CN102298333B - 汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 - Google Patents
汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102298333B CN102298333B CN201110178707.8A CN201110178707A CN102298333B CN 102298333 B CN102298333 B CN 102298333B CN 201110178707 A CN201110178707 A CN 201110178707A CN 102298333 B CN102298333 B CN 102298333B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- embedded system
- torque
- assist motor
- signal
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
本发明公开了一种汽车电动助力转向总成用半物理仿真试验装置。它包括待测EPS控制器、助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器、伺服电机、电流传感器、伺服驱动器、第一嵌入式系统；待测EPS控制器与嵌入式系统连接，助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器4、伺服电机顺次连接；助力电机、电流传感器、嵌入式系统顺次连接；第一嵌入式系统、伺服驱动器、伺服电机顺次连接；扭矩传感器与第一嵌入式系统连接。本发明适用于汽车电动助力转向总成用控制器静动态性能试验，构建控制器性能定量化评价体系；可用于控制器与助力电机间的匹配选型，还可为控制器控制模式快速设计提供支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置。
背景技术
汽车助力转向总成是汽车重要的安全部件，有动力源的助力转向总成主要有液压助力和电动助力两大类。电动助力转向(Electrical Power Steering,简称EPS)总成由机械转向机构、转向检测用传感器、转向助力电动机和电机控制器单元等部分组成，各部分互相配合协调工作，实现汽车驾驶时的方向盘转向按需助力。
为评价汽车电动助力转向总成的性能，通常采用总成试验台架进行相关标准规定的总成性能相关试验。由于电动助力转向总成是一个多部件组合的机电一体化装置，总成的性能表现并不能真实全面地反映包含控制器在内的各部件性能优劣。
作为总成核心部件的控制器是一个纯电单元，其性能表现与作为其负载的助力电机存在关联，而控制器单元的控制模式、输入输出信号响应速度、输出驱动能力、接口保护、故障自诊断、电磁兼容性等性能是自身独有。构建专门针对控制器的独立试验系统，既要兼顾控制器的输出端关联负载对其性能评价的影响，也要考虑到其标准化试验条件建立对性能评价的合理性问题。
由于电动助力转向总成组成结构的多样性，助力电机和机械转向机构等特性存在较大差异，但按电动助力转向总成的几种分类，可以建立起数字化的分类模型特性库，在明确匹配参数以后，可以成为控制器试验中的标准负载库。控制器的主要输入装置是转向检测用扭矩传感器和车速传感器，模拟传感器的标准化输入信号可以由嵌入式系统产生。在这些有关控制器的输入输出端标准试验条件构建思想下，就可以设计实现汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置。
本发明的汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置，包括一台助力电机和一台伺服电机构成的力学动态平衡系统。主动的助力电机由受试电动助力转向总成用控制器驱动，从动的伺服电机由具有特定伺服控制规律的伺服驱动器驱动。模拟传感器输入的标准信号由嵌入式系统发出给受试控制器；伺服控制规律源自对总成的机械助力机构、总成外延关联负载的软件模拟。
一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置包括待测EPS控制器、助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器、伺服电机、电流传感器、伺服驱动器、第一嵌入式系统；待测EPS控制器与嵌入式系统连接，助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器、伺服电机顺次连接；助力电机、电流传感器、嵌入式系统顺次连接；第一嵌入式系统、伺服驱动器、伺服电机顺次连接；扭矩传感器与第一嵌入式系统连接；第一嵌入式系统产生扭矩模拟信号、角度模拟信号、车速脉冲信号、发动机转速脉冲信号输入至待测EPS控制器；第一嵌入式系统产生伺服控制信号输入至伺服驱动器用于控制伺服电机的扭矩；待测EPS控制器输出电压控制信号带动助力电机转动；伺服电机用于模拟助力电机输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器用于采集试验进程中助力电机电源线上的工作电流；扭矩限制器是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况。
