CN103439117A - 车辆电动轮多功能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种车辆电动轮多功能试验台，属于电动汽车技术领域。该试验台包括电源模块、试验台台架主体、垂向加载系统、转向系统以及转鼓系统。电源模块分别与垂向加载系统、转向系统以及转鼓系统连接为其提供动力；试验台台架主体构造为试验台的主体框架，为垂向加载系统和转向系统提供支承；垂向加载系统和转向系统均位于试验台台架主体上，分别为待测电动轮加载垂向力和转向力；转鼓系统独立于试验台架主体，用于模拟路况和车辆的转动惯量。本发明不仅能够对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系、驱动防滑、液压制动下的滑移率控制、电机耐久性、电机动态特性等进行测试和评价，而且同样适用于传统轮胎除电机特性测试外的多功能试验。

Description

车辆电动轮多功能试验台

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种车轮试验设备，尤其涉及一种电动轮试验设备。

背景技术

轮边电驱动汽车在节能、环保和性能上具有传统汽车无法比拟的优势，是社会经济利益和能源、环保要求共同作用下的产物，已经成为世界公认的新能源汽车发展的主流。以轮毂电机为重要组成构件的轮边电驱动汽车动力传动系统，作为一种新型的动力传动系统，目前还缺少相应的多功能试验台架对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系，驱动防滑，液压制动下的滑移率控制，电机耐久性，电机动态特性等进行测试和评价。因此，能够对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系，驱动防滑，液压制动下的滑移率控制，电机耐久性，电机动态特性等进行测试和评价的试验设备亟待研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系的测试，驱动防滑试验的硬件在环，液压制动下的滑移率控制试验的硬件在环，电机耐久性测试，电机动态特性测试等试验的车辆电动轮多功能试验台。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种车辆电动轮多功能试验台，包括电源模块、试验台台架主体、垂向加载系统、转向系统以及转鼓系统；所述电源模块分别与所述垂向加载系统、所述转向系统以及所述转鼓系统连接，为所述垂向加载系统、所述转向系统以及所述转鼓系统提供动力；所述试验台台架主体构造为所述试验台的主体框架，为所述垂向加载系统和所述转向系统提供支承；所述垂向加载系统位于所述试验台台架主体上，为待测电动轮加载垂向力；所述转向系统位于所述试验台台架主体上，为待测电动轮加载转向力；所述转鼓系统独立于所述试验台台架主体，用于模拟路况和车辆的转动惯量。

所述试验台台架主体包括由上而下均为水平设置的第一平板、第二平板、第三平板、第四平板与竖直设置的竖板；其中所述第一平板的一侧端面与所述竖板的一侧面固定连接，所述第一平板与所述第二平板活动连接，所述第二平板与所述第三平板固定连接，所述第三平板与所述第四平板活动连接；优选的，所述第一平板与所述竖板之间通过焊接固定；优选的，所述试验台还包括在所述第一平板与所述竖板连接处焊接的第一肋板，以增强所述第一平板与所述竖板的焊接强度；优选的，所述第一平板的下方焊接有第一矩形钢，以增强所述第一平板的抗弯性能；优选的，所述试验台还包括连接所述第一平板与所述第二平板的第一导轨；所述第一导轨包括与所述第一平板连接的第一滑块和与所述第二平板连接的第一滑轨；所述第一滑块与所述第一滑轨配合；优选的，所述第一导轨为滚珠直线导轨；优选的，所述第二平板靠近所述竖板的一端的中部有一个开口，所述开口与所述竖板配合，以使得所述竖板与所述第一平板的整体相对于所示第二平板滑动；优选的，所述第一导轨的前后均设有一个限位螺钉，以防止所述第一滑块滑出所述第一滑轨；进一步优选的，所述第一导轨的一端顶住所述第二平板的轴肩处，另一端通过在所述第二平板上用螺钉安装滚柱固定；优选的，所述试验台还包括在所述第二平板与所述第三平板之间焊接的第二矩形钢；优选的，所述第二矩形钢的数目为6个；优选的，所述第二平板与所述第三平板和所述第二矩形钢的连接处均焊接有第二肋板，以增强所述第二平板与所述第三平板的连接强度；优选的，所述试验台还包括连接所述第三平板与所述第四平板的第二导轨，所述第二导轨包括与所述第三平板连接的第二滑块和与所述第四平板连接的第二滑轨。

