CN103389731A - 具有车辆运动模拟功能的esp硬件在环试验台 - Google Patents

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杨益
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本发明公开了一种具有车辆运动模拟功能的ESP硬件在环试验台，是由第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第一矩形框、第二矩形框、第三矩形框、机架、传感器和控制器组成，第一矩形框、第二矩形框和第三矩形框分别在第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机的带动下可以分别绕空间坐标系的x、y和z三个轴的作相对转动，被测试样件安装固定在第三矩形框上；传感器和控制器安装在第三矩形框上，传感器与控制器连接，传感器中的EWTS82测量实验台的角速度并输出，来模拟汽车的横摆角速度；传感器中的SCA1000测量实验台倾斜形成的X、Y两个方向的重力加速度分量并输出，模拟汽车的横向和纵向加速度；能够完成具有集成式传感器的ESP控制器的硬件在环测试，并且体积较小，成本较低。

Description

具有车辆运动模拟功能的ESP硬件在环试验台
技术领域
本发明涉及一种具有车辆运动模拟功能的ESP硬件在环试验台。
背景技术
国内外大部分汽车工厂和实验室的ESP的硬件在环是针对执行器的，有部分是针对不包含集成式传感器的ECU，所以无法完成车辆运动状态的模拟，进而无法实现包含集成式传感器的ECU测试，
关于ESP硬件在环的硬件部分有如下几种：例如执行器的在环（将制动踏板、转向盘转角、液压控制单元等作为硬件部分）、ECU在环等，但是整车运动信号（纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度）都是通过软件直接模拟，没有作为硬件实现的。
ESP硬件在环试验台的研发现状也大体上呈现出我国与国外的差距：国外的ESP硬件在环实验台通常是由一些大量配备ESP系统的整车厂，或是专门从事ESP系统开发的大型公司进行研制，广泛应用于ESP开发工作，取得了显著的成效；这些公司的硬件设备和技术大都采取了一定的保密措施。而目前国内几乎没有公司能独立的搭建生产自主研发的ESP硬件在环试验台，少数也是利用所掌握的不完全的国外技术进行模仿，仍处于探索阶段，产品还有很大的局限性。
Simulator三维试验台的国内外现状
随着在环技术的发展，国际上出现了不少专门提供硬件在环仿真系统的公司，美国的ADI(Applied Dynamics International)公司分别基于VME和PCI总线开发了仿真系统RTS、加拿大的Opal-RT公司开发了RT-LAB，而德国的ETAS公司则研发了Lab-Car，此外应用比较广泛的还有IPG的CarsMaker/HIL、DSPACE公司的实时仿真系统Simulator以及基于Simulink采用Ni和研华数据采集卡的xPC-Target等仿真系统。这些ESP硬件在环试验台实现了模拟整车运动信号（纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度）的功能。
但国内的工厂和实验室目前还没有成熟的针对用于测试具有集成式传感器ECU的硬件在环试验台，除了少数工厂和实验室具有高成本的试验台外，大部分都不能对ECU与传感器集成在一起的ESP系统进行测试。
发明内容
本发明的目的为了克服现有硬件在环试验台存在的上述缺点，而提供一种具有车辆运动模拟功能的ESP硬件在环试验台。
本发明是由第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第一矩形框、第二矩形框、第三矩形框、机架、传感器和控制器组成，第一矩形框设置在机架上，第一矩形框固定有第一销轴，该第一销轴穿过机架，第一销轴与第一步进电机的输出轴联接，第一步进电机固定在机架的底部；第二矩形框位于第一矩形框中，第二矩形框的侧边框固定有第二销轴，该第二销轴穿过第一矩形框的立框与第二步进电机的输出轴联接，第二步进电机固定在第一矩形框的立框上；第三矩形框位于第二矩形框中，第三矩形框固定有第三销轴，该第三销轴穿过第二矩形框的横边框与第三步进电机的输出轴联接，第三步进电机固定在第二矩形框的横边框上；第一矩形框、第二矩形框和第三矩形框分别在第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机的带动下可以分别绕空间坐标系的x、y和z三个轴的作相对转动，被测试样件安装固定在第三矩形框上；传感器和控制器安装在第三矩形框上，传感器与控制器连接，传感器中的EWTS82测量实验台的角速度并输出，来模拟汽车的横摆角速度；传感器中的SCA1000测量实验台倾斜形成的X、Y两个方向的重力加速度分量并输出，模拟汽车的横向和纵向加速度。
本发明的有益效果：
能模拟整车运动信号的功能即纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度，本发明适用ECU与传感器集成在一起的ESP系统，上述ESP系统的ECU信号能直接通过电气接口提供；能够完成具有集成式传感器的ESP控制器的硬件在环测试，并且体积较小，成本较低。
附图说明
图1为本发明的立体视图。
图2是SCA1000的电路图。
图3是EWTS82的电路图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实施例是由第一步进电机1、第二步进电机2、第三步进电机3、第一矩形框4、第二矩形框5、第三矩形框6、机架7、传感器和控制器组成，第一矩形框4设置在机架7上，第一矩形框4固定有第一销轴41，该第一销轴41穿过机架7，第一销轴41与第一步进电机1的输出轴联接，第一步进电机1固定在机架7的底部；第二矩形框5位于第一矩形框4中，第二矩形框5的侧边框固定有第二销轴51，该第二销轴51穿过第一矩形框4的立框与第二步进电机2的输出轴联接，第二步进电机2固定在第一矩形框4的立框上；第三矩形框6位于第二矩形框5中，第三矩形框6固定有第三销轴61，该第三销轴61穿过第二矩形框5的横边框与第三步进电机3的输出轴联接，第三步进电机3固定在第二矩形框5的横边框上；第一矩形框4、第二矩形框5和第三矩形框6分别在第一步进电机1、第二步进电机2和第三步进电机3的带动下可以分别绕空间坐标系的x、y和z三个轴的作相对转动，被测试样件安装固定在第三矩形框6上；传感器和控制器安装在第三矩形框6上，传感器与控制器连接，传感器中的EWTS82测量实验台的角速度并输出，来模拟汽车的横摆角速度；传感器中的SCA1000测量实验台倾斜形成的X、Y两个方向的重力加速度分量并输出，模拟汽车的横向和纵向加速度。
SCA1000的电路如如2所示。EWTS82的电路如图3所示。
ESP系统是新型主动安全系统，通过制动系统和传动系统的干涉来改善车辆的行驶稳定性，它能在所有的行驶情况下为驾驶员提供主动安全行车保证。
在系统中设定估计的ωd、βd，并根据以下需求设计相应的算法：
传感器测得的信号经过一定的算法和汽车模型运算后，便可以知道期望值ωd、βd与实际值ω、β，经比较器比较得Δω、Δβ。若在容许范围内，则无须作用；若不在容许范围内，则ESP系统根据Δω、Δβ的大小确定要产生的修正横摆力矩大小，然后根据修正横摆力矩大小控制制动器实现横摆力矩修正，进而保证稳定性。

