及更新的同步线。板卡设置参数需要通过phs总线进行设置，设置参数有使能控制、输入输出选项、频率参数、循环时间和串口波特率。

参阅图3，型号为ds1006的处理板卡、型号为ds2202的i/o板卡、型号为ds2211的i/o板卡通过主机箱主板上内嵌的电路通道进行数据传递，型号为ds2202的i/o板卡上rs232接口和上位机中rs232接口通过phs总线连接。

型号为ds1006的处理板卡的第一输出口和主机箱22的第三卡槽通过双绞线连接，型号为ds2202的i/o板卡的第二输出口和主机箱22的第一卡槽接口通过电线连接，型号为ds2211的i/o板卡的第三输出口和主机箱22的第二卡槽接口通过电线连接，双绞线采用半双工传输数据模式，即双绞线一根线只能用于输出数据或者接收数据，输出接收数据不可同时进行。第一卡槽中的miso1接口和第三卡槽中的mosi1接口通过电路通道连接，第二卡槽中的miso2接口和第三卡槽中的mosi2接口通过电路通道连接。处理板与i/o板间的数据传输速度为30mb/s。

所述的电机驱动器20共有4路接口，第1路接口接收型号为ds2211的i/o板卡输出的pwm信号，第2路接口向电机泵7输出pwm信号，第3路接口和24v交流电源通过电线连接，第4路接口接地。接通电源为24v交流电。电机驱动器20的功能是将来自i/o板卡的信号进行放大处理，用于驱动电机泵7。电机驱动器20第1路接口和型号为ds2211的i/o板卡的第10pwm通道通过电线连接。

所述的电磁阀驱动板21共有9路pwm信号输入口，9路pwm信号输出口，1路电源接口，1路接地口。电磁阀驱动板21的功用是把来自i/o板卡的信号进行放大处理用于驱动hcu阀体5中的电磁阀。电磁阀驱动板21的第1路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第1pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第2路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第2pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第3路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第3pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第4路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第4pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第5路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第5pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第6路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第6pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第7路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第7pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第8路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第8pwm通道通过电线连接，电磁阀驱动板21的第9路输入口与型号为ds2211的i/o板卡的第9pwm通道通过电线连接。

2.线控液压制动系统

线控液压制动系统包括测试传感系统、实验台基体和制动系统执行机构。

1)测试传感系统

所述的测试传感系统包含左前轮压力传感器8、右前轮压力传感器10、左后轮压力传感器12、右后轮压力传感器14、左前轮流量传感器9、右前轮流量传感器11、左后轮流量传感器13、右后轮流量传感器15、蓄能器压力传感器26、蓄能器流量传感器25、主缸压力传感器27。压力传感器安装时需要采用三通连接件将其连入测量油路。三通连接件第一口连接传感器，输入端和输出端连入油路中。压力传感器和三通连接件通过螺纹连接，三通连接件和制动管路通过螺纹连接。流量传感器和制动管路采用螺纹连接。

(1)流量传感器

功能要求：蓄能器流量传感器25可检测通过蓄能器油液的油液波动，通过测量蓄能器处最小油液量计算得到增压时间验证实验台0.1mpa的检测精度。制动器流量传感器可检测实际制动系统制动器的流量，通过对比仿真模型输出的流量数据，可进一步调整仿真模型和优化参数，由于制动器处同时安装有压力传感器与流量传感器，为了降低压力传感器对流量测试精度的影响，各流量传感器的位置要靠近制动器。

测试传感系统中的各流量传感器采用型号为vhz-008ga的流量计。

主要特征及性能指标如下：最大量程33ml/s，最小有效度数0.33ml/s。

(2)压力传感器

功能要求：安装在四个轮制动器处的压力传感器用于测量制动器油液压力，测得的实际压力数值与目标压力的差值可作为控制算法的输入量，也可与仿真模型的输出压力进行对比，调整模型优化模型参数；高压蓄能器压力传感器26可测量高压蓄能器6出口处压力，当出口处压力过低时，可通过液压泵泵油调节高压蓄能器6的压力，使压力源近似保持稳压状态。

安装在四个轮制动器处的压力传感器采用型号为hm22的高精度压力传感器。

主要特征及性能指标如下：型号为hm22的高精度压力传感器输出信号为0-5v模拟量，稳定性中等，精度为0.016mpa，分表率为0.0016mpa，量程为0-16mpa，适用温度为-20～80度，可提升传感器稳定性，若精度不够，还可采用rs232或rs485通信协议的hm29系列产品，由于是数字量输出，传感器本身在输出时可对输出量进行一定程度修正，由于系统测量精度由传感器精度和数据采集精度共同影响，两者须同时考虑，压力传感器的接口由制动硬管决定。

