CN103558038A - 牵引力控制检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牵引力控制检测系统，包括数据采集单元和数据分析单元；所述数据采集单元包括：驱动装置，在牵引力控制器的控制下控制车轮在接触面上行进；轮速传感器，测量所述车轮的车轮旋转速度并输出车轮旋转速度信号至所述牵引力控制器；所述牵引力控制器，根据所述车轮的滑移率输出控制信号控制所述驱动装置调整对所述车轮的控制，并将所述控制信号与所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度的关系数据传输至数据分析单元；所述数据分析单元，根据接收的所述关系数据对牵引力控制性能进行判断。因此，本发明提供了一种检测结果准确，操作简便且能在实验室实施的牵引力控制检测系统。

Description

牵引力控制检测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统。具体地说涉及一种牵引力控制检测系统。

背景技术

汽车在行驶时，加速需要驱动力，转弯需要侧向力。这两个力都来源于轮胎对路面的摩擦力，但不同的路面与轮胎之间的摩擦系数是不同的。比如结冰的路面，与轮胎之间的摩擦系数很小，此时汽车的驱动力和侧向力都很小。如果车辆在摩擦系数很小的光滑路面上行驶时（尤其是加速和制动时），很容易造成车轮打滑，进而造成驱动力和侧向力的丢失，发生危险。

车辆在路面上行驶时，轮胎-路面接触条件下的摩擦力，即为该车辆前进的驱动力。滑移是指驱动轮实际走过的距离小于纯滚动时应走过的距离。车辆加速时某轮胎的滑移率计算公式为：S=(ωr-V)/(ωr)，其中，S为车轮的滑移率，ω为车轮旋转速度，r为车轮有效旋转半径，V为整车行进速度。根据摩擦系数（摩擦力）与滑移率的物理关系曲线，可以得出在给定的轮胎-路面接触条件下，当轮胎的滑移率处于某一值时，车辆能获得的最大的驱动力。相对于不同的轮胎-路面接触条件，使车辆具有最大驱动力时对应的滑移率也是不同的。一般来说，牵引力控制首先需要检测出不同轮胎-路面接触条件下的滑移率情况，判断车轮是否发生打滑以及打滑到什么程度；进而根据检测出的滑移率情况对发动机或者电机进行相应的控制，通过调节发动机或者电机的转矩（或力），进而调节轮胎的滑移率，使得轮胎不发生打滑或者减少打滑的程度。因此，准确测量车辆的滑移率对于车辆牵引力控制至关重要。

常见的测量滑移率的方式为利用传感器检测车辆的驱动轮和从动轮的速度，将所述速度信号输入牵引力控制器，进而获取汽车运行时的滑移率，这种方法简单易于实现，但传感器通常使用编码器通过计量脉冲信号得到，不仅有延迟，而且精度也受到编码器的分辨率的影响和制约。授权公告号为CN102114782B，发明名称为“一种电动汽车的滑移率检测方法及检测系统”的专利文献，公开了一种新的滑移率检测方法，通过将驱动电机的电压、电流、转速等电气参数输入预先存储于牵引力控制器中的数学模型，就能估计出当前车辆的滑移率，无需增加传感器来获取驱动轮和从动轮的轮速。

牵引力控制器会根据检测或者估计出的滑移率，生成相应的控制信号对发动机或者电机进行相应的控制，进而使车辆的滑转率与当前的轮胎-路面条件相适应。比如牵引力控制器根据滑移率判断出车辆发生空转，会发出控制信号减少发动机的供油量，降低其输出的动力，从而减小驱动轮轮胎的滑移率，防止轮胎打滑发生危险。对于电动汽车的牵引力控制系统，会发出指令信号控制电机降低转矩，使其输出的动力减小，从而减小驱动轮轮胎的滑移率，防止轮胎打滑发生危险。

牵引力控制是调节轮胎滑移率，防止车辆打滑，使车辆获得最大驱动力的关键技术，因此如何验证和测试车辆的牵引力控制性能，就显得非常重要。

车辆牵引力控制的验证和测试离不开试验系统的支撑。目前，车辆牵引力控制的实验有以下几种方法：第一种方法是仿真分析，即借助专业的动力学仿真软件搭建车辆仿真模型，进行牵引力控制的仿真验证。但这种方法受限于仿真模型的精确性，与实际实验结果可能有差别。第二种方法是实车验证，即直接驾驶车辆在不同附着系数的路面上测试牵引力控制性能。但这种方法需要先制造出安装有待检测牵引力控制系统的实体车，才能对牵引力控制系统进行牵引力控制性能的检测，且不适用于实验室内检测。