所述垂向加载系统包括垂向力产生单元、转矩产生单元、传递单元、轮胎辅助单元及检测单元；其中，所述垂向力产生单元与所述传递单元连接，所述传递单元与所述轮胎辅助单元连接；所述垂向力产生单元产生垂向力并通过所述传递单元传递到所述轮胎辅助单元；所述转矩产生单元与所述传递单元连接，产生扭矩并由所述传递单元传递到所述轮胎辅助单元；所述轮胎辅助单元用于支承和固定待测轮胎，并为待测轮胎提供制动力矩；所述检测单元与所述轮胎辅助单元连接或者所述第三平板接触，以检测待测轮胎的垂向力、侧偏力和纵向力。

所述垂向力产生单元包括水平底面固定于所述第三平板上的第二连接板、连接于所述第二连接板的竖直侧面上的垂向加载电机、微型联轴器、定位承载台以及转接板；所述垂向加载电机的输出轴、所述微型联轴器以及所述定位承载台依次水平布置于所述第三平板上，所述转接板竖直布置于所述第三平板上；所述定位承载台包括丝杆和位于所述丝杆上的滑块，所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杠中心在同一条直线上；所述微型联轴器连接所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杆；所述转接板的一侧连接所述定位承载台的滑块，相对的另一侧连接所述竖板；优选的，所述垂向力产生单元还包括位于所述第三平板上支承所述定位承载台的支板，以辅助所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杠中心在一条直线上；优选的，所述垂向力产生单元还包括水平布置的千斤顶和千斤顶套筒；所述千斤顶的一端固定于所述第二连接板的竖直侧面上，位于所述垂向加载电机的上方，另一端连接所述千斤顶套筒的一端，所述千斤顶套筒的另一端固定连接所述竖板；所述千斤顶套筒为两端开口并连同的筒形结构；优选的，所述第二连接板为L形；优选的，所述垂向力产生单元还包括位于所述千斤顶套筒内的弹簧。

所述传递单元包括一对角接触球轴承、支承所述角接触球轴承的轴承座、T形轴和轴端套筒，其中所述轴端套筒为一端开口，另一端为封闭面的筒形结构；所述轴端套筒的开口端较封闭端更靠近所述轴承座；其中，所述轴承座固定连接于所述第一平板上方，所述角接触球轴承固定于所述轴承座中，所述T形轴轴向固定于所述角接触球轴承中，通过平键与所述轴端套筒连接，且端面顶在所述轴端套筒的端面上；优选的，所述传递单元还包括四块轴承座挡块，分别固定连接于所述轴承座的两侧，以防止所述轴承座与所述第一平板的相对滑动。

所述轮胎辅助单元包括由两个矩形钢焊接而成的L形矩形钢和两块第一角钢，所述L形矩形钢水平布置；所述两个第一角钢分别布置在所述L型矩形钢一端的上下方，一条边通过螺栓与所述L形矩形钢连接，另一条边通过螺栓与所述轴端套筒连接；优选的，所述L形矩形钢在转弯处焊接两块方形板，并通过所述两块方形板焊接两块梯形板，以增强所述L形矩形钢的强度和刚度。

所述检测单元包括水平固定于所述第四平板上的拉压力传感器、与所述拉压力传感器的一端连接的双头螺丝，所述双头螺丝的另一端连接有组合式盖型螺母，所述组合式盖型螺母顶住所述第三平板；优选的，所述检测单元还包括移动板与第一连接板，所述第四平板中带有四条长条形槽，所述移动板通过螺栓水平固定于所述长条形槽中，所述第一连接板的水平外侧面与所述移动板的上表面连接，所述第一连接板的竖直外侧面与所述拉压力传感器的一端连接；进一步优选的，所述第一连接板为L形板；优选的，所述检测单元还包括位于所述L形矩形钢上的倾角传感器；优选的，所述检测单元还包括第一外板、第二角钢、第二外板以及四个三分力传感器，所述第一外板通过螺栓与所述第二角钢连接，所述第二角钢的另一端通过螺栓与所述L形矩形钢连接，所述四个三分力传感器呈矩形布置，通过螺栓分别与所述第一外板和所述第二外板连接；进一步优选的，所述第二外板上焊接有第一安装套筒，所述安装套筒为两端开口且连通的筒形结构，以进一步辅助固定待测轮胎；进一步优选的，所述第二外板上固定有制动钳；或者，所述检测单元包括第三外板、第四外板以及第三角钢；所述第三外板和所述第四外板通过螺栓连接，所述第三外板通过所述第三角钢与所述L形矩形钢连接；进一步优选的，所述第四外板上焊接有第二安装套筒，所述第二安装套筒为两端开口且连通的筒形结构，以进一步辅助固定待测轮胎；进一步优选的，所述第四外板上固定有制动钳。