所述的第一嵌入式系统包括微处理器、输入输出模块、存储显示模块；微处理器分别与输入输出模块和存储显示模块连接；所述嵌入式系统是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块用于向待测EPS控制器输出扭矩、角度、车速、发动机转速等标准信号，同时采集电流传感器输出的电流传感器信号和扭矩传感器输出的扭矩传感器信号；所述存储显示模块用于存储各种试验数据、显示试验结果。
另一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置包括助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器、伺服电机、电流传感器、伺服驱动器、第二嵌入式系统；助力电机、扭矩限制器、扭矩传感器、伺服电机顺次连接；助力电机、电流传感器、第二嵌入式系统顺次连接；助力电机与第二嵌入式系统连接；第二嵌入式系统、伺服驱动器、伺服电机顺次连接；扭矩传感器与第二嵌入式系统连接；第二嵌入式系统产生扭矩模拟信号、角度模拟信号、车速脉冲信号、发动机转速脉冲信号；第二嵌入式系统产生伺服控制信号输入至伺服驱动器用于控制伺服电机的扭矩；第二嵌入式系统输出电压控制信号带动助力电机转动；伺服电机，用于模拟助力电机输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器，用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器，用于采集试验进程中助力电机电源线上的工作电流；扭矩限制器是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况。
所述的第二嵌入式系统包括微处理器、输入输出模块、存储显示模块、通用EPS控制器模块；微处理器分别与输入输出模块、存储显示模块、通用EPS控制器模块连接；输入输出模块与通用EPS控制器模块连接；所述嵌入式系统，是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块用于向通用控制器模块输出扭矩模拟信号、角度模拟信号、车速脉冲信号、发动机转速脉冲信号，同时采集电流传感器输出的电流传感器信号和扭矩传感器输出的扭矩传感器信号；所述存储显示模块用于存储各种试验数据、显示试验结果；所述通用EPS控制器模块内置可下载标准控制模式的通用控制器,与实际助力电机连接，实现半物理仿真试验。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
①本发明中受试控制器配接助力电机，在对总成的部分部件进行数学建模基础上设计控制算法，通过控制伺服电机系统实现对助力电机输出轴的标准化加载，并且这种加载是可通过嵌入式系统数据库进行配置的；
②加在控制器输入端的传感器信号，是由嵌入式系统模拟给定的，是可改变信号形式和信噪比参数的；
③试验装置依托嵌入式系统及其数据库，在可选配置传感器输入、电机负载特性仿真模块基础上，连接实际受试控制器和实际选用助力电机，或利用嵌入式系统通用控制器模块连接实际选用助力电机，实现半物理仿真试验；
④本发明将半物理仿真技术与汽车电动助力转向总成试验技术相结合，构建了汽车电动助力转向总成用控制器的静动态性能试验平台，可用于外接受试控制器的性能评价，可用于控制器与助力电机之间的匹配选型，还可为控制器控制模式快速设计提供支持。本发明由于是半物理的仿真试验装置，可以大大缩小试验台体积，节省试验成本，缩短相关产品开发和试验周期。
附图说明
图1是本发明提供的一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置的结构示意图；
图2是本发明的第一嵌入式系统的结构示意图；
图3为图1的信号传输示意图；
图4是本发明提供的另一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置的结构示意图；
图5是本发明的第二嵌入式系统的结构示意图；
图中，1、待测EPS控制器，2、助力电机，3、扭矩限制器，4、扭矩传感器，5、伺服电机，6、电流传感器，7、伺服驱动器，8、嵌入式系统，9、扭矩模拟信号，10、角度模拟信号，11、车速脉冲信号，12、发动机转速脉冲信号，13、伺服控制信号，14、电流传感器信号，15、扭矩传感器信号，16、电压控制信号；
具体实施方式
如图1、3所示，一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置包括待测EPS控制器1、助力电机2、扭矩限制器3、扭矩传感器4、伺服电机5、电流传感器6、伺服驱动器7、第一嵌入式系统8；待测EPS控制器1与嵌入式系统8连接，助力电机2、扭矩限制器3、扭矩传感器4、伺服电机5顺次连接；助力电机2、电流传感器6、嵌入式系统8顺次连接；第一嵌入式系统8、伺服驱动器7、伺服电机5顺次连接；扭矩传感器4与第一嵌入式系统8连接；第一嵌入式系统8产生扭矩模拟信号9、角度模拟信号10、车速脉冲信号11、发动机转速脉冲信号12输入至待测EPS控制器1；第一嵌入式系统8产生伺服控制信号13输入至伺服驱动器7用于控制伺服电机5的扭矩；待测EPS控制器1输出电压控制信号16带动助力电机2转动；伺服电机5用于模拟助力电机2输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器4用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器6用于采集试验进程中助力电机2电源线上的工作电流；扭矩限制器3是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况。
