CN111595602A - 一种智能网联汽车五轴转向测试装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能网联汽车五轴转向测试装备，包括底座、模拟路面负载和转向负载的两组转向驱动组件、模拟方向盘转向动作的伺服电机；所述两组转向驱动组件分别设置在所述底座的两侧；所述伺服电机通过联轴器与被测样件连接；同时配套有智能温控箱可以对被测样件进行高低温试验；本发明解决了智能网联汽车零部件在研发阶段的高性能联合联动测试，区别于传统的单零件测试，所有零件可以模拟整车负载环境中执行的测试以及与电控部件在环的联动协同测试，极大地提高了零部件的研发效率。

Description

一种智能网联汽车五轴转向测试装备

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体地说是一种智能网联汽车五轴转向测试装备。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的提高，全世界汽车产量逐年增加，中国的汽车市场拥有广阔的前景，因而汽车内部的一些零部件也有很广阔的市场前景。随着技术的发展，产品的更新换代在所难免，旧的产品终究要被新的产品取代，传统的HPS(液压助力转向也要被EPS(电动助力转向)所取代，当前EPS已在轻型车(轿车)上得到应用，其性能已得到人们的普遍认可。

汽车电动助力转向装置的关键技术涉及机械、电机、电子、控制及材料等领域，是比较典型的机电一体化产品。随着汽车电动助力转向装置的发展，为了改善装置的性能，为了保证产品的质量，对汽车电动助力转向装置的性能检测便显得尤其重要。加强对汽车电动助力转向装置的监督检验，使其减少机件故障，避免事故，发现问题及时维修，以确保汽车电动助力转向装置的技术性能处于良好状态。

目前，汽车转向测试装置多为三轴，测试项目有限，测试精度有限，影响对转向装置的综合性能评估。如中国专利CN101696908A公开了一种汽车转向***性能试验装置，包括转向模拟***、轴向加载***、悬架模拟***和汽车转向***，所述转向模拟***用自动和手动方式模拟方向盘的转动，轴向加载***模拟转向载荷并通过Bell机构加载到汽车转向***(由转向柱、转向器、横拉杆和模拟转向节组成)上，悬架模拟***模拟汽车行驶时车轮的跳动。

因此，如何提供一种汽车转向测试装备，以解决现有技术中所存在的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种智能网联汽车五轴转向测试装备，以实现高性能联合联动测试，且使用方便、可靠性好、精度高、易于维护，进一步提升核心部件的测试方法。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种智能网联汽车五轴转向测试装备，包括底座、模拟路面负载和转向负载的两组转向驱动组件、模拟方向盘转向动作的伺服电机；

所述两组转向驱动组件分别设置在所述底座的两侧；所述伺服电机通过联轴器与被测样件连接。

优选地，每组所述转向驱动组件包括：

支架，其为可移动支架，以满足不同车辆转向***的参数结构；

横向驱动机构，其用于提供横向施加作用力，以实现横向位移动作；

纵向驱动机构，其用于提供纵向施加作用力，以实现纵向位移动作；

至少4个作动杆件，其用于实现横向驱动机构、纵向驱动机构与被测样件的连接。

优选地，所述作动杆件包括第一作动杆件、第二作动杆件、第三作动杆件、第四作动杆件，相邻作动杆件之间通过球铰连接；

所述第一作动杆件与第二作动杆件用于实现横向位移动作，所述第三作动杆件用于实现纵向位移动作。

优选地，所述横向驱动机构、纵向驱动机构分别通过导向轴承和转向节力臂与作动杆件连接。

优选地，所述横向驱动机构与作动杆件的连接处设置有用于监测传动力的传动力传感器。

优选地，所述纵向驱动机构与作动杆件的连接处设置有平面推力滚针轴承，以实现在较小空间下获得很高的轴向载荷力。

优选地，所述作动杆件与被测样件的连接处设置有拉杆力传感器，用以采集相应的拉杆力。

优选地，该装备还包括智能温控箱，用于实现对被测样件进行高低温试验，所述智能温控箱设置有可视化显示屏，实现温度的实时显示和记录。

优选地，所述底座为T型槽地板，所述底座下方设置有空气减震器。

优选地，该装备还包括：

电力驱动柜，其提供基本的装备供电；

HIL***柜，其基于NI PXI架构，结合主流的CARSIM提供车辆动力学仿真软件平台，进行实时数据的采集、监测、记录处理；

自动化测控上位机，其可以实时显示装备的相关参数以及实时下发接收相关操作指令。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了智能网联汽车零部件在研发阶段的高性能联合联动测试，区别于传统的单零件测试，所有零件可以模拟整车负载环境中执行的测试以及与电控部件在环的联动协同测试，极大地提高了零部件的研发效率；