所述转向系统包括转向伺服电机、涡轮蜗杆减速器、两个螺栓套筒以及倾角传感器；所述涡轮蜗杆减速器通过螺栓连接固定于所述竖板的一侧，所述转向伺服电机通过螺栓连接固定于所述涡轮蜗杆减速器的一端；所述T形轴插入所述涡轮蜗杆减速器蜗轮的轴孔中；所述两个螺栓套筒通过螺栓与所述第一平板连接；所述螺栓套筒内部安装有螺栓，以顶住所述T形轴，增加所述T形轴的刚度；优选的，所述安装于所述螺栓套筒内部的螺栓为M20螺栓。

所述转鼓系统包括转鼓、第一联轴器、转速转矩传感器、第二联轴器、测功电机、与所述测功电机连接的测功电机控制器和与所述测功电机控制器连接的上位机；所述第一联轴器连接所述转鼓的输入轴与所述转速转矩传感器，并通过所述第二联轴器与所述测功电机连接；所述上位机通过所述测功电机控制器控制所述测功电机的输出转速和转矩，并与所述转速转矩传感器的反馈值形成闭环。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：针对目前多功能试验台无法同时对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系、驱动防滑、液压制动下的滑移率控制、电机耐久性、电机动态特性等试验的测试，同时基于纯电动轮边电驱动汽车开发的需要，提出了一种车辆电动轮多功能试验台架。该试验台能够对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系、驱动防滑、液压制动下的滑移率控制、电机耐久性、电机动态特性等进行测试和评价。此外，该试验台同样适用于传统轮胎除了电机特性测试外的多功能试验。

附图说明

图1本发明实施例中电动加载装置的结构示意图之一；

图2本发明实施例中电动加载装置的结构示意图之二；

图3本发明实施例中试验台台架主体的侧视图；

图4图1中电动加载装置的局部放大图；

图5本发明实施例中四个三分力传感器在第二外板上的布置示意图；

图6本发明另一实施例中电动加载装置的结构示意图；

图7本发明实施例中车辆电动轮多功能试验台的工作状态示意图。

附图说明：1、第一平板；2、第二平板；3、第三平板；4、第四平板；5、小导轨；6、矩形钢；7、大导轨；8、小矩形板；9、第一L形小竖板；10、拉压力传感器；11、第二L形小竖板；12、机械式千斤顶；13、千斤顶套筒；14、垂直加载电机；15、第一转接板；16、微型联轴器；17、定位承载台；18、第二转接板；19、支板；20、大竖板；21、轴承座；22、T形轴；23、轴端套筒；24、第一角钢；25、L形矩形钢；26、第二角钢；27、第一外板；28、三分力传感器；29、第二外板；30、第三外板；31、第四外板；32、转向伺服电机；33、轴端套筒；34、轴承座挡块；35、倾角传感器；36、涡轮蜗杆减速器；37、制动钳；38、待测电动轮；39、转鼓；40、轴承；41、第一联轴器；42、转速转矩传感器；43、测功电机；44、方形板；45、梯形板。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

针对车辆电动轮性能测试的需要，本发明提出了一种车辆电动轮多功能试验台，该试验台包括电源模块、试验台台架主体、垂向加载系统、转向系统和转鼓系统，其中电源模块与垂向加载系统、转向系统和转鼓系统均连接，为这些系统提供动力。电源模块构造为直流电源柜或者相互连接的直流电源柜与变压器，由直流电源柜直接与上述系统连接为其提供动力或者直流电源柜通过变压器与上述系统连接并为其提供动力。

试验台台架主体构造为该试验台的主体框架，为该试验台的其他组成部分提供支承。垂向加载系统构造于试验台台架主体上，用于为待测电动轮加载垂向力。转向系统也构造于试验台台架主体上，用于为待测电动轮加载转向力。转鼓系统独立于试验台台架主体构造，用于模拟路面状况和车辆的转动惯量。本发明中，试验台台架主体、垂向加载系统和转向系统构成电动加载装置，为待测电动轮加载垂向力和转向力，在测试时该电动加载装置与转鼓系统协同工作，测量电动轮的多种性能。

如图1所示为本实施例中车辆电动轮多功能试验台的电动加载装置的主视图，而图2为其俯视图。该试验台台架主体包括由上而下均水平设置的四块水平平板和一块竖立设置的大竖板20，这四块水平平板分别为第一平板1、第二平板2、第三平板3和第四平板4，其中第一平板1的左侧端面和大竖板20的右侧平面焊接，并且在第一平板1与大竖板20的连接处焊接有加强肋板，以增加第一平板1与大竖板20的焊接强度。同时第一平板1的下方还焊接了一些小矩形钢，以增强第一平板1的抗弯性能。

