CN101256118A

CN101256118A - 车辆电动助力转向***试验研究测试方法

Info

Publication number: CN101256118A
Application number: CNA2007101900765A
Authority: CN
Inventors: 陈龙; 袁朝春; 江浩斌; 汪若尘; 李仲兴
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: CN101256118B

Abstract

本发明属于车辆工程设备测试方法，其通过调整加载配重、履带摩擦系数、轮胎定位参数，使轮胎定位参数与所试验车型的轮胎定位参数相等。同时根据车辆运行速度要求调整动力输入装置电动机的转速，使轮胎的圆周切向速度与要求的车辆运行速度相等。并在轮胎下方设置一个激振器，根据不同等级路面对车辆的冲击效果，调整激振频率和振幅，模拟路面对车轮的冲击效果。然后根据不同的试验目的，采集相关的传感器信号，并进行信号转换、放大和图形显示、保存处理。本发明可对车辆转向***的受力状况进行较精确模拟，能够反映车辆载荷、路面状况、车轮定位参数、悬架***、轮胎特性、车辆速度等因素对EPS的影响，以便开展EPS相关试验研究。

Description

车辆电动助力转向***试验研究测试方法

技术领域

本发明属于车辆工程设备测试方法，具体涉及车辆电动助力转向***测试方法。

背景技术

电动助力转向***(EPS：Electric Power Steering System)不同于传统的液压助力转向***(HPS：Hydraulic Power Steering System)和电控液压助力转向***，它不需要复杂的机械和液压控制，具有节能、环保和改善汽车操纵性能等诸多优点，受到许多学者的关注，成为现代汽车转向***研究和开发的热点。

在EPS设计与开发过程中，需要在下面几个方面进行研究：在车辆实际运行状况下(也就是车辆转向力矩实际变化规律情况下)，根据车辆的一些参数确定助力特性曲线、比较不同控制策略的控制效果、对转向***参数进行匹配设计等。

如果能够提供一种模拟实车行驶条件下进行电动助力转向***测试、研究的试验方法将大大推动EPS研究的进展。

中国专利92 233 334.9采用线性弹簧对转向器输出端进行加载；中国专利02 220 571.3应用液压机构和机械机构模拟转向回正力和阻尼力。上述两个专利在对EPS进行相关试验研究时，忽略地面切向力对轮胎侧偏特性的影响；忽略载荷变化对轮胎侧偏特性的影响以及轮胎回正力矩的影响；忽略悬架的作用。这些简化使测试方法不能反映载荷、速度、路面状况变化以及轮胎特性变化对EPS***性能的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能反映载荷、速度、路面状况变化以及轮胎特性变化对EPS***性能影响的测试方法。该测试方法可以用来考察载荷、速度、路面状况变化以及轮胎特性变化对EPS性能的影响，以便对EPS的助力特性规律、EPS的控制策略以及EPS失稳机理进行研究。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆电动助力转向***试验研究测试方法，具体步骤如下。

1.调整加载配重

根据试验要求调整加载配重，使加载到转向***前轮的载荷符合整车载荷分配特点。

2.调整履带摩擦系数

根据试验对路面附着系数的要求，对履带表面进行喷涂处理，使履带表面粗糙度达到试验要求的路面附着系数。

3.轮胎定位参数调整

通过调整悬架的位置以及轮胎中心面的位置对轮胎定位参数进行调整，使轮胎定位参数与所试验车型的轮胎定位参数相等。

4.轮胎转速调整

根据车辆运行速度要求调整动力输入装置电动机的转速，使轮胎的圆周切向速度与要求的车辆运行速度相等。

5.激振类型调整

在轮胎下方设置一个激振器，根据不同等级路面对车辆的冲击效果，调整激振频率和振幅，模拟路面对车轮的冲击效果。

6.数据采集分析

根据不同的试验目的，采集相关的传感器信号，并进行信号转换、放大和图形显示、保存处理。

具体来说，采用该车辆电动助力转向***研究测试方法可以对EPS进行如下相关试验研究。

1、路面干扰冲击试验

将被测试EPS控制器装置安装在试验台架上，调整加载箱内的配重质量，使转向阻力符合规定的汽车最大转向阻力的1/4，并调整激振器振动的幅度和频率模拟路面对转向前轮的路面冲击作用，在车速范围内，按5～20km/h车速间隔进行试验。在向两个方向手动匀速转动方向盘的同时，在全行程内感觉工作是否平滑、连续及方向盘有无振动；方向盘转至任意角度停下时，输出端不应有惯性延时现象。该试验是用来考察控制器的抗路面冲击干扰性能。