公开号为CN102072821A,发明名称为“一种新型的电动汽车测试装置”的专利文献，提供了一种在实验室中可以进行牵引力控制检测的检测系统，由实时数据采集与控制系统部分、测功机、驱动电机构成。其中，实时数据采集与控制系统部分主要包括：上位机、测功机控制器、测功机逆变器、驱动电机控制器、驱动电机逆变器、转速编码器、电流传感器。检测时，上位机根据输入的路面条件、车辆运行状态及驾驶员的驾驶意图等信息估算出摩擦力矩和驾驶员所期望产生的驱动力矩，分别向测功机控制器和驱动电机控制器发出力矩控制指令，测功机控制器和驱动电机控制器根据该力矩控制指令产生相对应的控制信号输出给测功机逆变器和驱动电机逆变器，生成三相电流控制信号来分别控制测功机和驱动电机产生出对应的力矩大小。同时，测功机控制器和驱动电机控制器需要通过电流传感器实时获取测功机与驱动电机的三相回路电流值，通过转速编码器，实时获取测功机和驱动电机的速度，并根据获取的上述数据生成反馈控制的信号，来不断调整所产生的力矩。因此，该专利文献通过实时数据采集与控制系统部分、测功机、驱动电机来模拟车辆的实际行驶状态，进而验证车辆的牵引力控制性能。但这种检测方式是通过向上位机输入用于检测的路面条件（如路面/轮胎附着系数等）、车辆实时运行状态及驾驶员的驾驶意图来估算出这种情况下的摩擦力矩与驾驶员所期望产生的驱动力矩，并根据估算出的所述力矩向测功机控制器与驱动电机控制器发出力矩控制指令，进行相应的调控，并不能真实反映轮胎-路面接触的物理现象，其检测结果的准确性完全依赖于估算的精确性，有可能存在误差。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的可用于实验室的牵引力控制检测系统，通过输入参数来模拟轮胎-路面接触的物理现象，进而估算出路面的摩擦力矩和驾驶员所期望产生的驱动力矩，检测结果可能存在误差；而实车验证的方法，需要先制造出安装有待检测牵引力控制系统的实体车，成本高，操作复杂，且不适用于室内验证，从而提供一种检测结果准确，操作简便且能在实验室实施的牵引力控制检测系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种牵引力控制检测系统，包括数据采集单元和数据分析单元；

所述数据采集单元包括：

驱动装置，在牵引力控制器的控制下控制车轮在接触面上行进；

轮速传感器，测量所述车轮的车轮旋转速度并输出车轮旋转速度信号至所述牵引力控制器；

所述牵引力控制器，根据所述车轮的滑移率输出控制信号控制所述驱动装置调整对所述车轮的控制，并将所述控制信号与所述车轮旋转速度和车轮行进速度的关系数据传输至数据分析单元；

所述数据分析单元，根据接收的所述关系数据对牵引力控制性能进行判断。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述数据采集单元，还包括：

旋转台，与旋转轴的一端连接，所述旋转轴的另一端与车轮连接；

所述接触面为环形接触面，以所述旋转台为圆心设置，所述车轮，位于所述环形接触面上；所述驱动装置驱动所述车轮转动，进而带动所述旋转轴以旋转台为圆心转动；

旋转轴传感器，测量所述旋转轴围绕所述旋转台转动的速度，并输出车轮行进速度信号至所述牵引力控制器，所述牵引力控制器，根据输入的所述车轮行进速度信号，即可获取所述车轮的车轮行进速度。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述环形接触面与所述车轮接触的区域由多种附着系数的材质拼接而成，且所述材质至少包括一种附着系数在0.3以下的材质。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台，包括：

固定装置，其包括底座和固定轴，且所述底座水平固定于地面上，所述固定轴垂直固定于所述底座上；

旋转装置，套接于所述固定轴上，且与所述旋转轴连接，在所述旋转轴的带动下，围绕所述固定轴转动。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述驱动装置，包括：

电机，与所述车轮连接，用于驱动所述车轮转动；

电机控制器，与所述电机和所述牵引力控制器信号连接，根据所述牵引力控制器输出的所述控制信号和从所述电机获取的电机当前的转速信号，生成相应的电机控制信号并传输至所述电机，控制所述电机调整对所述车轮的控制。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述牵引力控制器根据输入的所述车轮旋转速度信号和所述车轮行进速度信号获取所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度，并根据所述车轮旋转速度和车轮行进速度的关系获取所述车轮的滑移率；或者根据所述电机的电气参数得出所述车轮的滑移率。

本发明所述的牵引力控制检测系统，还包括：

电源系统，用于将交流电转换成可调的直流电；

所述固定轴上固定有正极端子和负极端子，分别与所述电源系统电连接，从所述电源系统获取直流电；

所述旋转装置内侧设置有第一导电滑环和第二导电滑环，分别与所述正极端子和所述负极端子电连接；

所述第一导电滑环和所述第二导电滑环分别与所述电机控制器电连接，将所述直流电传输至所述电机控制器。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转装置外侧设置有活动连接装置，与所述旋转轴活动连接，使所述旋转轴随所述车轮位置的变换，与水平面呈相应的夹角。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述活动连接装置，包括：