第一平板1和第二平板2之间通过两支小导轨5连接，该小导轨5由滑块和滑轨组成，其中滑块通过螺栓与第一平板1连接，滑轨通过螺栓与第二平板2连接，这两支小导轨5的间距大于第一平板1下方的小矩形钢的长度，小矩形钢位于两支小导轨5的间隙之间，与小导轨5不发生干涉。第二平板2靠近大竖板20的一端还进行了线切割，使得第二平板2的形状从上往下看为一个凹字形，且凹口位于第二平板2上靠近大竖板20的一侧，从而第一平板1和大竖板20的整体结构能够相对第二平板2滑动。本实施例中小导轨5采用滚珠直线导轨，其具有低摩擦的特点；小导轨5的一端顶在第二平板2的轴肩处，另一端通过用螺钉固定的滚柱固定，如图3所示，从而也增加了小导轨5的承载能力和抗震性能。此外，为了防止滑块滑出小导轨5，在小导轨5的前后各设有一个限位螺钉。

第二平板2和第三平板3中间通过焊接六个矩形钢6进行固定，并在矩形钢6和第二平板2及第三平板3上焊接了肋板，以增加第二平板2和第三平板3的连接强度。

第三平板3和第四平板4则通过大导轨7来连接，因此第三平板3以及第三平板3上方的结构可以相对第四平板4滑动，大导轨7的构造和固定方式均与小导轨5相同。

垂向加载系统包括小矩形板8、第一L形小竖板9、拉压力传感器10、第二L形小竖板11、机械式千斤顶12、千斤顶套筒13、垂向加载电机14、第一转接板15、微型联轴器16、定位承载台17、第二转接板18、支板19、一对角接触球轴承及其轴承座21、T形轴22、轴端套筒23、L形矩形钢25和第一外板27、4个三分力传感器28、第二外板29或者第三外板30、第四外板31。

第四平板4中带有四条长条形槽，小矩形板8通过螺栓连接在该长条形槽中，从而小矩形板8固定于第四平板4上且其固定的位置不唯一，可以根据轮胎的大小，在长条形槽中前后移动小矩形板8，因此第三平板3也可相应地前后移动，增加了台架的扩展性。小矩形板8的上方用螺栓连接第一L形小竖板9，第一L形小竖板9的水平外侧面连接到小矩形板8上，其竖直外侧面与拉压力传感器10通过螺栓连接。拉压力传感器10呈水平布置，一端通过螺栓连接于第一L形小竖板9的竖直外侧面上，另一端连接双头螺柱，双头螺柱的另一端与组合式盖型螺母连接，而组合式盖型螺母顶住第三平板3，从而形成了点面接触。比起面面接触和面面连接，拉压力传感器10如同前述与第三平板3的接触方式使得只有水平方向的力（也就是轮胎的垂向力）才会传到拉压力传感器10上，从而使其避免承受不必要的弯矩和扭矩，提高了测量的精确性。

第二L形小竖板11通过螺栓固定在第三平板3上方，其与第三平板3的连接面为其水平外侧面。机械式千斤顶12的一端焊接了一块小板，该小板通过螺栓与第二L形小竖板的竖直外侧面连接，从而将机械式千斤顶12水平固定在第二L形小竖板11的一端。千斤顶套筒13为两端开口并连通的筒形结构，其水平布置，一端与机械式千斤顶12连接，另一端固定在大竖板20的一侧。此外，千斤顶套筒13内有弹簧，在轮胎旋转时起到减震的作用。试验时，可以通过机械式千斤顶12推动弹簧，弹簧推动大竖板20水平移动，从而也就推动了第一平板1水平移动。

垂向加载电机14水平布置于第三平板3上，位于机械式千斤顶12的下方，其一端连接第二L形小竖板11，另一端连接第一转接板15的左侧。第一转接板15位于第三平板3上，用于连接垂向加载电机和定位承载台的外壳。定位承载台17为滚珠丝杠，包括丝杠和位于丝杠上的滑块。微型联轴器16的左端连接垂向加载电机的14的输出轴的中心，右端连接定位承载台17的丝杠。为了使垂向加载电机14的轴的中心和定位承载台17的丝杠中心在同一直线上，在定位承载台17的下方设置有支板19，该支板19通过螺栓固定连接在第三平板3的上方，对定位承载台17起到支承作用。微型联轴器16的作用是将垂向加载电机14的转矩输出传送到定位承载台17的丝杠上，定位承载台17则用于将垂向加载电机14的旋转运动转化为水平运动，从而给待测车辆加载垂向力。在定位承载台17的滑块右侧通过螺栓固定连接有第二转接板18，第二转接板18还固定连接于大竖板20的一侧。如图4所示为电动加载装置的局部放大图，从中可以清楚地看到上述结构的构成。