如图2、3所示，所述的第一嵌入式系统8包括微处理器8-1、输入输出模块8-2、存储显示模块8-3；微处理器8-1分别与输入输出模块8-2和存储显示模块8-3连接；所述微处理器8-1是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块8-2用于向待测EPS控制器1输出扭矩、角度、车速、发动机转速等标准信号，同时采集电流传感器6输出的电流传感器信号14和扭矩传感器4输出的扭矩传感器信号15；所述存储显示模块8-3用于存储各种试验数据、显示试验结果。
如图4所示，另一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置包括助力电机2、扭矩限制器3、扭矩传感器4、伺服电机5、电流传感器6、伺服驱动器7、第二嵌入式系统8’；助力电机2、扭矩限制器3、扭矩传感器4、伺服电机5顺次连接；助力电机2、电流传感器6、第二嵌入式系统8’顺次连接；助力电机2与第二嵌入式系统8’连接；第二嵌入式系统8’、伺服驱动器7、伺服电机5顺次连接；扭矩传感器4与第二嵌入式系统8’连接；第二嵌入式系统8’产生扭矩模拟信号9、角度模拟信号10、车速脉冲信号11、发动机转速脉冲信号12；第二嵌入式系统8’产生伺服控制信号13输入至伺服驱动器7用于控制伺服电机5的扭矩；第二嵌入式系统8’输出电压控制信号16带动助力电机2转动；伺服电机5，用于模拟助力电机2输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器4，用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器6，用于采集试验进程中助力电机2电源线上的工作电流；扭矩限制器3是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况。
如图5所示，所述的第二嵌入式系统8’包括微处理器8’-1、输入输出模块8’-2、存储显示模块8’-3、通用EPS控制器模块8’-4；微处理器8’-1分别与输入输出模块8’-2、存储显示模块8’-3、通用EPS控制器模块8’-4连接；输入输出模块8’-2与通用EPS控制器模块8’-4连接；所述微处理器8’8-1是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块8’-2用于向通用控制器模块8’-4输出扭矩模拟信号9、角度模拟信号10、车速脉冲信号11、发动机转速脉冲信号12，同时采集电流传感器6输出的电流传感器信号14和扭矩传感器4输出的扭矩传感器信号15；所述存储显示模块8-3用于存储各种试验数据、显示试验结果；所述通用EPS控制器模块8’-4与实际助力电机2连接，实现半物理仿真试验。
嵌入式系统作为试验装置的控制中枢，内置有可下载控制模式代码的通用控制器模块；内置试验对象产品数据库，存有各种标准助力电机、机械机构、汽车底盘载荷与路况等特性，并配有受试控制器和配用助力电机相对应的标准试验条件修正数据表。通过设置参数，可以模拟不同转向总成的多种工作状态，模拟理想化的转向助力特性，满足控制器与助力电机、机械总成之间配套选型的试验要求。可以模拟传感器输入叠加噪声信号、振动环境下助力电机输出轴端负载变化、其他特殊因素等一系列异常工况可能对控制器工作的影响。
试验装置在力学动态平衡系统中配有扭矩传感器，针对助力电机配有电流检测传感器，伺服电机系统中也拥有伺服转角、扭矩、转速等的检测或换算输出功能。通过相关参数的检测，可以得到电动助力转向系统各种半真实的特性曲线，可以系统地评价控制器的静动态性能。
本发明中的助力电机选用可直流电机，伺服电机可选用交流伺服电机，嵌入式系统可以选用数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)作为嵌入式微处理器。
Claims (3)
1.一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置，其特征在于它包括待测EPS控制器(1)、助力电机(2)、扭矩限制器(3)、扭矩传感器(4)、伺服电机(5)、电流传感器(6)、伺服驱动器(7)、第一嵌入式系统(8)；待测EPS控制器(1)与嵌入式系统(8)连接，助力电机(2)、扭矩限制器(3)、扭矩传感器(4)、伺服电机(5)顺次连接；助力电机(2)、电流传感器(6)、嵌入式系统(8)顺次连接；第一嵌入式系统(8)、伺服驱动器(7)、伺服电机(5)顺次连接；扭矩传感器(4)与第一嵌入式系统(8)连接；第一嵌入式系统(8)产生扭矩模拟信号(9)、角度模拟信号(10)、车速脉冲信号(11)、发动机转速脉冲信号(12)输入至待测EPS控制器(1)；第一嵌入式系统(8)产生伺服控制信号(13)输入至伺服驱动器(7)用于控制伺服电机(5)的扭矩；待测EPS控制器(1)输出电压控制信号(16)带动助力电