Z型钢板，固定于所述旋转装置上，且所述Z型钢板底部设置有一个或者多个连接孔；

所述旋转轴与所述旋转装置活动连接的一端，设置有一个或者多个安装孔，与所述一个或者多个连接孔对应设置；

连接螺栓，从所述连接孔和与其对应的安装孔穿出，并通过螺母将所述旋转轴活动连接于所述Z型钢板上。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转轴上设置有配重装置。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台，还包括：

载物台，固定连接于所述旋转装置的顶端。

本发明所述的牵引力控制检测系统，所述牵引力控制器和所述电机控制器，安装于所述载物台上或者所述旋转轴上；

所述电机安装于所述车轮内或固定于所述旋转轴上；

所述电机与所述车轮通过传动及固定装置连接，用于实现所述电机与所述车轮之间的动力传输；

所述牵引力控制器，设置有无线通信接口，用于通过无线信号实现与外界的信息传输。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述牵引力控制检测系统，包括数据采集单元和数据分析单元；所述数据采集单元包括：驱动装置，在牵引力控制器的控制下控制车轮在接触面上行进；轮速传感器，测量所述车轮的车轮旋转速度并输出车轮旋转速度信号至所述牵引力控制器；

所述牵引力控制器，根据所述车轮的滑移率输出控制信号控制所述驱动装置调整对所述车轮的控制，并将所述控制信号与所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度的关系数据传输至数据分析单元；所述数据分析单元，根据接收的所述关系数据对牵引力控制性能进行判断。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，不需要先制造出安装有待检测牵引力控制系统的实体车，通过牵引力控制器、驱动装置、车轮和接触面的组合，即可真实演示牵引力控制系统对车辆的牵引力控制，并通过数据分析单元对其牵引力控制性能进行分析判定。检测结果更为准确，大大降低了检测成本，也无需多大的检测空间，可安装于实验室内对牵引力控制进行相应的检测。

（2）本发明所述的牵引力控制检测系统，利用环形接触面作为车辆行驶的接触面，真实反映了轮胎-接触面接触的物理现象，且通过轮速传感器即可测量获取车轮旋转速度，通过旋转轴传感器，即可测量所述旋转轴围绕所述旋转台转动的速度，而旋转轴是由车轮在环形接触面上行驶带动转动的，与车轮行进速度一致，因此，通过测量旋转轴的转速，即可获取车轮行进速度。检测时，牵引力控制器可以通过输入的车轮旋转速度信号和车轮行进速度信号获取车轮的滑移率，也可以从电机获取电机的电气参数，得到估计出的滑移率；之后根据所述滑移率生成相应的控制信号传输至所述驱动装置，控制所述驱动装置调整对车轮的控制，使车轮的滑移率与当前的轮胎-路面条件相适应，进而防止车轮打滑，使车轮能够获取最大的驱动力。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，真实的再现了车辆的在路面上的实际运行状态，以及牵引力控制系统对车辆的牵引力控制，相较于现有技术，检测结果更为准确。并且车轮以旋转台为圆心，可以沿所述环形接触面持续运动，因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，可以对牵引力控制性能进行不间断的检测。并且环形接触面占用空间小，可以安装于实验室内。

（3）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述环形接触面与所述车轮接触的接触面区域由多种附着系数的材质拼接而成，且所述材质至少包括一种附着系数在0.3以下的材质。通过这种设计，本发明所述的牵引力控制检测系统，可以适用于对各种路面情况下的牵引力控制性能的检测，尤其是在低附着系数路面情况下的牵引力控制性能的检测。即可以用来实现不同的轮胎-路面接触条件，对不同路面下的牵引力控制进行连续不断的检测并获得相关数据，因而对牵引力控制的检测更为全面，检测结果当然也更为准确。

（4）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台包括：固定装置，其包括底座和固定轴，且所述底座水平固定于地面上，所述固定轴垂直固定于所述底座上；旋转装置，套接于所述固定轴上，且与所述旋转轴连接，在所述旋转轴的带动下，围绕所述固定轴转动。通过这种设计，旋转装置可以以固定轴为轴心，360度旋转，同旋转轴和环形接触面配合使用，即可使车轮沿环形接触面不间断运行，而无需占用大面积的空间去铺设测试路面，使在实验室中进行牵引力控制检测成为可能。

（5）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述驱动装置，包括：电机，与所述车轮连接，用于驱动所述车轮转动；电机控制器，与所述电机和所述牵引力控制器信号连接，根据所述牵引力控制器输出的所述控制信号和从所述电机获取的电机当前的转速信号，生成相应的电机控制信号并传输至所述电机，控制所述电机调整对所述车轮的控制。因为电机通过通电即可将电能转换成机械能，给车轮提供动力，重量也轻，因此可以很方便的安装于该牵引力控制检测系统上，比如，固定于旋转轴上。