2)本发明动态耦合作动系数高度复杂，已经达到了5轴，可以实现道路横向和纵向负载；技术参数要求较高，符合全部乘用车和部分商用车水平；控制与执行单元实时联合测试，实现半物理HIL硬件在环智能测试；

3)本发明适用于汽车关键零部件的半物理化硬件在环测试装备，其特点是可以将感知***、执行***以及控制***联合起来放置于同一个测试环境中，得到一个综合各个***的关键零部件的测试结果；

4)本发明具有很好的扩展性，预留有工业以太网等接口，可与其他ADAS(高级辅助驾驶)测试设备进行联合通信仿真。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中智能网联汽车五轴转向测试装备的结构示意图；

图2是本公开一种实施例中转向驱动组件的结构示意图；

图3是附图1中A处的放大图。

在以上附图中：10、底座；101、空气减震器；20、转向驱动组件；201、支架；202、横向驱动机构；203、纵向驱动机构；204、第一作动杆件；205、第二作动杆件；206、第三作动杆件；207、第四作动杆件；30、伺服电机；301、联轴器；40、被测样件；50、球铰；60、传动力传感器；70、平面推力滚针轴承；80、拉杆力传感器；90、智能温控箱；100、齿条位移传感器；110、扭矩传感器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1所示，一种智能网联汽车五轴转向测试装备，包括底座10、模拟路面负载和转向负载的两组转向驱动组件20、模拟方向盘转向动作的伺服电机30。

所述两组转向驱动组件20分别设置在所述底座10的两侧；所述伺服电机30通过联轴器301与被测样件40连接。

如附图2所示，每组所述转向驱动组件20包括支架201、横向驱动机构202、纵向驱动机构203及至少4个作动杆件。

所述支架201，其为可移动支架，可以实现横向移动，以满足不同车辆转向***的参数结构。

所述横向驱动机构202，其用于提供横向施加作用力，以实现横向位移动作。

所述纵向驱动机构203，其用于提供纵向施加作用力，以实现纵向位移动作。

所述横向驱动机构202和纵向驱动机构203均为油缸驱动。

在一个实施例中，所述横向驱动机构202和纵向驱动机构203均为驱动电机。

在一个实施例中，所述横向驱动机构202、纵向驱动机构203为油缸驱动、驱动电机的至少一种。

至少4个作动杆件，其用于实现横向驱动机构202、纵向驱动机构203与被测样件40的连接。

所述作动杆件包括第一作动杆件204、第二作动杆件205、第三作动杆件206、第四作动杆件207，相邻作动杆件之间通过球铰50连接。

所述第一作动杆件204与第二作动杆件205用于实现横向位移动作，所述第一作动杆件204一端与所述横向驱动机构202连接，另一端与第二作动杆件205连接。

所述第三作动杆件206用于实现纵向位移动作，所述第三作动杆件206一端与纵向驱动机构203连接，另一端与第四作动杆件207的一端连接，所述第四作动杆件207的另一端与被测样件40连接。

在一个实施例中，所述横向驱动机构202、纵向驱动机构203分别通过导向轴承和转向节力臂与作动杆件连接，同时实现对横向(纵向)的作动杆件施加作用力以达到横向(纵向)的位移。

在一个实施例中，所述横向驱动机构202与作动杆件的连接处设置有用于监测传动力的传动力传感器60，用于监测作动力是否在正常范围之内。

进一步的，所述传动力传感器60为6自由度力传感器。

在一个实施例中，所述纵向驱动机构203与作动杆件的连接处设置有平面推力滚针轴承70，以实现在较小空间下获得很高的轴向载荷力。

在一个实施例中，所述作动杆件与被测样件40的连接处设置有拉杆力传感器80，用以采集相应的拉杆力。

每组转向驱动组件20的工作原理：第二作动杆带动横向的球铰50，同时与第三作动杆的作动力一起施加于转向节力臂上，通过空间矢量叠加的原理进而带动第四作动杆端部的球铰50给被测样件40提供一个横纵坐标叠加后的阻力，该阻力可被拉杆力传感器80捕捉记录，从而达到模拟转向负载及路面负载的效果。

在一个实施例中，被测样件40上设置有连接杆，连接杆件处装有齿条位移传感器100(横向、纵向)，如附图3所示，所述伺服电机30通过联轴器301与连接杆连接，同时，设置有用于计算转向的角度的扭矩传感器110。