为了传递垂向力，在第一平板1的上方通过螺栓固定有一对角接触球轴承及轴承座21，角接触球轴承位于轴承座21中，T形轴22轴向固定于角接触球轴承中。考虑到在轮胎垂向力过大时轴承座21与第一平板1会相对运动，在第一平板1的上方靠近轴承座21的两端的位置用螺栓固定连接有四个轴承座挡块34。

轴端套筒23为一端开口，一端封闭的筒形结构，且其开口端较封闭端更靠近轴承座21。轴端套筒23通过平键与T形轴22的一端连接，同时T形轴22的端面顶在轴端套筒23的封闭端面上。轴端套筒23与T形轴22的平键连接能够将T形轴22的旋转运动传递给轴端套筒23，同时由于T形轴22的端面顶在轴端套筒23的封闭端面上，从而限制了轴端套筒23及其后端连接结构的水平方向的相对T形轴22的运动。

在轴端套筒23的右侧，通过两块第一角钢24螺栓连接有L形矩形钢25。L形矩形钢25由两块矩形钢焊接而成，呈水平布置；两个第一角钢24分别布置在L型矩形钢一端的上下方，一端通过螺栓与L形矩形板连接，另一端通过螺栓与轴端套筒23连接。在L形矩形钢25的转弯处还焊接了两块方形板44，并通过两块方形板44焊接了两块梯形板45，从而增强了L形矩形钢25的强度和刚度。

为了检测作用于待测轮胎上的力，第一外板27通过螺栓与第二角钢26的一端连接，第二角钢26的另一端通过螺栓与L形矩形钢25连接，从而L形矩形钢25通过第二角钢26与第一外板27连接起来。四个三分力传感器呈矩形通过螺栓连接于第二外板29上，并通过螺栓与第一外板27连接，第一外板27与第二外板29平行；四个三分力传感器28用以测量来自待测电动轮38上三个方向的力，分别为侧向力、垂向力和纵向力，此外，为了在必要时给待测轮胎提供制动力矩，在第二外板27上还固定有制动钳37。如图5所示为三分力传感器28在第二外板29上的布置形式图。

此外，为了辅助固定待测轮胎，第二外板29上焊接有第一安装套筒，该第一安装套筒为两端开口且连通的筒形结构；试验时，待测电动轮38的电机轴与第一安装套筒通过键连接，并且用螺母固定在第二外板29上。

受三分力传感器28的量程限制，三分力传感器28的体积和面积较小，其上的螺纹孔较小，从而连接第一外板27与三分力传感器28的螺栓和连接第二外板29与三分力传感器28的螺栓公称直径比较小，如果测量大于1.5倍四分之一车重的垂向力，则会有一个三分力传感器28过载，因此此时最多只能测大概1.5倍以下四分之一车重的垂向力（此处的普通车以1.6吨计，若车重小于1.2吨，三分力传感器能测2倍四分之一车重）。

当需要测量1.5倍四分之一普通车重以上的垂向力时，不使用三分力传感器28，并用第三外板30取代第一外板27，第四外板31取代第二外板29，第三外板30与第四外板31直接通过螺栓连接，再通过第三角钢与L形矩形钢25连接，如图6所示。由于第三外板30和第四外板31的接触面远比第一外板27和第二外板29通过三分力传感器28所接触的面要大，可允许使用的螺栓公称直径也可以更大，所以允许测量更大的垂向力。但是此时只用拉力传感器10测量垂向力，不再测量侧向力和纵向力。同样，为了辅助固定待测轮胎，第四外板31上也用螺栓连接有第二安装套筒，第二安装套筒的结构与第一安装套筒相同。此外，为了在必要时给待测轮胎提供制动力矩，在第四外板31上还固定有制动钳。

转向系统包括转向伺服电机32、蜗轮蜗杆减速器36、两个螺栓套筒33、倾角传感器35，如图7所示为转向系统与电动加载系统协同工作的示意图。转向伺服电机32通过螺栓连接固定于蜗轮蜗杆减速器36的一端，蜗轮蜗杆减速器36通过螺栓固定连接于大竖板20的一侧，T形轴22插入涡轮蜗杆减速器36涡轮的轴孔中。两个螺栓套筒33通过螺栓固定于第一平板1上T形轴22的两侧，内部均安装有M20螺栓，以顶住旋转后的T形轴22，增加了其刚度，减少了待测电动轮38处产生的弯矩对涡轮蜗杆减速器36的作用，因为一部分已经由两个螺栓套筒33来承受，同时减少了轴的变形。