（6）本发明所述的牵引力控制检测系统，还包括：电源系统，用于将交流电转换成可调的直流电；所述固定轴上固定有正极端子和负极端子，分别与所述电源系统电连接，从所述电源系统获取直流电；所述旋转装置内侧设置有第一导电滑环和第二导电滑环，分别与所述正极端子和所述负极端子电连接；所述第一导电滑环和所述第二导电滑环分别与所述电机控制器电连接，将所述直流电传输至所述电机控制器。安装时，所述电源系统的电源线通过地下埋入的方式连接到固定轴上的正极端子和负极端子，旋转装置内侧的第一导电滑环和第二导电滑环因为分别与该正极端子和负极端子电连接，且电机控制器通过导线实现与第一导电滑环和第二导电滑环的电连接，因此，电机控制器可以从第一导电滑环和第二导电滑环获取电源系统提供的直流电，给电机提供电能，并对电机进行相应的控制。因为第一导电滑环和第二导电滑环为位于旋转装置内侧的导电金属环，因此，旋转轴带动旋转装置旋转时，第一导电滑环和第二导电滑环与固定轴上的正极端子和负极端子会一直保持电连接，另外，因为旋转轴、旋转装置的旋转是同步的，而电机固定于旋转轴上，因此可以避免导线在检测过程中发生缠绕影响检测的进程。

（7）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转装置外侧设置有活动连接装置，与所述旋转轴活动连接，使所述旋转轴随所述车轮位置的变换，与水平面呈相应的夹角。作为一种可选的实施方式，所述活动连接装置，包括：Z型钢板，固定于所述旋转装置上，且所述Z型钢板底部设置有一个或者多个连接孔；所述旋转轴与所述旋转装置活动连接的一端，设置有一个或者多个安装孔，与所述一个或者多个连接孔对应设置；连接螺栓，从所述连接孔和与其对应的安装孔穿出，并通过螺母将所述旋转轴活动连接于所述Z型钢板上。通过这种设置，在车轮沿环形接触面运动时，若接触面不平发生颠簸时，旋转轴会根据车轮位置的不同与水平面呈一定程度的夹角，根据车轮的不同位置进行适应性的调节，与车辆实际行驶过程中的情况更为贴近，避免了由于旋转轴的位置不能调节而对检测结果造成的影响，也对旋转轴起到了相应的保护作用，防止其变形损伤。当然，在实际应用过程中，活动连接装置还可以为其它结构，比如可以在旋转轴与旋转装置活动连接的一端固定焊接一个中间具有通孔的金属连接件，轴承从所述通孔穿出后将轴承两端固定连接于所述旋转装置的外侧面，也可以实现旋转轴与旋转装置的活动连接。

（8）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转轴上设置有配重装置。所述配重装置可以为配重块，也可以为模拟配重的设备，比如电磁增压器。通过在旋转轴上设置配重装置，可以模拟不同的轮胎法向载荷，也即模拟车辆的负重状态。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，更贴近于车辆的实际运行状态，牵引力控制性能的检测结果也更为准确。

（9）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台，还包括：载物台，固定连接于所述旋转装置的顶端。通过在旋转装置顶端设置载物台，可以将其它附加的设备，比如牵引力控制器、电机控制器等设备安装于该载物台上，旋转装置转动时，即可带动载物台上的附加设备进行相应的转动。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，可以很方便的添加安装相应的附加设备。

（10）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述牵引力控制器，设置有无线通信接口，用于通过无线信号实现与外界的信息传输。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，通过无线信号即可实现与外界的信息传输，比如外界控制台，可以通过无线信号控制牵引力控制器启动或者结束工作，而无需连接数据线，安装更为便捷。

（11）本发明所述的牵引力控制检测系统，所述轮胎、所述电机、所述牵引力控制器、所述电机控制器等，都可以根据测试需要进行相应的更换，比如将永磁同步电机换成无刷直流电机，并更换成与其匹配的电机控制器，更换轮胎的规格等。因此，本发明所述的牵引力控制检测系统，适用范围非常广。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述牵引力控制检测系统的结构示意图；

图2是本发明一个具体实施例中活动连接装置与旋转轴的侧视图；

图3是本发明一个具体实施例中活动连接装置与旋转轴的俯视图。

图中附图标记表示为：1-旋转台，2-旋转轴，3-车轮，4-接触面，5-驱动装置，6-轮速传感器，7-旋转轴传感器，8-牵引力控制器，9-传动及固定装置，11-固定装置，12-旋转装置，12a-活动连接装置，51-电机，52-电机控制器，111-底座，112-固定轴，121-载物台。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种牵引力控制检测系统，如图1所示，包括数据采集单元和数据分析单元。

