CN104677648A - 一种驱动桥道路模拟试验的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动桥道路模拟试验的控制方法及系统，该方法包括以下步骤：S1，根据道路工况车速曲线获取当前时刻目标车速V，并根据目标车速V计算轮端目标转速n1、n2；S2，轮端电机控制轮端转速为n1′、n2′；S3，根据轮端转速传感器测量的实测轮端转速为n1″、n2″，计算得到实际车速V′，并根据实际车速V′计算当前时刻汽车加速度a，根据轮端扭矩公式计算得到轮端目标扭矩T；S4，主锥端电机控制轮端扭矩为T1′、T2′；S5，根据轮端扭矩传感器测量的实测轮端扭矩T1″、T2″之和是否达到T，如果目标扭矩T与实测轮端扭矩T1″、T2″之和相等，返回步骤S1,获取道路工况车速曲线下一时刻目标车速；否则返回步骤S4。本发明能够准确模拟驱动桥安装汽车后在道路工作情况，控制快速，控制准确度高，重复性好。

Description

一种驱动桥道路模拟试验的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种驱动桥模拟试验方法及系统，特别是涉及一种驱动桥道路模拟试验的控制方法及系统。

背景技术

目前中国驱动桥试验主要参考《驱动桥台架试验方法(QC/T533-199)》的规定进行各种稳态加载疲劳试验，然而稳态加载疲劳试验无法准确反映驱动桥在实际工况的疲劳寿命。目前国外许多驱动桥企业已加强了驱动桥实际工况下的考核，由于目前国内驱动桥试验装置仅仅能够完成各种稳态加载疲劳试验，无法完成道路工况模拟；无法在台架上模拟驱动桥装配到整车后的实际使用情况。目前仅能够在试验场或者路试来考核驱动桥实际性能。不仅试验周期长，试验费用高，还可能带来生命财产损失，试验条件的重复性无法保证。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种驱动桥道路模拟试验的控制方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种驱动桥道路模拟试验的控制方法，包括以下步骤：

S1，根据道路工况车速曲线获取当前时刻目标车速V，并根据所述目标车速V计算轮端目标转速n1、n2；

S2，轮端电机控制轮端转速为n1′、n2′；

S3，根据轮端转速传感器测量的实测轮端转速为n1″、n2″，计算得到实际车速V′，并根据实际车速V′计算当前时刻汽车加速度a，根据轮端扭矩公式计算得到轮端目标扭矩T；

S4，主锥端电机控制轮端扭矩为T1′、T2′；

S5，根据轮端扭矩传感器测量的实测轮端扭矩T1″、T2″之和是否达到T，如果目标扭矩T与实测轮端扭矩T1″、T2″之和相等，返回步骤S1,获取道路工况车速曲线下一时刻目标车速；否则返回步骤S4。

本发明能够准确模拟驱动桥安装汽车后在道路工作情况(例如转弯、差速工况)，控制快速，控制准确度高，重复性好。

在本发明的一种优选实施方式中，所述目标车速V与目标转速n1、n2的计算方法为：

$n1=n2=\frac{V}{2\×\mathrm{\π}\×R}\×\frac{60}{3.6},$

其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。

在本发明的一种优选实施方式中，所述实际车速V′与实测轮端转速n1″、n2″的计算方法为：

$V^{\′}=\frac{{n1}^{\′\′}+{n2}^{\′\′}}{2}\×2\×\mathrm{\π}\×R\×\frac{3.6}{60},$

其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。

在本发明的一种优选实施方式中，所述加速度的计算方法为：

当前时刻t_n，当前时刻车速V_n，取m个数据点，m+1个数据点的车速与时刻分别对应为V_n......V_n-m+1与t_n......t_n-m+1，分别对这m+1个数据点的车速值和时间值做拟合得到车速和时间曲线，然后求出车速曲线对时间曲线的斜率，所述斜率为当前时刻汽车加速度a。