倾角传感器35固定于L形矩形钢25的一侧，以测量T形轴22转动的角度，也即待测电动轮38的侧偏角。

试验时，转向系统先给待测电动轮38转向；待转向完成后，垂向加载系统再给待测电动轮38加载垂向力，当垂向力不大时，可以实现动态转向，即加载了垂向力后，转向电机仍然能够带动电动轮38转动。

转鼓系统用于模拟路面状况和车辆的转动惯量，包括轴承40、置于待测电动轮38前方的转鼓39、第一联轴器41、转速转矩传感器42、第一联轴器、测功电机43、测功电机控制器以及上位机。其中，转鼓39置于电动轮38的前方，表面与待测电动轮38的轮胎接触，转鼓39的输入轴通过第一联轴器41与转速转矩传感器42连接，并通过第二联轴器连接到测功电机42上。测功电机42与直流电源柜和测功控制器均有连接，由直流电源柜为其提供能源；测功控制器与上位机连接，由上位机经测功电机控制器控制测功电机43输出的转速和转矩等参数，并与转速转矩传感器42的反馈值形成闭环，对输出进行闭环控制。

待测电动轮38上安装有制动钳37和制动油路等，可以用来做轮胎的驱动防滑试验、大侧向力下的轮胎力与滑移率关系的测试、液压制动下的滑移率控制试验的硬件在环、电机耐久性测试以及电机动态特性测试。

试验时，若要施加静态载荷，可以通过手摇机械式千斤顶12，机械式千斤顶12就会推动在千斤顶套筒13里面的弹簧，弹簧再推动大竖板20和第一平板1整体在小导轨5上水平移动。由于轴承座21是固定在第一平板1上方，因此，轴向固定在轴承座21中的T形轴22也会水平移动，然后T形轴22会带动轴端套筒23、L形矩形钢25和第一外板27等水平移动，最后推动待测电动轮38压紧在转鼓39上，于是产生了轮胎垂向力。

当施加动态载荷时，可以先由机械式千斤顶12施加的静态载荷，然后再把由垂向加载电机14施加的动态载荷叠加上去，从而可以减少垂直加载电机14的额定功率和额定扭矩，有利于节省成本。具体实现过程为：先通过机械式千斤顶12施加一定的垂向力给待测电动轮38，然后通过垂向加载电机14输出扭矩，通过微型联轴器16带动定位承载台17的丝杠转动，这样定位承载台17的滑块就跟着水平移动，通过第二转接板18推动大竖板20前后移动，接着的传力路线和静态加载时一样的，而此时待测电动轮38的轮胎的受力是静态加载力和动态加载力的叠加。

轮胎上的垂向力可以通过4个三分力传感器28测量出来，当轮胎上的垂向力大于四分之一车重的1.5倍时，拆除4个三分力传感器28，只用拉压力传感器10来测量垂向力。此外，待测电动轮38的转动产生的纵向力也可以通过4个三分力传感器28来测量。

试验时，若要实现转向加载，通过转向伺服电机32驱动蜗轮蜗杆减速器36的蜗杆，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮再通过内置在蜗轮蜗杆减速器36中的联轴器带动T形轴22转动，这样T形轴22带动轴端套筒23转动，而从轴端套筒23到电动轮38之间的零件都是通过螺栓固定连接的，所以待测电动轮38就会产生相应的转角。转角由倾角传感器35来测量，同时由于待测电动轮38转角的产生，相当于相对转鼓39转动了一个角度，这样便产生了侧偏角，于是在垂向力的作用下产生了侧偏力，而侧偏力可以通过4个三分力传感器28来测量，也就是说，轮胎上三个方向的力可以同时被4个三分力传感器28测量。

针对目前多功能试验台对电动轮系统无法同时进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系、驱动防滑、液压制动下的滑移率控制、电机耐久性、电机动态特性等的测试的不足，同时基于纯电动轮边电驱动汽车开发的需要，提出了一种车辆电动轮多功能试验台架。该试验台架能够对电动轮系统进行大侧向力下的轮胎力与滑移率关系、驱动防滑、液压制动下的滑移率控制、电机耐久性、电机动态特性等进行测试和评价。

此外，该试验台同样适用于传统轮胎除了电机特性测试外的多功能试验，如大侧向力下的轮胎力与滑移率关系，驱动防滑，液压制动下的滑移率控制等，因为传统轮胎是通过发动机而不是电机驱动的。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车辆电动轮多功能试验台，其特征在于：包括电源模块、试验台台架主体、垂向加载系统、转向系统以及转鼓系统；