所述数据采集单元包括：

所述数据采集单元包括：

驱动装置5，在牵引力控制器8的控制下控制车轮3在接触面4上行进。

轮速传感器6，测量所述车轮3的车轮旋转速度并输出车轮旋转速度信号至所述牵引力控制器8。所述牵引力控制器8根据所述车轮旋转速度信号，即可获取所述车轮3的车轮旋转速度。

所述牵引力控制器8，根据所述车轮3的滑移率输出控制信号控制所述驱动装置5调整对所述车轮3的控制；并将所述控制信号与所述车轮旋转速度和车轮行进速度的关系数据传输至所述数据分析单元。

所述数据分析单元，根据接收的所述关系数据对牵引力控制性能进行判断。

作为一种可选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述驱动装置5，包括：

电机51，与所述车轮3连接，用于驱动所述车轮3转动。

电机控制器52，与所述电机51和所述牵引力控制器8信号连接，根据所述牵引力控制器8输出的所述控制信号和从所述电机51获取的电机当前的转速信号，生成相应的电机控制信号并传输至所述电机51，控制所述电机51调整对所述车轮3的控制。

作为一种可选的实施方式，如果所述电机51自带霍尔传感器，则可以选用所述电机51自带的所述霍尔传感器作为轮速传感器6，来获取车轮3的车轮旋转速度。

所述电机控制器52，从所述牵引力控制器8获取控制信号，即转矩控制信号或速度控制信号；所述电机控制器52，还会从所述电机51自带的电机霍尔线读取电机转速信号，根据所述转矩控制信号或速度控制信号以及当前的电机转速信号，通过所述电机51自带的动力线向所述电机51输出相应的动力，调整所述电机51的转矩与所述转矩控制信号或速度控制信号相匹配，进而对所述车轮3进行相应的调整，使所述车轮3的滑移率与当前的轮胎-接触面条件相适应，防止所述车轮3发生空转。

本实施例所述的牵引力控制检测系统，选用电机51给车轮3提供动力，因为电机51通过通电即可将电能转换成机械能，给车轮3提供动力，重量也轻，因此可以很方便的安装于该牵引力控制检测系统上。

作为一种可选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述牵引力控制器8可以根据输入的所述车轮旋转速度信号和所述车轮行进速度信号获取所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度，并根据所述车轮旋转速度和车轮行进速度的关系获取所述车轮3的滑移率；或者根据所述电机51的电气参数得出所述车轮的滑移率。

本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述牵引力控制器8同所述轮速传感器6、所述旋转轴传感器7、所述电机控制器52均有信号传输，因此，可以很方便的获取所述车轮旋转速度、所述车轮行进速度和所述电机51的电气参数。

关于通过电机的电气参数获取车辆的滑移率的方法，在授权公告号为CN102114782B，发明名称为“一种电动汽车的滑移率检测方法及检测系统”的专利文献中已做了详细介绍，主要步骤为获取电机51的电压、电流、转速，得到电机51的电枢电压U_a，电枢电流i_a，电机转速ω_m；获取电机51的电机系数，包括电机电感L_a，电枢电阻R_a，电机转矩系数k_m，电机反电势系数k_e；获得整车常数，包括整车质量M，车轮半径r，车轮转动惯量J，传动比a（针对本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述整车常数可以根据要检测的情况事先设定好）；最后，将上述获取的所有数据代入滑移率计算式中，即可获取所述车轮3的滑移率。所述滑移率计算式如下：

$\mathrm{\λ}\left(t_2\right)=(1+\frac{J}{r^{2}M})[1-\frac{{\mathrm{\ω}}_m\left(t_1\right)}{{\mathrm{\ω}}_m\left(t_2\right)}]-\frac{a^2\·k_m}{r^2{\mathrm{MR}}_a{\mathrm{\ω}}_m\left(t_2\right)}\{{\∫}_{t_1}^{t_2}{U}_a\mathrm{dt}-k_e{\∫}_{t_1}^{t_2}{\mathrm{\ω}}_m\mathrm{dt}-L_a\·[i_a\left(t_2\right)-i_a\left(t_1\right)\left]\right\}+\frac{\mathrm{\λ}\left(t_1\right){\mathrm{\ω}}_m\left(t_1\right)}{{\mathrm{\ω}}_m\left(t_2\right)}$

其中，t₁为第一测量时刻、t₂为第二测量时刻，λ为滑移率。

在检测过程中，本实施例所述的牵引力控制检测系统，如果牵引力控制器8根据获取的所述车轮3的滑移率，判断所述车轮3没有发生打滑，则会控制驱动装置5保持现有的转矩（或力）；若根据获取的所述车轮3的滑移率，判断所述车轮3发生空转，会输出控制信号控制驱动装置5减少对车轮3输出的动力，降低车轮3的旋转速度，使车轮3的滑移率与当前的轮胎-接触面条件相适应，防止车轮3空转发生，并使车轮3获取最大的驱动力。所述数据分析单元可以设置于牵引力控制器8内，也可以设置于外界的上位机内，无论设置于哪里，都会从所述牵引力控制器8获取所述控制信号和所述关系数据，对牵引力控制系统的性能进行分析判定。