2、轮胎侧向力干扰试验

将被试装置安装在试验台架上，***工作正常，当方向盘处于直线行驶位置时即方向盘静止不动，在转向器输出端(转向前轮一侧)施加冲击载荷，时间不超过10毫秒，数据采集***自动记录冲击时方向盘角度的变化、试验人员把持方向盘力矩的变化和助力电动机电流的变化。然后在转向前轮相反的一侧施加冲击载荷，数据采集***自动记录冲击时方向盘角度的变化、试验人员把持方向盘力矩的变化和助力电动机电流的变化。

计算机软件***根据前面的试验数据，自动绘制方向盘角度-冲击力曲线。考察EPS控制器对施加在转向轮上侧向干扰力的抗干扰性能。

3、参数摄动干扰试验

将被测试EPS控制器装置安装在试验台架上，改变加载载荷质量、调整轮胎转动速度、改变履带摩擦系数，考察在这些参数摄动情况下助力电动机电流、方向盘扭矩变化特性，对EPS控制器在参数摄动情况下的性能作出判断。

本发明提供的试验方法可以在实验室内对车辆转向***的受力状况进行较精确模拟，能够反映车辆载荷、路面状况、车轮定位参数、悬架***、轮胎特性、车辆速度等因素对EPS的影响，以便开展EPS相关试验研究。

附图说明

图1为车辆电动助力转向***研究测试实验装置示意图；

图2为试验流程图；

图中1方向盘；2转向输入轴；3方向盘扭矩传感器；4减速器；5齿轮；6齿条；7横拉杆；8助力电动机；9控制器；10电磁离合器；11电磁离合器控制信号；12车速传感器；12’车速信号；13’方向盘扭矩信号；14发动机转速信号；15转向输出轴；16理想助力电流；17弹簧；18阻力伺服电动机；19动力输入***；20扭矩测量滚动台；21数控电液伺服试验***；22数据采集卡；23计算机；24’助力电动机电流信号；25’车辆前轮载荷信号；26方向盘转角信号；26角度传感器；27’位移信号；28载荷加载装置；29轮胎悬架***；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

本发明和如附图1所示的试验装置配合使用。

数据采集卡22插在计算机23的插槽内，采集多路传感器信号，并进行相应的转换处理。采集的传感器信号有：车速信号12’、方向盘转矩信号13’、助力电动机电流信号24’、车辆前轮载荷信号25’和方向盘转角信号26’、位移信号27’。

车速信号12’由车速传感器12测量得到，该传感器位于车轮轴上。该信号是确定电动机理想助力扭矩的关键信号之一。

方向盘转矩信号13’由位于转向轴上的扭矩传感器信号3测量得到，它可测量驾驶员转向过程中所施加的转矩大小。该信号是确定电动机理想助力扭矩的又一关键信号。

助力电动机电流信号24’由外挂式霍尔电流传感器测量，它可测量电动助力转向***的助力电动机电流的大小，提供一个与电机电流成比例的电压信号。

车辆前轮载荷信号25’由数控电液伺服试验***21内的力传感器信号测量得到，表示加载到车辆转向前轮的车辆载荷。

角度传感器26，位于方向盘1上，用于测量驾驶员的转动角度，向数据采集卡22提供驾驶员转角信号26’。

位移传感器27，位于数控电液伺服试验***21的激振头上，采集转向前轮上下运动的距离，向数据采集卡22提供位移信号27’。

计算机23根据数据采集卡采集的车辆运行速度信号，计算发动机转速信号，通过数据采集卡向EPS控制器9传送发动机转速信号14，使EPS能够正常工作。

EPS控制器9采集来自方向盘扭矩传感器3的扭矩信号13、车速信号12，根据合理的助力特性曲线决定助力电动机理想助力电流16的大小和方向，根据数据采集卡输出的发动机点火信号14以及产生的控制信号11，控制电磁离合器断开、结合。