测试传感系统和实验台基体中的左前轮制动器1、右前轮制动器2、左后轮制动器3与右后轮制动器4之间采用制动硬管连接。

2)实验台基体

功能要求：用于支撑车辆线控液压制动系统硬件在环试验台。实验台基体包括支架平台45、左前轮制动器1、右前轮制动器2、左后轮制动器3和右后轮制动器4。

参考图1、图4与图5，所述的支架平台45为采用工业铝型材制成的框架结构件，支架平台45包括铝材支架与平台板；铝材支架采用横截面为工字形的型材制成，铝材支架包括底层支架、中层支架、顶层支架、位于铝材支架四角的结构相同的支撑柱、(位于即连接中层支架与顶层支架之间的)第一支柱和第二支柱；底层支架、中层支架、顶层支架为长宽相等的矩形平面框架，4结构相同的支撑柱竖直地安装在水平放置的底层支架四角处的顶端面上并采用螺栓连接，顶层支架放置在竖直放置的4结构相同的支撑柱的顶端面上并采用螺栓连接，中层支架放置在顶层支架与底层支架之间并和顶层支架与底层支架平行，中层支架和4结构相同的支撑柱之间采用螺栓连接；铝材支架为左右对称的长方体形框架。铝材支架通过其底层支架采用螺栓安装在平台板上即为支架平台45，支架平台45通过其平台板安装在地基上。横梁纵梁标号顺序采用从前向后，从左到右顺序，前后左右参考方向已在参考图5中指出。

所述的顶层支架包含顶层第一横梁、顶层第二横梁、顶层第三横梁、顶层第一纵梁和顶层第二纵梁。顶层第一横梁的左右两端和顶层第一纵梁前端、顶层第二纵梁前端采用螺栓连接，顶层第三横梁的左右两端和顶层第一纵梁的后端、顶层第二纵梁的后端采用螺栓连接，顶层第二横梁的左右两端和顶层第一纵梁的中端、顶层第二纵梁的中端采用螺栓连接。

中层支架包含中层第一横梁、中层第二横梁、中层第三横梁、中层第四横梁、中层第五横梁、中层第一纵梁、中层第二纵梁和位于中层第二横梁与中层第三横梁之间的中层第三纵梁。中层支架主要用于支撑制动系统执行机构。

中层第一横梁和中层第二横梁中间钻有螺纹孔，hcu阀体5和中层第一横梁、中层第二横梁采用螺纹连接，横梁起固定作用和支撑hcu阀体5重量的作用。中层第一横梁右侧四分之一处钻有用于放置高压蓄能器6的螺纹孔，即高压蓄能器6的三通连接件与该螺纹孔通过螺栓连接。中层第二横梁和顶层第二横梁之间通过第一支柱与第二支柱螺栓连接。第二支柱上钻有螺纹孔。电机泵7放置于高压蓄能器6后侧的第二支柱上，电机泵7通过该螺纹孔与第一支柱采用螺栓连接。第二支撑柱起固定作用和安置电机泵7的用处。中层第三横梁和中层第四横梁中间位置钻有螺纹孔，制动主缸18安置于hcu阀体5的后侧，制动主缸18通过螺纹孔与螺栓安装在中层第三横梁和中层第四横梁之间。油杯16放置于制动主缸18后侧，油杯16通过管路与制动主缸18上的油杯孔与制动主缸18相连。中层第五横梁位于中层支架平面和顶层支架平面中间位置，用于安装制动踏板19，制动踏板19与中层第五横梁采用螺纹连接。中层第三纵梁与中层第二横梁和中层第三横梁用过螺栓连接，起固定作用。中层第一纵梁前四分之一处钻有螺栓孔，用于安装左前轮制动器1，中层第一纵梁后四分之一处钻有螺栓孔，用于安装左后轮制动器3，中层第二纵梁前四分之一处钻有螺栓孔，用于安装右前轮制动器2，中层第二纵梁后四分之一处钻有螺栓孔，用于安装右后轮制动器4。中层第一横梁、中层第二横梁、中层第三横梁、中层第四横梁与中层第一纵梁、中层第二纵梁之间采用螺栓连接。中层第一纵梁与左侧支撑柱采用螺栓连接，中层第二纵梁与右侧支撑柱采用螺栓连接。