在本发明的一种优选实施方式中，所述轮端目标扭矩T的计算方法为：

T＝[(A+B×V′+C×V′²+M×a)+M×g×sin(arctan k)]×R，

其中，A、B、C为道路阻力系数，V′为实际车速，M为驱动桥所匹配的车辆质量，a为当前时刻汽车加速度，g为重力加速度，k为坡度系数,R为轮胎滚动半径。

在本发明的一种优选实施方式中，步骤S3或S5还包括风机吹出的风速与实际车速V′相等。

在本发明的一种优选实施方式中，n1＝n1′，n2＝n2′。模拟实验更加精确，误差小。

本发明公开了一种驱动桥道路模拟试验的控制系统，包括在第一轮端上安装有第一轮端转速传感器及第一轮端扭矩传感器，所述第一轮端转速传感器用于测量第一轮端实测轮端转速n1″，所述第一轮端扭矩传感器用于测量第一轮端实测轮端扭矩T1″；

在第二轮端上安装有第二轮端转速传感器及第二轮端扭矩传感器，所述第二轮端转速传感器用于测量第二轮端实测轮端转速n2″，所述第二轮端扭矩传感器用于测量第二轮端实测轮端扭矩T2″；

所述第一轮端转速传感器、第二轮端转速传感器、第一轮端扭矩传感器及第二轮端扭矩传感器的信号输出端分别与控制器相连，所述控制器根据轮端目标转速n1、n2控制轮端电机转动，并根据轮端目标扭矩T1、T2控制主锥端电机加载负荷。该系统简单，易于模拟实验。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括冷却装置，所述冷却装置包括第一风机及第二风机，所述第一风机及第二风机吹出的风速与实际车速相同。冷却装置中的风机吹出的风不但可以降低驱动桥的温度，而且风机吹出的风速与实际车速相等，降低了实验的误差，提高了实验准确度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明能够准确模拟驱动桥安装汽车后在道路工作情况，控制快速，控制准确度高，重复性好。

附图说明

图1是本发明流程示意图。

图2是本发明加速度线性拟合示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种驱动桥道路模拟试验的控制方法，包括以下步骤：

S1，根据道路工况车速曲线获取当前时刻目标车速V，并根据目标车速V计算轮端目标转速n1、n2；

在本实施方式中，目标车速V与目标转速n1、n2的计算方法为：其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。在本实施方式中，n1、n2可以为同速，也可以差速，即

S2，轮端电机控制轮端转速为n1′、n2′；在本实施方式中，轮端转速与目标转速可以相等，也它们之和相等。

S3，根据轮端转速传感器测量的实测轮端转速为n1″、n2″，计算得到实际车速V′，并根据实际车速V′计算当前时刻汽车加速度a，根据轮端扭矩公式计算得到轮端目标扭矩T；

在本实施方式中，实际车速V′与实测轮端转速n1″、n2″的计算方法为：其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。在本发明的一种优选实施方式中，加速度的计算方法为：

当前时刻t_n，当前时刻车速V_n，取m个数据点，m+1个数据点的车速与时刻分别对应为V_n......V_n-m+1与t_n......t_n-m+1，分别对这m+1个数据点的车速值和时间值做拟合得到车速和时间曲线，然后求出车速曲线对时间曲线的斜率，斜率为当前时刻汽车加速度a。

S4，主锥端电机控制轮端扭矩为T1′、T2′；

在本发明的一种优选实施方式中，轮端目标扭矩T的计算方法为：T＝[(A+B×V′+C×V′²+M×a)+M×g×sin(arctan k)]×R，其中，A、B、C为道路阻力系数，V为实际车速，M为驱动桥所匹配的车辆质量，a为当前时刻汽车加速度，g为重力加速度，k为坡度系数,R为轮胎滚动半径。

S5，根据轮端扭矩传感器测量的实测轮端扭矩T1″、T2″之和是否达到T，如果目标扭矩T与实测轮端扭矩T1″、T2″之和相等，返回步骤S1,获取道路工况车速曲线下一时刻目标车速；否则返回步骤S4。

在本发明的一种优选实施方式中，步骤S3或S5还包括风机吹出的风速与实际车速V′相等。

本发明公开了一种驱动桥道路模拟试验的控制系统，如图1所示，包括在第一轮端上安装有第一轮端转速传感器及第一轮端扭矩传感器，第一轮端转速传感器用于测量第一轮端实测轮端转速n1″，第一轮端扭矩传感器用于测量第一轮端实测轮端扭矩T1″；在第二轮端上安装有第二轮端转速传感器及第二轮端扭矩传感器，第二轮端转速传感器用于测量第二轮端实测轮端转速n2″，第二轮端扭矩传感器用于测量第二轮端实测轮端扭矩T2″；第一轮端转速传感器、第二轮端转速传感器、第一轮端扭矩传感器及第二轮端扭矩传感器的信号输出端分别与控制器相连，控制器根据轮端目标转速n1、n2控制轮端电机转动，并根据轮端目标扭矩T控制主锥端电机加载负荷。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括冷却装置，冷却装置包括第一风机及第二风机，第一风机及第二风机吹出的风速与实际车速相同。