试验开始后，信号采样分析***自动启动。采样***的PC机接收方向盘扭矩信号、方向盘转角信号、车速传感器信号、电流传感器信号、位移传感器信号、载荷传感器信号。一旦转动方向盘，轮胎绕主销作相应的偏转，转向阻力矩随着转向盘转角的变化而变化，直至达到该行驶工况下所能达到的最大值。随着转向盘转角的增加，转向盘转矩信号逐渐增大，当超过助力门限值时，电控***指令电动机开始助力，由EPS***控制器根据方向盘转矩信号、车辆行驶速度，按照助力特性曲线进行查表确定电动机的工作电流大小，即助力电动机的理想助力电流。控制器不断采集助力电动机的电流信号与理想助力电流进行比较，采用适当的控制策略使电动机达到理想助力电流值。当一个转向周期结束后，采样分析***会绘制出转向盘转矩、转角以及助力电流随车轮载荷、行驶路况和车辆行驶速度的变化曲线。进而分析电动助力转向***的助力效果、助力特性曲线、回正力矩的变化情况。

附图2给出了该试验研究测试方法的流程图。流程图的说明如下：

1、按照试验目的选择测试项目。

2、根据研究内容，调整车轮定位参数；根据试验路面等级选择不同摩擦系数的履带并且根据整车质量要求调整加载箱内配重的质量。

3、按照试验内容，通过调速电动机的控制器调整车轮的运行速度达到试验要求。

4、根据试验要求，按照不同的路面等级对轮胎的冲击效果调整激振器的振幅和频率。

5、按照试验目的，选择不同的试验类型。

试验1：路面干扰冲击试验；

试验2：输入、输出特性试验；

试验3：助力电流特性试验；

试验4：轮胎侧向力干扰试验；

试验5：EPS助力特性研究试验；

试验6：低速回正特性试验；

试验7：高速回正阻尼特性试验。

6、打印试验曲线，对试验曲线进行相关分析，从而作出某些科学的判断。

7、试验结束。

该电动助力转向***试验研究测试方法可以模拟实车行驶时载荷、速度的参数摄动，体现路面冲击干扰和轮胎侧向力干扰对控制器的影响作用，验证控制策略的控制效果。同时可以降低直接装车路试的危险和研究成本。

Claims

1.车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：

1)调整加载配重

根据试验要求调整加载配重，使加载到转向***前轮的载荷符合整车载荷分配特点；

2)调整履带摩擦系数

根据试验对路面附着系数的要求，对履带表面进行喷涂处理，使履带表面粗糙度达到试验要求的路面附着系数；

3)轮胎定位参数调整

通过调整悬架的位置以及轮胎中心面的位置对轮胎定位参数进行调整，使轮胎定位参数与所试验车型的轮胎定位参数相等；

4)轮胎转速调整

根据车辆运行速度要求调整动力输入装置电动机的转速，使轮胎的圆周切向速度与要求的车辆运行速度相等；

5)激振类型调整

在轮胎下方设置一个激振器，根据不同等级路面对车辆的冲击效果，调整激振频率和振幅，模拟路面对车轮的冲击效果；

6)数据采集分析

2.根据权利要求1所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：所述的数据采集具体为：数据采集卡(22)插在计算机(23)的插槽内，采集多路传感器信号，并进行相应的转换处理；其中采集的传感器信号有：车速信号(12’)、方向盘转矩信号(13’)、助力电动机电流信号(24’)、车辆前轮载荷信号(25’)和方向盘转角信号(26’)、位移信号(27’)。

3.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：车速信号(12’)由位于车轮轴上的车速传感器(12)测量得到。

4.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：方向盘转矩信号(13’)由位于转向轴上的扭矩传感器信号(3)测量得到。

5.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：助力电动机电流信号(24’)由外挂式霍尔电流传感器测量。

6.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：车辆前轮载荷信号(25’)由数控电液伺服试验***(21)内的力传感器信号测量得到。

7.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：角度传感器(26)，位于方向盘(1)上，用于测量驾驶员的转动角度，向数据采集卡(22)提供驾驶员转角信号(26’)。

8.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：位移传感器(27)，位于数控电液伺服试验***(21)的激振头上，采集转向前轮上下运动的距离，向数据采集卡(22)提供位移数据(27’)。

9.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：计算机(23)根据数据采集卡采集的车辆运行速度信号，计算发动机转速信号，通过数据采集卡向EPS控制器(9)传送发动机转速信号(14)，使EPS正常工作。

10.根据权利要求2所述的车辆电动助力转向***试验研究测试方法，其特征为：EPS控制器(9)采集来自方向盘扭矩传感器(3)的扭矩信号(13)、车速信号(12)，根据助力特性曲线决定助力电动机理想助力电流(16)的大小和方向，根据数据采集卡输出的发动机点火信号(14)以及产生的控制信号(11)，控制电磁离合器断开、结合。