CN108318260A - 一种电动助力转向系统的测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向系统的测试设备，包括上位机系统、仿真机及EPS机械台架；上位机系统与仿真机通信连接；EPS机械台架设置有电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块及第二扭矩传感器模块，仿真机与待测EPS控制器采用CAN协议通信连接；仿真机分别与所述电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块、第二扭矩传感器模块采用RS232协议通信连接；仿真机的处理器板卡包括车辆动力学模型、转向系统模型及驾驶员模型；上位机系统包括数据库模块、测试序列模块、自动化测试模块。本发明通过上位机系统、仿真机和EPS机械台架对EPS控制器进行性能测试，自动化程度高，试验周期短，可重复性好。

Description

一种电动助力转向系统的测试设备

技术领域

本发明涉及机械仿真技术领域，尤其涉及一种电动助力转向系统的测试设备。

背景技术

电动助力转向(Electrical Power Steering，简称EPS)系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，能明显改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此，该系统在近年得到迅速推广，成为今后汽车助力转向系统的发展方向。

对于新车型中EPS系统的设计开发而言，对其进行充分的性能测试和验证是必不可少的环节。现有技术中，EPS系统测试和验证方法主要是在EPS系统装车后进行实车试验，测试和验证周期较长、可重复性差，且难于完成危险极限工况的测试验证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动助力转向系统测试设备，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种电动助力转向系统的测试设备，包括上位机系统、仿真机及EPS机械台架；上位机系统与仿真机通信连接；EPS机械台架设置有电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块及第二扭矩传感器模块，电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块及第二扭矩传感器模块分别与仿真机通讯连接。

进一步地，所述EPS机械台架还设置有电机模块、转向轴模块、助力电机模块及阻力电机模块；电机模块与所述电机伺服控制器模块相连接，且电机模块通过所述第一扭矩传感器模块与转向轴模块相连接；阻力电机模块与所述阻力伺服控制器模块相连接，阻力电机模块通过所述第二扭矩传感器模块35与转向轴模块相连接；转向轴模块与助力电机模块相连接。

进一步地，所述转向轴模块包括减速机构子模块。

进一步地，所述仿真机与待测EPS控制器采用CAN协议通信连接；仿真机分别与所述电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块、第二扭矩传感器模块采用RS232协议通信连接。

进一步地，所述仿真机包括处理器板卡，处理器板卡包括车辆动力学模型、转向系统模型及驾驶员模型；驾驶员模型输出方向盘转角信号并传输给所述电机伺服控制器模块；驾驶员模型输出的方向盘转角信号同时传输给转向系统模型；第一扭矩传感器模块输出的方向盘力矩信号及第二扭矩传感器模块输出的转向轴阻力矩信号分别传输给转向系统模型；转向系统模型输出阻力模拟电机的目标转矩信号和齿条位移信号并传输给所述阻力伺服控制器模块，齿条位移信号和驾驶员模型输出的踏板信号同时传输给车辆动力学模型；车辆动力学模型计算输出车辆的运行姿态和齿条力信号，并将齿条力信号反馈给转向系统模型；仿真机将车辆动力学模型输出车速信号和驾驶员模型输出的方向盘转角信号传输给待测EPS控制器。

进一步地，所述上位机系统包括：

数据库模块，用于存储所述电动助力转向系统测试需要的参数；

测试序列模块，用于构建可执行的测试序列，并对所述数据库模块中的测试序列库更新；

自动化测试模块，用于执行自动化测试过程，并且生成测试报告。

进一步地，所述数据库模块包括基本功能库、测试工况库、评价准则库、测试参数库、测试序列库。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明通过上位机系统、仿真机和EPS机械台架组成的电动助力转向系统的测试设备对EPS控制器进行性能测试，自动化程度高，试验周期短，可重复性好。

附图说明

图1为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例一的示意图；

图2为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的示意图；

图3为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的测试序列流程图；

图4本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的自动化测试流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

图1为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例一的示意图，请参阅图1，本实施例提供一种电动助力转向系统的测试设备，包括：上位机系统1、仿真机2和EPS机械台架3；所述的上位机系统1与仿真机2通信相连；所述EPS机械台架3设置有电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块和第二扭矩传感器模块；所述的仿真机2分别与所述电机伺服控制器模块和所述阻力伺服控制器模块通信相连；所述的仿真机2同时分别与所述第一扭矩传感器模块和所述第二扭矩传感器模块通信相连。

具体地，所述的上位机系统1与仿真机2通过UDS协议通信相连；使用时将所述的仿真机2与待测EPS控制器通过CAN协议通信相连，本发明通过上位机系统、仿真机和EPS机械台架组成的电动助力转向系统的测试设备对EPS控制器进行性能测试，自动化程度高，试验周期短，可重复性好。