底层支架包括底层第一横梁、底层第二横梁、底层第一纵梁和底层第二纵梁。底层支架起到固定作用并通过螺栓与平台板进行连接。底层第一纵梁前八分之一处安装有螺纹孔，底层第一纵梁后八分之一处安装有螺纹孔，底层第二纵梁前八分之一处安装有螺纹孔，底层第二纵梁后八分之一处安装有螺纹孔，底层支架与平台板通过螺栓连接。

平台板为铁质实心的长方体结构件，长为2000mm，宽为1500mm，平台板四角处设置有安装地脚螺栓的螺栓通孔。

左前轮制动器1、右前轮制动器2、左后轮制动器3和右后轮制动器4采用北汽新能源c40制动器，左前轮制动器1、右前轮制动器2为盘式制动器，左后轮制动器3和右后轮制动器4为鼓式制动器。

3)制动系统执行机构

功能要求：基于液压制动自主esc/abs的线控液压制动系统，能够实现abs、esc、tcs等线控液压制动系统增压、保压及减压功能，能够在全解耦模式下，在给驾驶员提供制动踏板感觉的同时，对轮缸制动压力进行精确调节。在断电失效的情况下，该系统依旧能够依赖踏板力实现机械制动，可以进行增压和减压的功能实现。在常规制动，abs制动，tcs制动，esc控制，失效制动等不同工况时，仍能够实现轮缸压力的快速建立。

参阅图2，所述的制动系统执行机构包括hcu阀体5、高压蓄能器6、电机泵7、油杯16、踏板位移传感器17、制动主缸18与制动踏板19。

制动硬管为内径3.2mm的20钢管；制动踏板19与踏板位移传感器17集成为一体，制动踏板19与制动踏板支座通过铰链连接；

踏板位移传感器17的输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第11a/d通道电线连接。

所述的制动主缸18为双腔制动主缸，主缸前腔41设置有两个油路通道口；两个油路通道口分别和第一油路管道36与第四油路管道39的一端连接；第一油路管道36的另一端和hcu阀体5的第一输入油路口32连接，第四油路管道39的另一端和油杯16的第二输入口44连接；主缸后腔40设置有两个油路通道口，两个油路通道口分别和第二油路通道37和第三油路通道38的一端连接；第二油路通道37的另一端和hcu阀体5的第二输入油路口33连接，第三油路管道38的另一端和油杯16的第一输入口43连接，各油路管道采用的是制动硬管，制动硬管和制动主缸18的油路通道口与油杯16的输入口之间为过盈配合。

所述的hcu阀体5为立方体集成式结构件，hcu阀体5内部共集成有9个阀，其中包含4个高频信号控制的高速开关阀，4个开关信号控制的高速开关阀，2个切换阀。第一踏板感觉模拟器56和第二踏板感觉模拟器57集成在hcu阀体5内部。hcu阀体5一共有三个输入油路口、四个输出油路口与hcu排油口31，hcu阀体5上的每个油路口和制动硬管通过m10螺纹连接。

所述的hcu阀体5中，hcu阀体5上表面安装有10个驱动信号输入口，输入口连接各对应电磁阀的电磁线圈，当有驱动信号通过输入口传入到线圈时，线圈通电产生电磁力，控制电磁阀产生响应动作。hcu阀体5第1输入口连接至第一进液阀46的电磁线圈，hcu阀体5第2输入口连接至第二进液阀47的电磁线圈，hcu阀体5第3输入口连接至第三进液阀48的电磁线圈，hcu阀体5第4输入口连接至第四进液阀49的电磁线圈，hcu阀体5第5输入口连接至第一出液阀50的电磁线圈，hcu阀体5第6输入口连接至第二出液阀51的电磁线圈,hcu阀体5第7输入口连接至第三出液阀52的电磁线圈，hcu阀体5第8输入口连接至第四出液阀53的电磁线圈，hcu阀体5第9输入口连接至第一切换阀54的电磁线圈，hcu阀体5第10输入口连接至第二切换阀55的电磁线圈。