本实施例所述的牵引力控制检测系统，不需要先制造出安装有待检测牵引力控制系统的实体车，通过牵引力控制器8、驱动装置5、车轮3和接触面4的组合，即可真实演示牵引力控制系统对车辆的牵引力控制，并通过数据分析单元对其牵引力控制性能进行分析判定。检测结果更为准确，大大降低了检测成本，也无需多大的检测空间，可安装于实验室内对牵引力控制进行相应的检测。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例所述的牵引力控制检测系统，如图1所示，所述数据采集单元，还包括：

旋转台1，与旋转轴2的一端连接，所述旋转轴2的另一端与车轮3连接。

所述接触面4为环形接触面，以所述旋转台1为圆心设置，所述车轮3，位于所述环形接触面上；所述驱动装置5驱动所述车轮3转动，进而带动所述旋转轴2以旋转台1为圆心转动。

旋转轴传感器7，测量所述旋转轴2围绕所述旋转台1转动的速度，并输出车轮行进速度信号至所述牵引力控制器8，所述牵引力控制器8，根据输入的所述车轮行进速度信号，即可获取所述车轮3的车轮行进速度。

本实施例所述的牵引力控制检测系统，利用环形接触面作为车轮3行驶的路面，真实反映了轮胎-路面接触的物理现象，通过轮速传感器6即可测量获取车轮旋转速度，通过旋转轴传感器7，即可测量所述旋转轴2围绕所述旋转台1转动的速度，而旋转轴2是由车轮3在环形接触面上行驶带动转动的，与车轮3的车轮行进速度一致，因此，通过测量旋转轴2的转速，即可获取车轮行进速度。

所述车轮3以旋转台1为圆心，可以沿所述环形接触面持续运动，因此，本实施例所述的牵引力控制检测系统，可以对牵引力控制性能进行不间断的检测。并且环形接触面占用空间小，可以安装于实验室内。

作为一种优选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述环形接触面与所述车轮3接触的区域由多种附着系数的材质拼接而成，且所述材质至少包括一种附着系数在0.3以下的材质。

通过这种设计，本实施例所述的牵引力控制检测系统，可以适用于对各种路面情况下的牵引力控制性能的检测，尤其是在低附着系数路面情况下的牵引力控制性能的检测。即可以用来实现不同的轮胎-路面接触条件，对不同接触面下的牵引力控制进行连续不断的检测并获得数据，因而对牵引力控制的检测更为全面，检测结果当然也更为准确。

作为一种优选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台1，包括：

固定装置11，其包括底座111和固定轴112，且所述底座111水平固定于地面上，所述固定轴112垂直固定于所述底座111上。

旋转装置12，套接于所述固定轴112上，且与所述旋转轴2连接，在所述旋转轴2的带动下，围绕所述固定轴112转动。

通过这种设计，旋转装置12可以以固定轴112为轴心，360度旋转，同旋转轴2和环形接触面配合使用，即可使车轮3沿环形接触面不间断运行，而无需占用大面积的空间去铺设测试路面，使在实验室中进行牵引力控制检测成为可能。

当然，作为另一种可选的实施方式，所述接触面4也可以不设置成环形接触面，比如可以为一条笔直的接触面，只要能够确保所述车轮3能够在接触面4行驶即可，比如可以在实验室屋顶设置滑轨，滑动装置与所述车轮3连接，所述车轮3内安装有电机51、电机控制器52以及牵引力控制器8，当电机51驱动车轮3转动时，车轮3会带动滑动装置沿滑轨滑动，所述滑动装置反过来也会控制车轮3保持平衡并沿接触面4行驶，所述牵引力控制器8会根据获取的车轮旋转速度信号、车轮行进速度信号以及电机当前的转速信号等，输出相应的控制信号给电机控制器52，通过电机控制器52控制电机51对车轮3进行相应的控制，使车轮3的滑移率与当前的轮胎-路面条件相适应。

实施例3

在实施例1或实施例2的基础上，本实施例所述的牵引力控制检测系统，还包括：

电源系统，用于将交流电转换成可调的直流电。

所述固定轴112上固定有正极端子和负极端子，分别与所述电源系统电连接，从所述电源系统获取直流电。

所述旋转装置12内侧设置有第一导电滑环和第二导电滑环，分别与所述正极端子和所述负极端子电连接。

所述第一导电滑环和所述第二导电滑环分别与所述电机控制器52电连接，将所述直流电传输至所述电机控制器52。

安装时，所述电源系统的电源线通过地下埋入的方式连接到固定轴112上的正极端子和负极端子，旋转装置12内侧的第一导电滑环和第二导电滑环因为分别与该正极端子和负极端子电连接，且电机控制器52通过导线实现与第一导电滑环和第二导电滑环的电连接，因此，电机控制器52可以从第一导电滑环和第二导电滑环获取电源系统提供的直流电，给电机51提供电能，并对电机51进行相应的控制。因为第一导电滑环和第二导电滑环为位于旋转装置12内侧的导电金属环，因此，旋转轴2带动旋转装置12旋转时，第一导电滑环和第二导电滑环与固定轴112上的正极端子和负极端子会一直保持电连接，另外，因为旋转轴2、旋转装置12的旋转是同步的，因此可以避免导线在检测过程中发生缠绕影响检测的进程。

