CN102466569B - 一种车辆模拟实验设备及其模拟实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆模拟实验设备及其方法，所述设备包括：发动机仿真模块，其输出发动机转速信号；车辆传动系仿真模块，用于模拟车辆的多个档位，其接收发动机转速信号，并输出车辆速度信号；车辆发动机控制模块，其接收发动机转速信号和车辆速度信号并对发动机仿真模块输出控制信号。在本发明中车辆传动系仿真模块的变速器的档位进行模拟设置，能够更加符合实际车辆运行情况地对车辆的工作进行模拟和仿真，从而获得更加准确的模拟实验结果。

Description

一种车辆模拟实验设备及其模拟实验方法

技术领域

本发明涉及一种车辆模拟实验设备及其模拟实验方法，具体来说涉及在车辆模拟实验中对传动系输出的车辆速度进行模拟的装置和方法。

背景技术

在现有的车辆模拟设备中，包括发动机仿真模块、车辆发动机控制模块和车速发生模块。在该实验设备中，车辆发动机控制模块接收发动机仿真模块发出的发动机转速和车辆速度发生模块发出的车速信号等信息，用以对控制发动机仿真模块的燃油喷射等参数进行控制和调节。但是该车速输出模式是由一个开环控制的模块，也就是说车速的输出是通过车速发生模块的旋钮单独调节的、与发动机仿真模块中的发动机模拟转速没有关联。另外，现有的车速输出模块还可以是一种固定传动比的车速输出模块，即可以实现与发动机转速成单一比例的车辆速度输出，但是没有考虑车辆的传动系的变速器的档位对车辆速度的影响。由此造成现有的车辆模拟实验设备及其模拟方法无法实现实际车辆的运行状况，部分模拟试验无法实现。

发明内容

本发明是鉴于上述缺点做出的。因此本发明的第一目的是提供一种车辆的模拟实验设备，其能够更加符合实际车辆运行情况对车辆的工作进行模拟和仿真，从而获得更加准确模拟实验结果。

本发明的第二目的提供一种车辆的模拟实验方法，其能够更加符合实际车辆运行情况地对车辆的工作进行模拟和仿真。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种车辆模拟实验设备，所述设备包括：

发动机仿真模块，其输出发动机转速信号；

车辆传动系仿真模块，用于模拟车辆传动系的不同传动比的多个档位，其接收发动机转速信号，并输出车辆速度信号；

车辆发动机控制模块，其接收发动机转速信号和车辆速度信号并对发动机仿真模块输出控制信号。

优选的是，所述车辆传动系仿真模块包括用于进行参数和多个档位调整设置的设置单元、计算单元、输入端子和输出端子，其中计算单元能够通过输入端子接收来自发动机仿真模块的发动机转速信号计算出当前的发动机转速，并且根据设置单元设置的档位计算出当前车辆速度，在计算得出车辆速度后能够将车辆速度转换为车速输出频率信号，所述车速输出频率信号通过输出端子输出。

优选的是，还包括：显示单元、存储单元和供电单元，其中显示单元显示发动机转速、车辆速度和档位等信息，存储单元用于存储不同的功能参数的设定值。

优选的是，所述设置单元包括键盘，用于通过键盘对车辆的传动系的变速器的档位进行手动设置，所述显示单元包括LCD显示器，所述计算单元包括CPU，所述存储单元包括EEPROM。

优选的是，所述设置单元基于当前的发动机速度和模拟制动踏板或者油门踏板的模拟信号自动进行档位设置。

优选的是，计算单元通过下面的关系式(1)计算出当前的发动机转速，

$n_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{f_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}}{\mathrm{IPC}}\right)\×60---\left(1\right)$

其中，

f_{Eng_Spd}是发动机仿真模块输出的发动机转速频率信号，单位：个/秒

IPC是发动机曲轴每转一圈发动机仿真模块的脉冲输出个数，单位：脉冲数/转；

计算单元根据下面的关系式(2)计算出当前的模拟车辆速度：

V_{Veh_Spd}＝n_{Eng_Spd}×Gear_fac_i，i＝0，1，2，3，4，5......     (2)

其中，n_{Eng_Spd}为模拟发动机转速，单位：转/分钟；

Gear_fac为车速与发动机转速的比值，即车辆不同档位i的变速比，

计算单元通过下面的关系式(3)将车辆速度转换为车速输出频率信号：

$f_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{V_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}}{3.6}\right)\×\mathrm{IPD}---\left(3\right)$

其中：

V_{Veh_Spd}：模拟车辆速度，单位：公里/小时。

IPD：模拟车辆模块单位距离输出的脉冲个数，单位：脉冲数/米。

根据本发明的另一方面，提供了一种用车辆模拟实验方法，所述方法包括：通过发动机仿真模块输出发动机转速信号；通过车辆传动系仿真模块模拟车辆传动系的不同传动比的多个档位，所述车辆传动系仿真模块接收发动机转速信号，并输出车辆速度信号；通过车辆发动机控制模块接收发动机转速信号和车辆速度信号并对发动机仿真模块输出控制信号。