所述的hcu阀体5中，第一输入油路口32和第一切换阀54通过油路通道连接，第二输入油路口33和第二切换阀55通过油路通道连接，第一切换阀54第一输出口和第一踏板感觉模拟器56通过油路通道连接，第一切换阀54第二输出口和第一进液阀46、第二进液阀47的入口端通过油路通道连接。第二切换阀55第一输出口和第二踏板感觉模拟器57通过油路通道连接，第二切换阀55第二输出口和第三进液阀48、第四进液阀49的输入口端通过油路通道连接。第一进液阀46输出口、第一出液阀50输入口和第三油路输出口34通过油路通道连接，第二进液阀47输出口、第二出液阀51输入口和第一油路输出口28通过油路通道连接，第三进液阀48输出口、第三出液阀52输入口和第四油路输出口35通过油路通道连接，第四进液阀49输出口、第四出液阀53输入口和第二油路输出口29通过油路通道连接，第三输入油路口30和第一进液阀46输入口、第二进液阀47输入口、第三进液阀48输入口、第四进液阀49输入口通过油路通道连接。hcu排油口31和第一出液阀50、第二出液阀51、第三出液阀52、第四出液阀53的输出口通过油路通道连接。

所述的hcu阀体5的第一输出油路口28和左前轮流量传感器9的输入端通过制动硬管连接，左前轮流量传感器9的输入端和制动硬管通过m18螺纹连接；hcu阀体5的第二输出油路口29和右前轮流量传感器11的输入端通过制动硬管连接，右前轮流量传感器11的输入端和制动硬管通过m18螺纹连接；hcu阀体5的第三输出油路口34和左后轮流量传感器13的输入端通过制动硬管连接，左后轮流量传感器13的输入端和制动硬管通过m18螺纹连接；hcu阀体5的第四输出油路口35和右后轮流量传感器15的输入端通过制动硬管连接，右后轮流量传感器15的输入端和制动硬管通过m18螺纹连接；左前轮流量传感器9的输出端和连接左前轮压力传感器8的三通连接件输入口通过制动硬管连接，右前轮流量传感器11的输出端和连接右前轮压力传感器10的三通连接件输入端通过制动硬管连接，左后轮流量传感器13输出端和连接左后轮压力传感器12的三通连接件输入端通过制动硬管连接，右后轮流量传感器15的输出端和连接右后轮压力传感器14的三通连接件的输入端通过制动硬管连接，制动硬管和连接左前轮压力传感器8的三通连接件、连接右前轮压力传感器10的三通连接件、连接左后轮压力传感器12的三通连接件与连接右后轮压力传感器14的三通连接件通过m10螺纹连接。

制动系统执行机构、实验台基体和测试传感系统之间采用以下连接方式：

所述的左前轮压力传感器8的三通连接件的输出端和左前轮制动器1的输入端采用制动硬管连接，右前轮压力传感器10的三通连接件的输出端和右前轮制动器2的输入端采用制动硬管连接，左后轮压力传感器12的三通连接件的输出端和左后轮制动器3的输入端采用制动硬管连接，右后轮压力传感器14的三通连接件的输出端和右后轮制动器4的输入端采用制动硬管连接，制动硬管和左前轮制动器1、右前轮制动器2、左后轮制动器3、右后轮制动器4通过m12螺纹连接。hcu阀体5的第三输入油路口30与蓄能器流量传感器25输入端通过制动管路连接，蓄能器流量传感器25输出端与蓄能器压力传感器26的三通连接件的输入端通过制动管路连接，蓄能器压力传感器26的三通连接件的输出端与高压蓄能器6通过制动硬管连接，制动硬管与高压蓄能器6输出口通过螺纹连接，高压蓄能器6输入口和电机泵7通过制动硬管连接，制动硬管与电机泵7输入输出口通过螺纹连接，电机泵7输入端、油杯输出口42和hcu排油口31通过制动硬管连接，制动硬管连接处三通接头采用m10螺纹连接，制动硬管和油杯输出口42之间采用过盈配合连接。

制动系统执行机构与数据采集系统通过以下方式连接：

所述的数据采集开发系统中的电磁阀驱动板21的第1路输出口与hcu阀体5第1输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第2路输出口与hcu阀体5第2输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第3路输出口与hcu阀体5第3输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第4路输出口与hcu阀体5第4输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第5路输出口与hcu阀体5第5输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第6路输出口与hcu阀体5第6输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第7路输出口与hcu阀体5第7输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第8路输出口与hcu阀体5第8输入口通过电线连接，电磁阀驱动板21的第9路输出口与hcu阀体5第9输入口通过电线连接。电磁阀驱动板21的第10路输出口与hcu阀体5第10输入口通过电线连接。

电机驱动器20第2路接口和电机泵7信号输入口通过电线连接。

各传感器与数据采集系统之间通过以下方式连接：左前轮压力传感器8的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第1a/d通道电线连接，右前轮压力传感器10的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第2a/d通道电线连接，左后轮压力传感器12的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第3a/d通道电线连接，右后轮压力传感器14的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第4a/d通道电线连接，左前轮流量传感器9的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第5a/d通道电线连接，右前轮流量传感器11的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第6a/d通道电线连接，左后轮流量传感器13的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第7a/d通道电线连接，右后轮流量传感器15的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第8a/d通道电线连接，蓄能器压力传感器26的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第9a/d通道电线连接，蓄能器流量传感器25的信号输出端与型号为ds2202的i/o板卡的第10a/d通道电线连接。