如图2所示，计算加速度方法为：X坐标是时间(ms)，Y坐标是车速。×点是实测到的车速点。假设如上图采集了6个点来参与计算加速度，在6个点之间插入更多的点(比如在0.5ms,1ms,1.5ms,2.5ms…)插入点，此时数据点就有21个点，将这21个点做线性拟合，得到上图中的线。然后计算得到这条线的斜率，该斜率即为当前加速度计算值。随着时间推移，下一时刻我在12ms的时候采集一个车速点，然后将0ms时刻那个点舍去，用最近这6个车速点(2,4,6,8,10,12ms)，重复上面的操作做插值，做线性拟合，计算得到新的斜率，即为当前12ms时刻的加速度值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据道路工况车速曲线获取当前时刻目标车速V，并根据所述目标车速V计算轮端目标转速n1、n2；

S2，轮端电机控制轮端转速为n1′、n2′；

S3，根据轮端转速传感器测量的实测轮端转速为n1″、n2″，计算得到实际车速V′，并根据实际车速V′计算当前时刻汽车加速度a，根据轮端扭矩公式计算得到轮端目标扭矩T；

S4，主锥端电机控制轮端扭矩为T1′、T2′；

S5，根据轮端扭矩传感器测量的实测轮端扭矩T1″、T2″之和是否达到T，如果目标扭矩T与实测轮端扭矩T1″、T2″之和相等，返回步骤S1,获取道路工况车速曲线下一时刻目标车速；否则返回步骤S4。

2.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，所述目标车速V与目标转速n1、n2的计算方法为：

$n1=n2=\frac{V}{2\×\mathrm{\π}\×R}\×\frac{60}{3.6},$

其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。

3.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，所述实际车速V′与实测轮端转速n1″、n2″的计算方法为：

$V^{\′}=\frac{{n1}^{\′\′}+{n2}^{\′\′}}{2}\×2\×\mathrm{\π}\×R\×\frac{3.6}{60},$

其中，π为圆周率，R为轮胎滚动半径。

4.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，所述加速度的计算方法为：

当前时刻t_n，当前时刻车速V_n，取m个数据点，m+1个数据点的车速与时刻分别对应为V_n......V_n-m+1与t_n......t_n-m+1，分别对这m+1个数据点的车速值和时间值做拟合得到车速和时间曲线，然后求出车速曲线对时间曲线的斜率，所述斜率为当前时刻汽车加速度a。

5.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，所述轮端目标扭矩T的计算方法为：

T＝[(A+B×V′+C×V′²+M×a)+M×g×sin(arctank)]×R，

其中，A、B、C为道路阻力系数，V′为实际车速，M为驱动桥所匹配的车辆质量，a为当前时刻汽车加速度，g为重力加速度，k为坡度系数,R为轮胎滚动半径。

6.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，步骤S3或S5还包括风机吹出的风速与实际车速V′相等。

7.根据权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制方法，其特征在于，所述n1＝n1′，n2＝n2′。

8.一种权利要求1所述的驱动桥道路模拟试验的控制系统，其特征在于，包括在第一轮端上安装有第一轮端转速传感器及第一轮端扭矩传感器，所述第一轮端转速传感器用于测量第一轮端实测轮端转速n1″，所述第一轮端扭矩传感器用于测量第一轮端实测轮端扭矩T1″；

在第二轮端上安装有第二轮端转速传感器及第二轮端扭矩传感器，所述第二轮端转速传感器用于测量第二轮端实测轮端转速n2″，所述第二轮端扭矩传感器用于测量第二轮端实测轮端扭矩T2″；

所述第一轮端转速传感器、第二轮端转速传感器、第一轮端扭矩传感器及第二轮端扭矩传感器的信号输出端分别与控制器相连，所述控制器根据轮端目标转速n1、n2控制轮端电机转动，并根据轮端目标扭矩T控制主锥端电机加载负荷。

9.根据权利要求8所述的驱动桥道路模拟试验的控制系统，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置包括第一风机及第二风机，所述第一风机及第二风机吹出的风速与实际车速相同。