优选的是，所述车辆传动系仿真模块包括用于进行参数和多个档位调整设置的设置单元、计算单元和输入端子和输出端子，所述方法还包括：通过输入端子接收来自发动机仿真模块的发动机转速信号计算出当前的发动机转速，根据设置单元设置的档位通过计算单元计算出当前车辆速度，并且在计算得出车辆速度后能够将车辆速度转换为车速输出频率信号，通过输出端子输出所述车速输出频率信号。

优选的是，所述设置单元包括键盘，还包括步骤：通过键盘对车辆的传动系的变速器的档位进行手动设置。

优选的是，还包括：基于当前的发动机速度和模拟制动踏板或者油门踏板的模拟信号，所述设置单元自动进行档位设置。

附图说明

图1是显示依照本发明的实施例的车辆模拟实验设备的组成的示意图；

图2是显示图1中的车辆传动系仿真模块的结构示意图；

图3是显示图2的车辆传动系仿真模块的原理图；

图4是显示依照本发明的车辆传动系仿真模块的工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。在下面的说明中相同或相应的结构元件由相同的参考数字表示并且其重复说明将省略。

图1依照本发明的实施例的车辆模拟实验设备的组成的示意图。本发明的车辆模拟实验设备包括发动机仿真模块1，车辆发动机控制模块2，车辆传动系仿真模块3。发动机仿真模块1将模拟的发动机转速参数分别输出到车辆发动机控制模块2和车辆传动系仿真模块3。车辆传动系仿真模块3根据接收来自发动机仿真模块1的车辆速度参数对车辆的包括变速器的传动系进行仿真并向车辆发动机控制模块2输出模拟的车辆速度，车辆发动机控制模块2根据例如发动机转速和车辆速度等参数对发动机仿真模块1中的燃料喷射参数进行控制和调节。

图2是显示图1中的车辆传动系仿真模块3的面板结构示意图。图3是显示图2的车辆传动系仿真模块的工作原理图。车辆传动系仿真模块3包括诸如LCD的显示单元31、诸如键盘的设置单元32、诸如CPU的计算单元33、用于给车辆传动系仿真模块供电的供电单元34、诸如EEPROM的存储单元35和输入端子36和输出端子37。其中显示单元31显示发动机转速、车辆速度和档位等信息，设置单元32用于利用包括UP键和DOWN键的键盘进行参数和多个档位调整等设置工作，其中该UP键和DOWN键是自动回复按键，UP键每按下一次以提升一个档位，DOWN键每按下一次以降低一个档位，存储单元35用于存储不同的功能参数的设定值。计算单元33能够通过输入端子接收来自发动机仿真模块1的发动机转速信号，例如PWM信号，通过下面的关系式(1)计算出当前的发动机转速，

$n_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{f_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}}{\mathrm{IPC}}\right)\×60---\left(1\right)$

其中，

f_{Eng_Spd}是发动机仿真模块输出的发动机转速频率信号，信号电压与系统电压相同。单位：个/秒

IPC是发动机曲轴每转一圈发动机仿真模块的脉冲输出个数。可以通过发动机仿真模块进行设置，单位：脉冲数/转。

计算单元33进一步根据当前的发动机转速和当前的档位信息，通过下面的关系式(2)计算出当前的车辆速度：

V_{Veh_Spd}＝n_{Eng_Spd}×Gear_fac_i，i＝0，1，2，3，4，5......     (2)

其中，n_{Eng_Spd}为模拟发动机转速，单位：转/分钟；

Gear_fac为车速与发动机转速的比值，即车辆不同档位i的变速比，车辆的档位可以通过键盘手动设置，也可以根据当前的车辆速度等状态自动地设置。

计算单元33在计算得出车辆速度后可以通过下面的关系式(3)将车辆速度转换为车速输出频率信号：

$f_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{V_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}}{3.6}\right)\×\mathrm{IPD}---\left(3\right)$

其中：

V_{Veh_Spd}：模拟车辆速度。单位：公里/小时。

IPD：模拟车辆模块单位距离输出的脉冲个数，可以设置。单位：脉冲数/米。

最后，计算单元33通过输出端子37将当前的车速输出频率信号输出给车辆发动机控制模块2。

图4是显示依照本发明的车辆传动系仿真模块的操作流程图。首先在步骤S105中计算单元33输入并根据关系式(1)计算发动机转速，下面在步骤S110中，确定当前的车辆档位的状态是否为档位更改页面，如果为“否”，则计算单元33直接执行步骤S190，步骤S190将在下文介绍。如果在步骤S110中确定处于档位更改页面，即为“是”，则进行到步骤S120。在步骤S120中，判断设置单元中的UP键是否按下，如果结果为“否”，则进行到步骤S130，判断DOWN键是否按下，如果步骤S130的结果为“否”，则直接执行步骤S190。如果在步骤S120中结果为“是”，即UP键按下以提升档位，则执行步骤S140，在步骤S140中，判断当前的档位是否为最大档位，如果当前的档位是最大档位，即结果是“是”，则步骤进行到步骤S170以保持当前档位，如果在步骤S140的结果为“否”，即当前档位不是最大档位，则运行步骤S160，将档位+1并更新当前档位。然后运行步骤S190。另外在步骤S130中，如果DOWN键按下以降档，即执行步骤S150，判断当前的档位是否为空挡，如果当前的档位是空档，即结果是“是”，则步骤进行到步骤S170以保持当前档位，如果在步骤S150的结果为“否”，即当前档位不是空挡，则运行步骤S180，将档位-1并更新当前档位。然后运行步骤S190。计算单元33在步骤S160、S170或S180之后运行步骤S190。在步骤S190中，判断当前档位是否为空挡，如果结果为“是”，即当前档位是空挡，则计算单元33将车辆速度计算为0，如果结果为“否”，即当前档位不是空挡，则计算单元根据关系式(2)计算车辆速度，在步骤S200和S210之后，计算单元33根据关系式(3)转换并输出车辆速度信号。