车辆线控液压制动系统硬件在环试验台工作原理：

在上位机中安装有dspace、controldesk和使用matlab/sumulink建立的控制算法模型和汽车动力学模型。汽车动力学模型主要包含整车模型以及不同工况下的路面模型和环境模型。控制算法模型主要包含底层压力控制算法模型和车身稳定性控制算法模型。

参阅图1至图3，驾驶员踩动制动踏板，踏板位移传感器得到踏板位移信号，并将信号传递给型号为ds2202的i/o板卡，经过板卡信号调质处理后传递给数据采集开发系统内型号为ds1006的处理板卡，处理板卡接收到踏板位移信号，并进行工作识别。工况识别分为两种工况，常规制动阶段和abs增减压保压工况。

在常规制动阶段，驾驶员踩动踏板推动主缸内制动液，主缸前后腔处于压缩状态，制动液从油路通道hcu阀体5中的第一切换阀54、第二切换阀55处于关闭状态，制动液从第一油路管道36和第二油路管道37通过第一输入油路口32和第二输入油路口33进入到hcu阀体5。在常规制动阶段，第三输入油路口30处于不工作状态，且hcu阀体5中进液阀处于常开阶段，出液阀处于常闭阶段。在常规制动增压阶段，高压油液通过hcu阀体5分别经过第一输出油路口28、第二输出油路口29、第三输出油路口34、第四输出油路口35进入到左前轮制动器1、右前轮制动器2、左后轮制动器3与右后轮制动器4。在常规制动减压阶段，驾驶员松开制动踏板19，制动液从原路返回到制动主缸18。左前轮压力传感器8、右前轮压力传感器10、左后轮压力传感器12与右后轮压力传感器14实时采集制动器压力信息，并将信息传递到型号为ds2211的i/o板卡，经由phs总线以及s-function接口模块传递到数据显示及处理模块，通过上位机24实时观察四个制动器的压力变化情况。

在abs增减压保压工况下，型号为ds1006的处理板卡通过踏板位移传感器17的信息，判断此时处于非常规制动模式，第一切换阀54、第二切换阀55处于开启状态，驾驶员踩动制动踏板19，主缸内腔室中空间减小，油液处于压缩状态，高压油液从第一油路管道36和第二油路管道37通过第一输入油路口32和第二输入油路口33进入到hcu阀体5，进入到第一踏板感觉模拟器56、第二踏板感觉模拟器57处，通过踏板感觉模拟器模拟驾驶员的踏板感觉。左前轮压力传感器8、右前轮压力传感器10、左后轮压力传感器12、右后轮压力传感器14、左前轮流量传感器9、右前轮流量传感器11、左后轮流量传感器13、右后轮流量传感器15、蓄能器压力传感器26和蓄能器流量传感器25分别采集各制动器的压力流量信号以及蓄能器处的压力流量信号。通过实时采集信息，从而获得车辆仿真所需的参数，并将信息传递到数据采集开发系统中型号为ds2211的i/o板卡，并通过phs总线以及通过s-function接口模块将信息传递到上位机24中的车辆模型以及控制算法模型。通过车辆模型中得到的车轮转速信号、车辆横向纵向加速度信号。数据采集开发系统将信号传递给型号为ds1006的处理板卡。通过处理板卡内嵌的控制算法模型计算出电机泵7的转速以及电磁阀的占空比，并将控制信号通过电机驱动器20和电磁阀驱动板21传递到电机泵7中以及hcu阀体5中实现对电机泵7以及电磁阀的控制。

本试验台能够对各种线控制动系统的相关控制算法的控制效果进行评价，每次仿真都能给出相应的结果，比如abs仿真能够全面的给出各车轮轮速变化、滑移率变化以及车轮制动压力变化，以便于用户实时验证控制策略、调整控制参数，直到达到理想值。

另外试验台能够进行控制算法参数和实车参数的优化匹配，并可用于acc/aeb/lka/abs/tcs/esc等工况的仿真分析，具有精确测量线控制动油液压力及流量供能，误差精度及系统误差低于千分之一，能够实现轮缸压力快速调节，快速建压10mpa建压时间小于170ms；精确控压精度小于0.08mpa。