在一个实施例中，该装备还包括智能温控箱90，所述智能温控箱90用于包裹被测样件40，实现对被测样件40进行高低温试验，以进一步提升车辆转向***的性能。

所述智能温控箱90设置有可视化液晶显示屏，实现温度的实时显示和记录。

在一个实施例中，所述智能温控箱90调节温度范围为-40～150℃，调节精度为±1℃，同时，预留有至少2路工业以太网EtherCAT接口，可以最大1000Hz频率向平台传输高低温的相关数值。

在一个实施例中，所述底座10为T型槽地板，所述底座10下方设置有空气减震器101，可有效减轻被测样件40在测试时引起的台架整体振动，减轻对地面的磨损。

在一个实施例中，该装备还包括电力驱动柜、HIL***柜、自动化测控上位机。

所述电力驱动柜，其提供基本的装备供电。

所述HIL***柜，其基于NIPXI架构，结合主流的CARSIM提供车辆动力学仿真软件平台，进行实时数据的采集、监测、记录处理。

所述自动化测控上位机，其可以实时显示装备的相关参数以及实时下发接收相关操作指令。

被测样件40的作动原件通过传感器采集到的数值与转向***ECU处理过后的计算数值共同以CAN接口的形式输入给自动化测控上位机中的HIL***，同时，五轴转向测试装备加载的外部负载值(包括作动原件及智能温控箱90的数值)通过工业以太网EtherCAT输入给HIL***进行处理，与车辆动力学模型匹配，再将计算到的数值返传到五轴转向测试装备中达到闭环的效果。

上述装备的工作原理：通过两组转向驱动组件20，即两个横向驱动机构202、两个纵向驱动机构203，分别提供2个横向(模拟转向负载)和2个纵向(模拟路面负载)的加载力，即代表五轴转向测试装备中的4个轴，拥有4个自由度；通过模拟车辆方向盘的伺服电机30提供转向力与转向角，即代表五轴转向测试装备中的第5个轴；同时，配套的智能温控箱90可以对转向***的被测样件40进行高低温试验，最后配合集成在底座10中的HIL(HardwareIn The Loop)***柜内的硬件在环***，将测试中的底座10的动作完全映射到软件中进行车辆动力学的模拟并计算反馈相应的数值，完成半物理HIL硬件在环测试。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，包括底座(10)、模拟路面负载和转向负载的两组转向驱动组件(20)、模拟方向盘转向动作的伺服电机(30)；

所述两组转向驱动组件(20)分别设置在所述底座(10)的两侧；所述伺服电机(30)通过联轴器(301)与被测样件(40)连接。

2.根据权利要求1所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，每组所述转向驱动组件(20)包括：

支架(201)，其为可移动支架，以满足不同车辆转向***的参数结构；

横向驱动机构(202)，其用于提供横向施加作用力，以实现横向位移动作；

纵向驱动机构(203)，其用于提供纵向施加作用力，以实现纵向位移动作；

至少4个作动杆件，其用于实现横向驱动机构(202)、纵向驱动机构(203)与被测样件(40)的连接。

3.根据权利要求2所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述作动杆件包括第一作动杆件(204)、第二作动杆件(205)、第三作动杆件(206)、第四作动杆件(207)，相邻作动杆件之间通过球铰(50)连接；

所述第一作动杆件(204)与第二作动杆件(205)用于实现横向位移动作，所述第三作动杆件(206)用于实现纵向位移动作。

4.根据权利要求2所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述横向驱动机构(202)、纵向驱动机构(203)分别通过导向轴承和转向节力臂与作动杆件连接。

5.根据权利要求2所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述横向驱动机构(202)与作动杆件的连接处设置有用于监测传动力的传动力传感器(60)。

6.根据权利要求2所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述纵向驱动机构(203)与作动杆件的连接处设置有平面推力滚针轴承(70)，以实现在较小空间下获得很高的轴向载荷力。

7.根据权利要求2所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述作动杆件与被测样件(40)的连接处设置有拉杆力传感器(80)，用以采集相应的拉杆力。

8.根据权利要求1所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，该装备还包括智能温控箱(90)，用于实现对被测样件(40)进行高低温试验，所述智能温控箱(90)设置有可视化显示屏，实现温度的实时显示和记录。

9.根据权利要求1所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，所述底座(10)为T型槽地板，所述底座(10)下方设置有空气减震器(101)。

10.根据权利要求1所述的智能网联汽车五轴转向测试装备，其特征在于，该装备还包括：

电力驱动柜，其提供基本的装备供电；

HIL***柜，其基于NI PXI架构，结合主流的CARSIM提供车辆动力学仿真软件平台，进行实时数据的采集、监测、记录处理；

自动化测控上位机，其可以实时显示装备的相关参数以及实时下发接收相关操作指令。

Images