机(2)转动；伺服电机(5)用于模拟助力电机(2)输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器(4)用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器(6)用于采集试验进程中助力电机(2)电源线上的工作电流；扭矩限制器(3)是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置，其特征在于所述的第一嵌入式系统(8)包括微处理器(8-1)、输入输出模块(8-2)、存储显示模块(8-3)；微处理器(8-1)分别与输入输出模块(8-2)和存储显示模块(8-3)连接；所述微处理器(8-1)是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块(8-2)用于向待测EPS控制器(1)输出扭矩、角度、车速、发动机转速标准信号，同时采集电流传感器(6)输出的电流传感器信号(14)和扭矩传感器(4)输出的扭矩传感器信号(15)；所述存储显示模块(8-3)用于存储各种试验数据、显示试验结果。
3.一种汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置，其特征在于它包括助力电机(2)、扭矩限制器(3)、扭矩传感器(4)、伺服电机(5)、电流传感器(6)、伺服驱动器(7)、第二嵌入式系统(8’)；助力电机(2)、扭矩限制器(3)、扭矩传感器(4)、伺服电机(5)顺次连接；助力电机(2)、电流传感器(6)、第二嵌入式系统(8’)顺次连接；助力电机(2)与第二嵌入式系统(8’)连接；第二嵌入式系统(8’)、伺服驱动器(7)、伺服电机(5)顺次连接；扭矩传感器(4)与第二嵌入式系统(8’)连接；第二嵌入式系统(8’)产生扭矩模拟信号(9)、角度模拟信号(10)、车速脉冲信号(11)、发动机转速脉冲信号(12)；第二嵌入式系统(8’)产生伺服控制信号(13)输入至伺服驱动器(7)用于控制伺服电机(5)的扭矩；第二嵌入式系统(8’)输出电压控制信号(16)带动助力电机(2)转动；伺服电机(5)，用于模拟助力电机(2)输出轴负载扭矩的加载；扭矩传感器(4)，用于检测试验进程中助力电机的的输出转矩；电流传感器(6)，用于采集试验进程中助力电机(2)电源线上的工作电流；扭矩限制器(3)是为防止直流电动机和作为其负载的伺服电机工作时出现的状态不匹配现象，避免发生可能的某一端力矩过大而损坏系统的情况；所述的第二嵌入式系统(8’)包括微处理器(8’-1)、输入输出模块(8’-2)、存储显示模块(8’-3)、通用EPS控制器模块(8’-4)；微处理器(8’-1)分别与输入输出模块(8’-2)、存储显示模块(8’-3)、通用EPS控制器模块(8’-4)连接；输入输出模块(8’-2)与通用EPS控制器模块(8’-4)连接；所述微处理器(8’-1)是整个嵌入式系统的核心控制单元；所述输入输出模块(8’-2)用于向通用控制器模块(8’-4)输出扭矩模拟信号(9)、角度模拟信号(10)、车速脉冲信号(11)、发动机转速脉冲信号(12)，同时采集电流传感器(6)输出的电流传感器信号(14)和扭矩传感器(4)输出的扭矩传感器信号(15)；所述存储显示模块(8’-3)用于存储各种试验数据、显示试验结果；所述通用EPS控制器模块(8’-4)与实际助力电机(2)连接，输出电压控制信号(16)带动其转动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110178707.8A CN102298333B (zh) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | 汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110178707.8A CN102298333B (zh) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | 汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102298333A CN102298333A (zh) | 2011-12-28 |
| CN102298333B true CN102298333B (zh) | 2014-12-17 |
Family
ID=45358805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110178707.8A Active CN102298333B (zh) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | 汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102298333B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6068391B2 (ja) * | 2014-06-05 | 2017-01-25 | ファナック株式会社 | スラスト荷重を抑制する機能を備えた歯車電動機装置 |