在一个替换的实施例中，上述档位变化可以不同上述实施例通过设置单元的按键手动设置，而是可以根据当前的发动机速度和模拟制动踏板、离合器模拟信号或者油门踏板的模拟信号在车辆速度范围内自动设置档位变化。

实施例的上述说明提供用来使本领域技术人员制造和使用本发明。此外，对这些实施例的各种改动对于本领域的技术人员是很显而易见的，并且在此界定的通用原理和特定实例可以应用于其它实施例。因此，本发明并非用来限于在此所述的实施例，而是应该被给予由权利要求和等效物界定的限制的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种车辆模拟实验设备，所述设备包括：

发动机仿真模块，其输出发动机转速信号；

车辆传动系仿真模块，用于模拟车辆传动系的不同传动比的多个档位，其接收发动机转速信号，并输出车辆速度信号；

车辆发动机控制模块，其接收发动机转速信号和车辆速度信号并对发动机仿真模块输出控制信号；

所述车辆传动系仿真模块包括用于进行参数和多个档位调整设置的设置单元、计算单元和输入端子和输出端子，其中计算单元能够通过输入端子接收来自发动机仿真模块的发动机转速信号计算出当前的发动机转速，并且根据设置单元设置的档位计算出当前车辆速度，在计算得出车辆速度后能够将车辆速度转换为车速输出频率信号，所述车速输出频率信号通过输出端子输出。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括:用于显示发动机转速、车辆速度和档位信息的显示单元、用于存储不同的功能参数的设定值的存储单元和供电单元。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设置单元包括键盘，用于通过键盘对车辆的传动系的变速器的档位进行手动设置，所述显示单元包括LCD显示器，所述计算单元包括CPU，所述存储单元包括EEPROM。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设置单元基于当前的发动机速度和模拟制动踏板或者油门踏板的模拟信号自动进行档位设置。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，计算单元通过下面的关系式(1)计算出当前的发动机转速，

$n_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{f_{\mathrm{Eng}\_\mathrm{Spd}}}{\mathrm{IPC}}\right)\×60---\left(1\right)$

其中，

f_{Eng_Spd}是发动机仿真模块输出的发动机转速频率信号，单位：个/秒

IPC是发动机曲轴每转一圈发动机仿真模块的脉冲输出个数，单位：脉冲数/转；

计算单元根据下面的关系式(2)计算出当前的模拟车辆速度：

V_{Veh_Spd}＝n_{Eng_Spd}×Gear_fac_i，i＝0,1,2,3,4,5……  (2)

其中，n_{Eng_Spd}为模拟发动机转速，单位：转/分钟；

Gear_fac为车速与发动机转速的比值，即车辆不同档位i的变速比，

计算单元通过下面的关系式(3)将车辆速度转换为车速输出频率信号：

$f_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}=\left(\frac{V_{\mathrm{Veh}\_\mathrm{Spd}}}{3.6}\right)\×\mathrm{IPD}---\left(3\right)$

其中：

V_{Veh_Spd}：模拟车辆速度，单位：公里/小时，

IPD：模拟车辆模块单位距离输出的脉冲个数，单位：脉冲数/米。

6.一种用车辆模拟实验方法，所述方法包括：

通过发动机仿真模块输出发动机转速信号；

通过车辆传动系仿真模块模拟车辆传动系的不同传动比的多个档位，所述车辆传动系仿真模块接收发动机转速信号，输出车辆速度信号；

通过车辆发动机控制模块接收发动机转速信号和车辆速度信号并对发动机仿真模块输出控制信号；

所述车辆传动系仿真模块包括用于进行参数和多个档位调整设置的设置单元、计算单元和输入端子和输出端子，所述方法还包括：通过输入端子接收来自发动机仿真模块的发动机转速信号计算出当前的发动机转速，根据设置单元设置的档位通过计算单元计算出当前车辆速度，并且在计算得出车辆速度后能够将车辆速度转换为车速输出频率信号，通过输出端子输出所述车速输出频率信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设置单元包括键盘，还包括步骤：通过键盘对车辆的传动系的变速器的档位进行手动设置。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：基于当前的发动机速度和模拟制动踏板或者油门踏板的模拟信号，所述设置单元自动进行档位设置。