作为一种优选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述旋转台1，还包括：

载物台121，固定连接于所述旋转装置12的顶端。

通过在旋转装置12顶端设置载物台121，可以将其它附加的设备，比如牵引力控制器8、电机控制器52等设备安装于该载物台121上，旋转装置12转动时，即可带动载物台121上的附加设备进行相应的转动。因此，本实施例所述的牵引力控制检测系统，可以很方便的添加安装相应的附加设备。所述轮胎3、所述电机51、所述牵引力控制器8、所述电机控制器52等，都可以根据测试需要进行相应的更换，比如将永磁同步电机换成无刷直流电机，并更换成与其匹配的电机控制器，更换轮胎的规格等。因此，本实施例所述的牵引力控制检测系统，适用范围非常广。

比如，本实施例所述的牵引力控制检测系统，可以只对牵引力控制器8进行相应的检测。检测时，牵引力控制器8通过电机51的霍尔线，可以获取电机51的电气参数（电压、电流）等数据，进而通过所述滑移率计算式得出滑移率的估计值，同时，还可以通过轮速传感器6和旋转轴传感器7获取车轮3的车轮旋转速度和车轮行进速度，并根据所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度，计算出车轮3实际的滑移率，数据分析单元将实际的滑移率同所述滑移率的估计值进行比较，即可检测出所述滑移率计算式设置的是否准确。因此，可以以本实施例提供的牵引力控制检测系统为检测平台，对如何判定车轮是否发生打滑等方向进行有针对性的研究。当然，也可以以本实施例所述的牵引力控制检测系统为平台，对如何进行牵引力控制，预防或减轻打滑的程度进行相应的研究。

实施例4

在实施例1-实施例3任一所述实施例的基础上，如图1、图2、图3所示，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述旋转装置12外侧设置有活动连接装置12a，与所述旋转轴2活动连接，使所述旋转轴2随所述车轮3位置的变换，与水平面呈相应的夹角。

作为一种可选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述活动连接装置，包括：

Z型钢板，固定于所述旋转装置上，且所述Z型钢板底部设置有一个或者多个连接孔。

所述旋转轴与所述旋转装置活动连接的一端，设置有一个或者多个安装孔，与所述一个或者多个连接孔对应设置。

连接螺栓，从所述连接孔和与其对应的安装孔穿出，并通过螺母将所述旋转轴活动连接于所述Z型钢板上。

通过这种设置，车轮3沿环形接触面运动时，若接触面不平发生颠簸时，如图2所示，旋转轴2会根据车轮3位置的不同与水平面呈一定程度的夹角，根据车轮3的不同位置进行适应性的调节，与车辆实际行驶过程中的情况更为贴近，避免了由于旋转轴2不能调节而对检测结果造成的影响，也对旋转轴2起到了相应的保护作用，防止其变形损伤。当然，在实际应用过程中，活动连接装置12a还可以为其它结构，比如可以在旋转轴2与旋转装置12活动连接的一端固定焊接一个中间具有通孔的金属连接件，轴承从所述通孔穿出后，将轴承两端固定连接于所述旋转装,12的外侧面，也可以实现旋转轴2与旋转装置12的活动连接。

实施例5

在实施例1-实施例4任一所述实施例的基础上，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述旋转轴上设置有配重装置。所述配重装置可以为配重块，也可以为其它可以调节的配重设备，比如电磁增压器。

通过在旋转轴2上设置配重装置，可以模拟不同的轮胎法向载荷，也即模拟车辆的负重状态。因此，本实施例所述的牵引力控制检测系统，更贴近于车辆的实际运行状态，牵引力控制性能的检测结果也更为准确。

作为一种可选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，所述电机51与所述车轮3之间还可以通过减速装置连接，当电机51的动力很大时，该动力通过减速装置后再传给车轮3，更便于控制。

