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基于ARM的汽车制动性能测试系统研究

易迪华，谭彧
中国农业大学工学院,100083
E-mail:[e-mail]
摘要：应用ARM嵌入式技术，设计了适用于路试法的汽车制动性能测试系统，此系统能
检测计算出汽车制动时的运动参数，并可存储实验数据，将存储数据传输到PC机，同时对
汽车的制动性能做出评价。
关键词：ARM汽车制动性能

制动性能是汽车安全检测的最重要的指标之一，检测的方法有路试法和台架法。台架法
是利用室内制动性能实验台检测汽车的制动性能，由于其安全易实现的特点，因此绝大多数
的汽车制动性能检测都采用这种方法。
台架测试中通常以车轮制动力的大小和左右车轮制动力的差值来评价汽车的制动性能。
在台架实验中，一般不对这个制动过程的踏板力、制动力和制动时间的关系进行记录，这对
于制动系统没有故障且无迟滞现象的多数汽车是合理的，但是对于制动时有明显迟滞现象的
汽车，台架检测合格的汽车，实际上不一定合格；另一方面，在台架上检测时，前后轴为静
载荷，不变化。而在路面测试时，由于惯性的作用，前后轴载荷会发生变化，而这种变化会
影响到制动效果，因此台架检测汽车的制动性有一定的局限性。
根据GB7258-2004规定[1]，路试法检测汽车制动性能的检测项目有：①制动距离；②充
分发出的平均减速度；③制动踏板力；④制动协调时间。其中单车的制动协调时间≤0.6s，
评价标准如表1。
表1初速度、制动距离、充分发出的平均减速度、制动踏板力检测标准
制动初速度空载制动距离要空载充分发出的平液压制动系汽车空载
车辆类型
（KM/h）求（m）均减速度（m/s2）制动踏板力（N）
乘用车50≤19.0≥6.2≤400
总质量≤3500kg
30≤8.0≥5.6≤450
的低速货车
其它总质量
50≤21.0≥5.8≤450
≤3500kg的汽车
其它汽车、汽车列车30≤9.0≥5.4≤450

目前基于路试法测试汽车制动性能的主要仪器是第五轮速仪及惯性减速度计，近代的第
五轮速仪能精确测量出初始制动车速、制动距离、制动时间，但是价格昂贵、操作复杂，目
前多用于专业汽车制造厂。因此研究开发低价格、易使用、用于汽车道路制动性能检测的仪
器具有一定的实际意义[2,3]。

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1.测试原理
根据GB7258-2004规定，汽车制动距离是指汽车在规定的初速度下急踩刹车，从驾驶
员脚接触制动踏板时至汽车停住时，汽车驶过的距离。因此，本测试系统要测定的制动过
程是在规定的制动初速度下，从制动踏板踩下，到汽车安全停住。制动的开始可以通过检
测制动踏板开关的触发信号获得，制动踏板力传感器检测制动踏板力；非接触式车速传感
器检测车速。当汽车安全停住，整个制动过程结束。根据制动过程中采集的量，还需要计
算以下参数：
(1)制动距离
由已检测的实时车速，用积分计算方法即可计算出制动距离。
(2)制动时间
制动过程中的采样间隔时间与采样次数的乘积即可计算出制动时间。
(3)充分发出的平均减速度
根据GB7258-2004规定，充分发出的平均减速度（MFDD）的计算公式如式（1）。
V2−V2
MFDD=be（1）
25.92(Se−Sb)

式中

V0——实验车制动初速度，单位为千米每小时（km/h）；

Vb——0.8V0，实验车速，单位为千米每小时（km/h）；

Ve——0.1V0，实验车速，单位为千米每小时（km/h）；

Sb——实验车速从V0到Vb之间车辆行驶的距离，单位为米（m）；

Se——实验车速从V0到Ve之间车辆行驶的距离，单位为米（m）。

2.测试系统硬件组成
本测试系统的构成如图1。前端信号的采集采用非接触式光电传感器、制动踏板力传感
器和踏板开关。采集车速的非接触式光电传感器由光电探测器由透镜、梳状光电器件和差动
放大电器组成。在车辆行驶中该仪器不与地面接触，依靠对地安装的光电探测器获得行驶信
号。该传感器的测速范围是0.5～250km/h，对应的输出脉冲频率是35Hz～17.36kHz，对脉
冲信号进行采集处理，即可得到汽车的行驶速度。踏板力传感器采用国产的应变式踏板力传
感器，此传感器输出标准的0～12V的模拟信号，测量范围是0～1000N。踏板开关在制动
踏板踩下时输出一个脉冲信号，ARM采集系统采集此信号作为制动开始信号。
ARM芯片采用LPC2294，它是这个系统的核心。LPC2294是由PHILIPS公司生产的，是
一款基于16/32位ARM7TDMI-S，既可以执行32位的ARM指令，也可以执行16位Thumb指令，
并支持实时仿真和跟踪的CPU。LPC2294内部有16KB静态RAM和256KB的Fla