| CN106774263A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 海特汽车科技（苏州）有限公司 | 一种eps控制器测试系统装置 |
| CN109030031A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-12-18 | 郑州轻工业学院 | 汽车电动助力转向控制器性能测试系统及方法 |
| CN110658454A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-07 | 吉孚汽车技术(浙江)有限公司 | 无刷直流电机集成测试系统 |
| CN114593923B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-05-30 | 湖南速特智能科技有限公司 | 汽车转向性能测试方法和系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2696252B1 (fr) * | 1992-09-25 | 1994-10-28 | Valeo Electronique | Dispositif de contrôle d'une charge électrique et application à un dispositif de direction assistée de véhicule. |
| CN1330954C (zh) * | 2004-06-29 | 2007-08-08 | 华中科技大学 | 汽车电动助力转向系统仿真测试装置 |
| CN101683867B (zh) * | 2008-09-27 | 2012-01-11 | 上海联盛汽车电子有限公司 | 具有可变加权系数线性组合控制器的电动助力转向系统 |
-
2011
- 2011-06-29 CN CN201110178707.8A patent/CN102298333B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102298333A (zh) | 2011-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102298333B (zh) | 汽车电动助力转向总成用控制器半物理仿真试验装置 | |
| CN106194702B (zh) | 新能源汽车电动真空泵测试系统试验台 | |
| CN111896269B (zh) | 一种电机台架测试方法及系统 | |
| Fajri et al. | Emulating on-road operating conditions for electric-drive propulsion systems | |
| CN202331190U (zh) | 可移动式电动助力转向控制器综合试验台 | |
| CN105136483A (zh) | 一种纯电动汽车半实物仿真试验台及其测试方法 | |
| CN103034227A (zh) | 纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法 | |
| CN105652688A (zh) | 一种转向系统实时硬件在环仿真平台及试验方法 | |
| CN110426631B (zh) | 新能源汽车动力系统复合型测试装置及测试方法 | |
| CN103838232A (zh) | 汽车底盘多ecu协调控制试验台 | |
| CN105675314A (zh) | 电动助力转向控制器产品自动检测台 | |
| CN112362365B (zh) | 一种基于scalexio的eps系统故障注入测试平台及测试方法 | |
| CN112270040A (zh) | 一种基于主动容错的c-eps控制策略硬件在环仿真开发平台 | |
| CN106777485A (zh) | 一种快速分析汽车电动尾门撑杆系统的方法 | |
| CN211652091U (zh) | 一种电动助力转向系统的测试设备 | |
| CN201251709Y (zh) | 一种用于车身控制器的测试设备 | |
| CN110794813B (zh) | 一种机电零部件在环实时联动测试方法及系统 | |
| CN103353404B (zh) | 一种汽车线控转向路面阻力模拟试验台 | |
| CN110207977B (zh) | 一种用于碟簧液压机构的储能传动系统的测试方法 | |
| CN100465826C (zh) | 汽车自动变速器电控单元仿真试验台 | |
| CN115962962A (zh) | 一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法 | |
| CN113656977B (zh) | 一种基于多模态特征学习的线圈故障智能诊断方法及装置 | |
| CN215625989U (zh) | 一种电梯曳引机制动器制动作试验装置 | |
| CN205015167U (zh) | 一种纯电动汽车半实物仿真试验台 | |
| CN213658261U (zh) | 一种基于scalexio的eps注入测试平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |