CN106769081A - 一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台及试验方法，属于电动汽车技术领域。电动汽车制动模拟试验台由电机、驱动模拟机构和减速器组成，驱动轮与杠杆相连接，杠杆的支点为加载轴承座，杠杆通过杠杆支架与转向节连接；定滑轮通过销固定在支柱上，钢丝索末端连接动滑轮，砝码通过钢丝索绕过动滑轮，钢丝索另一端固定在地板上，对滚轮由驱动轮带动，对滚轮起模拟路面的作用，飞轮与对滚轮之间由减速机连接，减速机固定在减速机平台上。支柱和减速机平台都固定在地板上。电动汽车制动惯性模拟试验台可以适应不同车型的电动汽车，同时可以模拟出多种实验结果；具有试验重复性好、成本低、安全性好、操作简单的优点。

Description

一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台及试验方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台及试验方法。

背景技术

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。

电动汽车的发展进入一个重要的阶段，其中制动作为电动汽车的能量回收和安全因素需要特别的重视，在实际制动过程中很多因素是不确定的。

中国专利(CN204241955U)公开了一种电动汽车复合制动能量回收试验台，该专利用来模拟不同控制策略下的制动能量回收情况，中国专利(CN103487263A)公开了一种电动汽车再生制动惯性试验台加载机构，通过调节杠杆铰链平面与车轮和对滚轮平面的相对高度来模拟实车道路制动过程中地面制动力对整车质心的俯仰力矩，但是上述专利都不能模拟不同轮距和不同载荷下车辆的相关实验。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台及试验方法。

本发明采用以下技术方案：

一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，该模拟试验台包括对称的驱动模拟机构、电机及减速器，所述对称的驱动模拟机构通过电机、减速器相连，其中驱动模拟机构包括驱动轮、飞轮、减速机、动滑轮、定滑轮A、定滑轮B、非驱动轮及对滚轮；

所述对滚轮与驱动轮、非驱动轮接触对滚，所述驱动轮定位在对滚轮的正前方，所述非驱动轮定位在对滚轮的正上方；所述对滚轮与减速机的低速轴连接，所述减速机的高速轴与飞轮连接，减速机固定在减速机平台上，所述减速机平台固定在可移动地板上；

所述驱动轮的轮心通过半轴与减速器的输出端连接，所述减速器的输入端通过花键与电机连接；所述驱动轮还通过固定在其轮毂上的转向节与第一杠杆支架连接，所述第一杠杆支架通过螺栓与第一杠杆相连，所述第一杠杆的底端通过加载轴承座A与可移动地板连接，所述第一杠杆的顶端连接钢丝索的一端，所述钢丝索的另一端绕过定滑轮A与动滑轮连接，所述动滑轮上绕有钢丝绳A，所述钢丝绳A一端固定在地板上，另一端连接砝码A；

所述非驱动轮通过第二杠杆支架与第二杠杆连接，所述第二杠杆的一端通过加载轴承座B与支柱顶端的长孔连接，所述支柱底端固定在可移动底板上，所述第二杠杆的另一端通过销固定有定滑轮B，所述定滑轮B上绕有钢丝绳B，所述钢丝绳B一端固定在地板上，另一端连接砝码B。

进一步，所述驱动轮和非驱动轮上装有制动器。

进一步，所述第一杠杆支架采用自设结构，第二杠杆支架采用工字钢结构。

进一步，所述加载轴承座A、加载轴承座B可以移动，以满足不同尺寸大小轮胎的需要。

进一步，所述可移动地板可沿T型台左右移动来调节轮距大小。

进一步，所述飞轮可以根据实验要求更换不同的尺寸。

一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验方法，其特征在于，根据模拟试验的要求，调节可移动地板的左右间隔、加载轴承座A、加载轴承座B的位置，满足不同轴距轮距的电动汽车的制动模拟试验；调节砝码A、砝码B的重量，满足不同轴荷的电动汽车；汽车在运行时，踩下制动踏板，使驱动轮开始制动，同时调节电机的制动力矩，从而进行协调复合制动；更换不同尺寸的飞轮满足不同整车惯量。

本发明的有益效果为：本发明中可移动底板和加载轴承座可以移动，以适用不同轮距轴距的车辆；驱动轮、非驱动轮与对滚轮的对滚结构，使得整个试验台结构简单、体积小，且驱动轮和非驱动轮可以更换不同的尺寸；另外，飞轮可以更换不同的尺寸，结合减速机不同的档位可以实现多种不同工况下的制动模拟实验。最后，本发明结构中增加了动滑轮，从而减轻砝码的重量。

附图说明

图1为一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台的结构示意图；

图2为减速机的原理结构简图；

图3为驱动轮的受力分析图；

图4为非驱动轮的受力分析图。

图中：1-驱动轮，2-1-加载轴承座A，2-2-加载轴承座B，3-钢丝索，4-飞轮，5-减速机，6-动滑轮，7-1-定滑轮A，7-2-定滑轮B，8-非驱动轮，9-第一杠杆支架，10-第一杠杆，11-对滚轮，12-1-钢丝绳A，12-2-钢丝绳B，13-1-砝码A，13-2-砝码B，14-可移动地板，15-T型台，16-半轴，17-电机，18-减速器，19-第二杠杆支架，20-第二杠杆，21-减速机平台，22-支柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。

如图1所示，一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，该模拟试验台包括对称的驱动模拟机构、电机17及减速器18，对称的驱动模拟机构通过电机17、减速器18相连，其中驱动模拟机构包括驱动轮1、飞轮4(可以根据实验要求更换不同的尺寸)、减速机5、动滑轮6、定滑轮A 7-1、定滑轮B 7-2、非驱动轮8及对滚轮11，驱动轮1和非驱动轮8上装有制动器；

对滚轮11与驱动轮1、非驱动轮8接触对滚，驱动轮1定位在对滚轮11的正前方，非驱动轮8定位在对滚轮11的正上方；对滚轮11与减速机5的低速轴连接，减速机5的高速轴与飞轮4连接，减速机5固定在减速机平台21上，减速机平台21固定在可移动地板14上；此种结构大大减小了试验台的体积及占用面积；

驱动轮1的轮心通过半轴16与减速器18的输出端连接，减速器18的输入端通过花键与电机17连接；驱动轮1还通过固定在其轮毂上的转向节与第一杠杆支架9连接，第一杠杆支架9采用自设结构以满足与不同结构的转向节连接，第一杠杆支架9通过螺栓与第一杠杆10相连，第一杠杆10的底端通过加载轴承座A 2-1与可移动地板14连接，第一杠杆10的顶端连接钢丝索3的一端，钢丝索3的另一端绕过定滑轮A 7-1与动滑轮6连接，动滑轮6上绕有钢丝绳A 12-1，钢丝绳A 12-1一端固定在地板14上，另一端连接砝码A 13-1；

非驱动轮8通过第二杠杆支架19与第二杠杆20连接，第二杠杆支架19采用工字钢结构以满足与不同尺寸大小的非驱动轮连接，第二杠杆20的一端通过加载轴承座B 2-2与支柱22顶端的长孔连接，加载轴承座A2-1、加载轴承座B 2-2可以移动，以满足不同尺寸大小轮胎的需要；支柱22底端固定在可移动底板14上，第二杠杆20的另一端通过销固定有定滑轮B 7-2，定滑轮B 7-2上绕有钢丝绳B 12-2，钢丝绳B 12-2一端固定在地板14上，另一端连接砝码B 13-2；可移动地板14可沿T型台15左右移动来调节轮距大小。

一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台的工作原理为：首先，调节砝码A13-1、砝码B 13-2和可移动地板14来满足不同轴距轮距的电动汽车；当模拟实验台工作时，电机17作为电动机通过加速器带动驱动轮1旋转，驱动轮1通过摩擦力带动对滚轮11的旋转，飞轮4通过减速机5反向使用提高对滚轮11传递的转速，对滚轮11模拟地面。踩下加速踏板车轮速度提升，当驱动轮1线速度达到预定车速时，踩下制动踏板，使驱动轮1开始制动，同时调节电机17制动力矩，从而进行协调复合制动和制动能量回收。由于减速机5采用的是具有不同档位的，所以同时可以调节不同的档位来模拟不同档位下的制动能量回收，对滚轮11又是可以更换的，所以可以模拟不同路况下的制动能量回收。

利用图1所示的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，可以根据模拟试验的要求，调节电动汽车制动模拟试验台上加载轴承座A 2-1、加载轴承座B 2-2的位置和可移动地板14之间的距离，模拟出不同试验要求的试验结果。具体的模拟试验包括：

模拟试验一：通过调节可移动地板14的左右间隔、加载轴承座A 2-1、加载轴承座B2-2的位置，从而可以对不同轴距轮距的的电动汽车进行制动模拟试验。

模拟试验二：模拟不同轴荷电动汽车的制动试验，调节砝码A 13-1、砝码B 13-2的重量；根据砝码A 13-1、砝码B 13-2的重量，设定驱动轮1与对滚轮11、非驱动轮8与对滚轮11之间的径向压力，电机17作为电动机通过加速器带动驱动轮1旋转，驱动轮1通过摩擦力带动对滚轮11的旋转，飞轮4通过减速机5反向使用提高对滚轮传递的转速，当驱动轮1线速度达到预定车速时，踩下制动踏板，使驱动轮1开始制动，同时调节电机17制动力矩，从而进行协调复合制动。

模拟试验三：更换不同型号大小的飞轮4，模拟不同整车惯量下的复合制动试验；通过计算不同整车惯量下的所需飞轮4的大小，更换不同的飞轮4来实现不同车型的试验结果。

当对滚轮11与驱动轮1间无滑转时，根据能量守恒定律可知：

其中：m₁为整车质量，v是车辆的最高车速，J是飞轮4的转动惯量，w为飞轮4的角速度；

由于车轮与对滚轮11线速度相等，又有

其中：ω_r表示车轮角速度，R为车轮半径,i是总传动比，ω表示驱动轮1的角速度，i₁为驱动轮1与对滚轮11之间的传动比，i₂是减速器5的传动比；

模拟实验时，飞轮4的角速度w和驱动轮1的角速度ω相等，由式(1)、(2)可得

又

所以

其中：m₂表示飞轮4的质量，D表示飞轮4的直径；

当根据安装空间选定飞轮4的直径D后，即可由式(5)计算出飞轮4的质量，又

其中：B表示飞轮4的宽度，ρ表示材料密度；

通过飞轮4的质量m₂确定飞轮4的宽度，从而确定飞轮4的型号；图2所示的减速机5具有3个档位，与不同型号的飞轮4结合可以模拟出多种不同的车型和工况。

如图3所示，r为驱动轮1与对滚轮11接触面到驱动轮1旋转中心距离；s为驱动轮1与对滚轮11接触面到车辆前轮第一杠杆10轴线的距离；L₂为驱动轮1第一杠杆10铰链轴线到前轮旋转中心距离；L₁为车辆前轮旋转中心到前轮加载重物悬挂点距离；F_y为前轮制动过程中对滚轮11给前轮沿接触面切线方向的作用力；F_X为对滚轮11给前轮的法向反作用力，该力的大小与整车中地面给驱动轮1的法向作用力相等。

根据驱动轮1轮力矩平衡关系，有

式中J₁为驱动轮1上的总转动惯量，a为制动减速度，本发明a取重力加速度g；

根据驱动轮1加载机构力矩平衡关系，有

F_y·s＝ΔF·L₂ (8)

其中，ΔF为实车道路制动过程中前后轮载荷变化的部分；

结合式(7)、(8)，并将

ΔF＝Gzhg/L (9)

其中，G为车辆的重力，h_g为车辆的质心高度，L为车辆的轴距，z为车辆的制动强度；

代入式(8)可得

再根据能量守恒

得

故式(10)化简为

图4所示，r₁为非驱动轮8与对滚轮11接触面到非驱动轮8旋转中心距离；s₁为非驱动轮8与对滚轮11接触面到车辆后轮第二杠杆20的轴线距离；L₁为非驱动轮8第二杠杆20铰链轴线到后轮旋转中心距离；L₂为非驱动轮8旋转中心到非驱动轮8加载重物悬挂点距离；F_x1为后轮制动过程中对滚轮11给非驱动轮8沿接触面切线方向的作用力；F_y1为对滚轮11给非驱动轮8的法向反作用力，该力的大小与整车中地面给从动轮的法向作用力相等。

根据非驱动轮8轮力矩平衡关系，有

式中，J₂为非驱动轮8上的总转动惯量，a为制动减速度，本发明a取重力加速度g；

根据整个加载机构力矩平衡关系，有

F_x1·s₁＝ΔF·L₂ (15)

结合式(14)、(15)，并将式(9)代入式(10)可得

再根据能量守恒

得

故式(16)化简为

从式(13)、(19)s和s₁的表达式可以看出，对于模拟的特定车型(已知制动强度z)，根据实车质心高度h_g和轴距L调节杠杆中心到前后轮与对滚轮11接触面的距离，就可以精确模拟实车道路制动过程中前后轴载荷变化的情况。

利用上述一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台可以模拟出多种试验结果，模拟差速状态下的制动工况；模拟不同车型在不同路况下的制动试验；在不同载荷下的制动能量回收试验；不同工况下的制动试验及传动系统试验。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，该模拟试验台包括对称的驱动模拟机构、电机(17)及减速器(18)，所述对称的驱动模拟机构通过电机(17)、减速器(18)相连，其中驱动模拟机构包括驱动轮(1)、飞轮(4)、减速机(5)、动滑轮(6)、定滑轮A(7-1)、定滑轮B(7-2)、非驱动轮(8)及对滚轮(11)；

所述对滚轮(11)与驱动轮(1)、非驱动轮(8)接触对滚，所述驱动轮(1)定位在对滚轮(11)的正前方，所述非驱动轮(8)定位在对滚轮(11)的正上方；所述对滚轮(11)与减速机(5)的低速轴连接，所述减速机(5)的高速轴与飞轮(4)连接，减速机(5)固定在减速机平台(21)上，所述减速机平台(21)固定在可移动地板(14)上；

所述驱动轮(1)的轮心通过半轴(16)与减速器(18)的输出端连接，所述减速器(18)的输入端通过花键与电机(17)连接；所述驱动轮(1)还通过固定在其轮毂上的转向节与第一杠杆支架(9)连接，所述第一杠杆支架(9)通过螺栓与第一杠杆(10)相连，所述第一杠杆(10)的底端通过加载轴承座A(2-1)与可移动地板(14)连接，第一杠杆(10)的顶端连接钢丝索(3)的一端，所述钢丝索(3)的另一端绕过定滑轮A(7-1)与动滑轮(6)连接，所述动滑轮(6)上绕有钢丝绳A(12-1)，所述钢丝绳A(12-1)一端固定在地板(14)上，另一端连接砝码A(13-1)；

所述非驱动轮(8)通过第二杠杆支架(19)与第二杠杆(20)连接，所述第二杠杆(20)的一端通过加载轴承座B(2-2)与支柱(22)顶端的长孔连接，所述支柱(22)底端固定在可移动地板(14)上，所述第二杠杆(20)的另一端通过销固定有定滑轮B(7-2)，所述定滑轮B(7-2)上绕有钢丝绳B(12-2)，所述钢丝绳B(12-2)一端固定在地板(14)上，另一端连接砝码B(13-2)。

2.如权利要求1所述的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，所述驱动轮(1)和非驱动轮(8)上装有制动器。

3.如权利要求1所述的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，所述第一杠杆支架(9)采用自设结构，第二杠杆支架(19)采用工字钢结构。

4.如权利要求1所述的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，所述加载轴承座A(2-1)、加载轴承座B(2-2)可以移动，以满足不同尺寸大小轮胎的需要。

5.如权利要求1所述的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，所述可移动地板(14)可沿T型台(15)左右移动来调节轮距大小。

6.如权利要求1所述的一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验台，其特征在于，所述飞轮(4)可以根据实验要求更换不同的尺寸。

7.一种适应不同车型的电动汽车制动模拟试验方法，其特征在于，根据模拟试验的要求，调节可移动地板(14)的左右间隔、加载轴承座A(2-1)、加载轴承座B(2-2)的位置，满足不同轴距轮距的电动汽车的制动模拟试验；调节砝码A(13-1)、砝码B(13-2)的重量，满足不同轴荷的电动汽车；汽车在运行时，踩下制动踏板，使驱动轮(1)开始制动，同时调节电机(17)的制动力矩，从而进行协调复合制动；更换不同尺寸大小的飞轮(4)满足不同整车惯量。