作为以一种可选的实施方式，本实施例所述的牵引力控制检测系统，

所述牵引力控制器8和所述电机控制器52，安装于所述载物台121上或者所述旋转轴2上。

所述电机51安装于所述车轮3内或固定于所述旋转轴2上。

所述电机51与所述车轮3通过传动及固定装置9连接，用于实现所述电机与所述车轮之间的动力传输。

所述牵引力控制器8，设置有无线通信接口，用于通过无线信号实现与外界的信息传输。

所述传动及固定装置9即为常见的车辆上应用的传动及固定装置，比如通过联轴器、轴承座、夹紧块、法兰等的组合构成驱动装置与车轮之间的传动及固定连接。因为为现有技术，不是本发明的保护点，此不赘述。

本实施例所述的牵引力控制检测系统，通过无线信号即可实现与外界的信息传输，比如外界控制台，可以通过无线信号控制牵引力控制器8启动或者结束工作，而无需连接数据线，安装更为便捷。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种牵引力控制检测系统，其特征在于，包括数据采集单元和数据分析单元；

所述数据采集单元包括：

驱动装置，在牵引力控制器的控制下控制车轮在接触面上行进；

轮速传感器，测量所述车轮的车轮旋转速度并输出车轮旋转速度信号至所述牵引力控制器；

所述牵引力控制器，根据所述车轮的滑移率输出控制信号控制所述驱动装置调整对所述车轮的控制，并将所述控制信号与所述车轮旋转速度和车轮行进速度的关系数据传输至数据分析单元；

所述数据分析单元，根据接收的所述关系数据对牵引力控制性能进行判断。

2.根据权利要求1所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述数据采集单元，还包括：

旋转台，与旋转轴的一端连接，所述旋转轴的另一端与车轮连接；

所述接触面为环形接触面，以所述旋转台为圆心设置，所述车轮，位于所述环形接触面上；所述驱动装置驱动所述车轮转动，进而带动所述旋转轴以旋转台为圆心转动；

旋转轴传感器，测量所述旋转轴围绕所述旋转台转动的速度，并输出车轮行进速度信号至所述牵引力控制器，所述牵引力控制器，根据输入的所述车轮行进速度信号，即可获取所述车轮的车轮行进速度。

3.根据权利要求1或2所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述环形接触面与所述车轮接触的区域由多种附着系数的材质拼接而成，且所述材质至少包括一种附着系数在0.3以下的材质。

4.根据权利要求1-3任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述旋转台，包括：

固定装置，其包括底座和固定轴，且所述底座水平固定于地面上，所述固定轴垂直固定于所述底座上；

旋转装置，套接于所述固定轴上，且与所述旋转轴连接，在所述旋转轴的带动下，围绕所述固定轴转动。

5.根据权利要求1-4任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述驱动装置，包括：

电机，与所述车轮连接，用于驱动所述车轮转动；

电机控制器，与所述电机和所述牵引力控制器信号连接，根据所述牵引力控制器输出的所述控制信号和从所述电机获取的电机当前的转速信号，生成相应的电机控制信号并传输至所述电机，控制所述电机调整对所述车轮的控制。

6.根据权利要求5所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述牵引力控制器根据输入的所述车轮旋转速度信号和所述车轮行进速度信号获取所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度，并根据所述车轮旋转速度和所述车轮行进速度的关系获取所述车轮的滑移率；或者根据所述电机的电气参数得出所述车轮的滑移率。

7.根据权利要求4-6任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于，还包括：

电源系统，用于将交流电转换成可调的直流电；

所述固定轴上固定有正极端子和负极端子，分别与所述电源系统电连接，从所述电源系统获取直流电；

所述旋转装置内侧设置有第一导电滑环和第二导电滑环，分别与所述正极端子和所述负极端子电连接；

所述第一导电滑环和所述第二导电滑环分别与所述电机控制器电连接，将所述直流电传输至所述电机控制器。

8.根据权利要求4-7任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述旋转装置外侧设置有活动连接装置，与所述旋转轴活动连接，使所述旋转轴随所述车轮位置的变换，与水平面呈相应的夹角。

9.根据权利要求8所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述活动连接装置，包括：

Z型钢板，固定于所述旋转装置上，且所述Z型钢板底部设置有一个或者多个连接孔；

所述旋转轴与所述旋转装置活动连接的一端，设置有一个或者多个安装孔，与所述一个或者多个连接孔对应设置；

连接螺栓，从所述连接孔和与其对应的安装孔穿出，并通过螺母将所述旋转轴活动连接于所述Z型钢板上。

10.根据权利要求1-9任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述旋转轴上设置有配重装置。

11.根据权利要求4-10任一所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述旋转台，还包括：

载物台，固定连接于所述旋转装置的顶端。

12.根据权利要求11所述的牵引力控制检测系统，其特征在于：

所述牵引力控制器和所述电机控制器，安装于所述载物台上或者所述旋转轴上；

所述电机安装于所述车轮内或固定于所述旋转轴上；

所述电机与所述车轮通过传动及固定装置连接，用于实现所述电机与所述车轮之间的动力传输；

所述牵引力控制器，设置有无线通信接口，用于通过无线信号实现与外界的信息传输。

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