Claims (1)

1.一种具有车辆运动模拟功能的ESP硬件在环试验台，其特征在于：是由第一步进电机（1）、第二步进电机（2）、第三步进电机（3）、第一矩形框（4）、第二矩形框（5）、第三矩形框（6）、机架（7）、传感器和控制器组成，第一矩形框（4）设置在机架（7）上，第一矩形框（4）固定有第一销轴（41），该第一销轴（41）穿过机架（7），第一销轴（41）与第一步进电机（1）的输出轴联接，第一步进电机（1）固定在机架（7）的底部；第二矩形框（5）位于第一矩形框（4）中，第二矩形框（5）的侧边框固定有第二销轴（51），该第二销轴（51）穿过第一矩形框（4）的立框与第二步进电机（2）的输出轴联接，第二步进电机（2）固定在第一矩形框（4）的立框上；第三矩形框（6）位于第二矩形框（5）中，第三矩形框（6）固定有第三销轴（61），该第三销轴（61）穿过第二矩形框（5）的横边框与第三步进电机（3）的输出轴联接，第三步进电机（3）固定在第二矩形框（5）的横边框上；第一矩形框（4）、第二矩形框（5）和第三矩形框（6）分别在第一步进电机（1）、第二步进电机（2）和第三步进电机（3）的带动下可以分别绕空间坐标系的x、y和z三个轴的作相对转动，被测试样件安装固定在第三矩形框（6）上；传感器和控制器安装在第三矩形框（6）上，传感器与控制器连接，传感器中的EWTS82测量实验台的角速度并输出，来模拟汽车的横摆角速度；传感器中的SCA1000测量实验台倾斜形成的X、Y两个方向的重力加速度分量并输出，模拟汽车的横向和纵向加速度。
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