所述电源模块分别与所述垂向加载系统、所述转向系统以及所述转鼓系统连接，为所述垂向加载系统、所述转向系统以及所述转鼓系统提供动力；

所述试验台台架主体构造为所述试验台的主体框架，为所述垂向加载系统和所述转向系统提供支承；

所述垂向加载系统位于所述试验台台架主体上，为待测电动轮加载垂向力；

所述转向系统位于所述试验台台架主体上，为待测电动轮加载转向力；

所述转鼓系统独立于所述试验台台架主体，用于模拟路况和车辆的转动惯量。

2.根据权利要求1所述的车辆电动轮多功能试验台，其特征在于：所述试验台台架主体包括由上而下均为水平设置的第一平板、第二平板、第三平板、第四平板与竖直设置的竖板；其中所述第一平板的一侧端面与所述竖板的一侧面固定连接，所述第一平板与所述第二平板活动连接，所述第二平板与所述第三平板固定连接，所述第三平板与所述第四平板活动连接；

优选的，所述第一平板与所述竖板之间通过焊接固定；优选的，所述试验台还包括在所述第一平板与所述竖板连接处焊接的第一肋板，以增强所述第一平板与所述竖板的焊接强度；优选的，所述第一平板的下方焊接有第一矩形钢，以增强所述第一平板的抗弯性能；

优选的，所述试验台还包括连接所述第一平板与所述第二平板的第一导轨；所述第一导轨包括与所述第一平板连接的第一滑块和与所述第二平板连接的第一滑轨；所述第一滑块与所述第一滑轨配合；优选的，所述第一导轨为滚珠直线导轨；优选的，所述第二平板靠近所述竖板的一端的中部有一个开口，所述开口与所述竖板配合，以使得所述竖板与所述第一平板的整体相对于所示第二平板滑动；优选的，所述第一导轨的前后均设有一个限位螺钉，以防止所述第一滑块滑出所述第一滑轨；进一步优选的，所述第一导轨的一端顶住所述第二平板的轴肩处，另一端通过在所述第二平板上用螺钉安装滚柱固定；

优选的，所述试验台还包括在所述第二平板与所述第三平板之间焊接的第二矩形钢；优选的，所述第二矩形钢的数目为6个；优选的，所述第二平板与所述第三平板和所述第二矩形钢的连接处均焊接有第二肋板，以增强所述第二平板与所述第三平板的连接强度；

优选的，所述试验台还包括连接所述第三平板与所述第四平板的第二导轨，所述第二导轨包括与所述第三平板连接的第二滑块和与所述第四平板连接的第二滑轨。

3.根据权利要求1、2任一项所述的车辆多功能试验台，其特征在于：所述垂向加载系统包括垂向力产生单元、转矩产生单元、传递单元、轮胎辅助单元及检测单元；

其中，所述垂向力产生单元与所述传递单元连接，所述传递单元与所述轮胎辅助单元连接；所述垂向力产生单元产生垂向力并通过所述传递单元传递到所述轮胎辅助单元；

所述转矩产生单元与所述传递单元连接，产生扭矩并由所述传递单元传递到所述轮胎辅助单元；

所述轮胎辅助单元用于支承和固定待测轮胎，并为待测轮胎提供制动力矩；

所述检测单元与所述轮胎辅助单元连接或者所述第三平板接触，以检测待测轮胎的垂向力、侧偏力和纵向力。

4.根据权利要求3所述的车辆多功能试验台，其特征在于：所述垂向力产生单元包括水平底面固定于所述第三平板上的第二连接板、连接于所述第二连接板的竖直侧面上的垂向加载电机、微型联轴器、定位承载台以及转接板；

所述垂向加载电机的输出轴、所述微型联轴器以及所述定位承载台依次水平布置于所述第三平板上，所述转接板竖直布置于所述第三平板上；所述定位承载台包括丝杆和位于所述丝杆上的滑块，所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杠中心在同一条直线上；所述微型联轴器连接所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杆；所述转接板的一侧连接所述定位承载台的滑块，相对的另一侧连接所述竖板；

优选的，所述垂向力产生单元还包括位于所述第三平板上支承所述定位承载台的支板，以辅助所述垂向加载电机的输出轴中心与所述定位承载台的丝杠中心在一条直线上；

优选的，所述垂向力产生单元还包括水平布置的千斤顶和千斤顶套筒；所述千斤顶的一端固定于所述第二连接板的竖直侧面上，位于所述垂向加载电机的上方，另一端连接所述千斤顶套筒的一端，所述千斤顶套筒的另一端固定连接所述竖板；所述千斤顶套筒为两端开口并连同的筒形结构；

优选的，所述第二连接板为L形；

优选的，所述垂向力产生单元还包括位于所述千斤顶套筒内的弹簧。

5.根据权利要求3所述的车辆电动轮多功能试验台，其特征在于：所述传递单元包括一对角接触球轴承、支承所述角接触球轴承的轴承座、T形轴和轴端套筒，其中所述轴端套筒为一端开口，另一端为封闭面的筒形结构；所述轴端套筒的开口端较封闭端更靠近所述轴承座；

其中，所述轴承座固定连接于所述第一平板上方，所述角接触球轴承固定于所述轴承座中，所述T形轴轴向固定于所述角接触球轴承中，通过平键与所述轴端套筒连接，且端面顶在所述轴端套筒的端面上；

优选的，所述传递单元还包括四块轴承座挡块，分别固定连接于所述轴承座的两侧，以防止所述轴承座与所述第一平板的相对滑动。

6.根据权利要求3所述的车辆电动轮多功能试验台，其特征在于：所述轮胎辅助单元包括由两个矩形钢焊接而成的L形矩形钢和两块第一角钢，所述L形矩形钢水平布置；所述两个第一角钢分别布置在所述L型矩形钢一端的上下方，一条边通过螺栓与所述L形矩形钢连接，另一条边通过螺栓与所述轴端套筒连接；

优选的，所述L形矩形钢在转弯处焊接两块方形板，并通过所述两块方形板焊接两块梯形板，以增强所述L形矩形钢的强度和刚度。

7.根据权利要求6所述的车载电动轮多功能试验台，其特征在于：所述检测单元包括水平固定于所述第四平板上的拉压力传感器、与所述拉压力传感器的一端连接的双头螺丝，所述双头螺丝的另一端连接有组合式盖型螺母，所述组合式盖型螺母顶住所述第三平板；

优选的，所述检测单元还包括移动板与第一连接板，所述第四平板中带有四条长条形槽，所述移动板通过螺栓水平固定于所述长条形槽中，所述第一连接板的水平外侧面与所述移动板的上表面连接，所述第一连接板的竖直外侧面与所述拉压力传感器的一端连接；进一步优选的，所述第一连接板为L形板；

优选的，所述检测单元还包括位于所述L形矩形钢上的倾角传感器；

优选的，所述检测单元还包括第一外板、第二角钢、第二外板以及四个三分力传感器，所述第一外板通过螺栓与所述第二角钢连接，所述第二角钢的另一端通过螺栓与所述L形矩形钢连接，所述四个三分力传感器呈矩形布置，通过螺栓分别与所述第一外板和所述第二外板连接；进一步优选的，所述第二外板上焊接第一安装套筒，所述安装套筒为两端开口且连通的筒形结构，以进一步辅助固定待测轮胎；进一步优选的，所述第二外板上固定有制动钳；

或者，所述检测单元包括第三外板、第四外板以及第三角钢；所述第三外板和所述第四外板通过螺栓连接，所述第三外板通过所述第三角钢与所述L形矩形钢连接；进一步优选的，所述第四外板上焊接第二安装套筒，所述第二安装套筒为两端开口且连通的筒形结构，以进一步辅助固定待测轮胎；进一步优选的，所述第四外板上固定有制动钳。

8.根据权利要求3所述的车载电动轮多功能试验台，其特征在于：所述转向系统包括转向伺服电机、涡轮蜗杆减速器、两个螺栓套筒以及倾角传感器；

所述涡轮蜗杆减速器通过螺栓连接固定于所述竖板的一侧，所述转向伺服电机通过螺栓连接固定于所述涡轮蜗杆减速器的一端；

所述T形轴插入所述涡轮蜗杆减速器蜗轮的轴孔中；所述两个螺栓套筒通过螺栓与所述第一平板连接；所述螺栓套筒内部安装有螺栓，以顶住所述T形轴，增加所述T形轴的刚度；

优选的，所述安装于所述螺栓套筒内部的螺栓为M20螺栓。

9.根据权利要求1所述的车辆电动轮多功能试验台，其特征在于：所述转鼓系统包括转鼓、第一联轴器、转速转矩传感器、第二联轴器、测功电机、与所述测功电机连接的测功电机控制器和与所述测功电机控制器连接的上位机；

所述第一联轴器连接所述转鼓的输入轴与所述转速转矩传感器，并通过所述第二联轴器与所述测功电机连接；

所述上位机通过所述测功电机控制器控制所述测功电机的输出转速和转矩，并与所述转速转矩传感器的反馈值形成闭环。

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