图2为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的示意图，请参阅图2，本实施例在实施例一的基础上，进行进一步细化。

所述EPS机械台架3包括电机伺服控制器模块31、阻力伺服控制器模块37、第一扭矩传感器模块33、第二扭矩传感器模块35、电机模块32、转向轴模块34、助力电机模块38和阻力电机模块36。

所述电机伺服控制器模块31与所述电机模块32相连接，所述电机模块32通过所述第一扭矩传感器模块33与所述转向轴模块34相连接；所述阻力伺服控制器模块37与所述阻力电机模块36相连接，所述阻力电机模块36通过所述第二扭矩传感器模块35与所述转向轴模块34相连接；所述转向轴模块34与所述助力电机模块38相连接。所述的仿真机2分别与所述电机伺服控制器模块31和所述阻力伺服控制器模块37通信相连；所述的仿真机2同时分别与所述第一扭矩传感器模块33、所述第二扭矩传感器模块35通信相连。其中，转向轴模块还可以包括减速机构子模块。

进一步地，所述的仿真机2包括：CAN通信板卡、UDS通信板卡、处理器板卡、RS232通信板卡。

仿真机2与待测EPS控制器通过CAN协议通信相连；仿真机2与控制电机模块32的电机伺服控制器模块31通过RS232协议通信相连；仿真机2与控制所述阻力电机模块36的阻力伺服控制器模块37通过RS232协议通信相连；仿真机2与第一扭矩传感器模块33和第二扭矩传感器模块35分别通过RS232协议通信相连。使用时，仿真机采用CAN通信板卡实现CAN通信协议，采用UDS通信板卡实现UDS通信协议，采用RS232通信板卡实现RS232通信协议。

其中，所述处理器板卡上包括车辆动力学模型、转向系统模型和驾驶员模型。

具体地，仿真机2的处理器板卡可以预先加载驾驶员模型21、转向系统模型22和车辆动力学模型23。其中，驾驶员模型21输出的方向盘转角信号通过RS232通信协议传输给电机伺服控制器模块31，电机伺服控制器模块31基于此信号产生相应的PWM控制信号，对电机模块32进行转角控制，以完成对方向盘转角的模拟。同时，驾驶员模型21输出的方向盘转角信号内部传输给转向系统模型22，第一扭矩传感器模块33输出的方向盘力矩信号通过RS232通信协议传输给转向系统模型22，第二扭矩传感器模块35输出的转向轴阻力矩信号通过RS232通信协议传输给转向系统模型22，转向轴阻力矩信号与方向盘力矩信号之差即为EPS系统的助力力矩。

转向系统模型22根据方向盘转角信号和计算得到助力力矩信号输出阻力模拟电机的目标转矩信号和齿条位移信号，并将此目标转矩信号通过RS232通信协议传输给阻力伺服控制器模块37，阻力伺服控制器模块37基于此信号产生相应的PWM控制信号，对阻力电机模块36进行力矩控制，以完成对转向轴负载的模拟。同时，将此齿条位移信号和驾驶员模型21输出的踏板信号内部传输给车辆动力学模型23，车辆动力学模型23基于这些信号计算输出车辆的运行姿态和齿条力信号，并将齿条力信号内部反馈给转向系统模型22。

仿真机2将车辆动力学模型23输出车速信号和驾驶员模型21输出的方向盘转角信号通过CAN通信协议传输给待测EPS控制器，待测的EPS控制器根据这两个信号计算输出EPS系统目标助力力矩信号并对助力电机模块38进行力矩控制，以实现助力电机模块38的目标助力力矩输出。

进一步地，所述的上位机系统1包括：数据库模块11，用于存储所述电动助力转向系统测试需要的参数；测试序列模块12，用于构建可执行的测试序列，并对所述数据库模块中的测试序列库更新；自动化测试模块13，用于执行自动化测试过程，并且生成测试报告。

其中，数据库模块11包括基本功能库111，测试工况库112，评价准则库113，测试参数库114，测试序列库115。

具体地，上位机系统1在待测EPS控制器的虚拟仿真测试环境的基础上，将待测EPS控制器的测试需求进行性能指标分解，由基本功能库111确定具体的测试工况、测试参数和评价准则，测试工况用于定性描述测试方法的具体操作步骤，将其集合组织成测试工况库112进行管理；测试参数用于量化测试方法的每一操作步骤，将其集合组织成测试参数库114进行管理；评价准则用于确定测试结果是否满足性能指标要求，将其集合组织成评价准则库113进行管理。将构建测试序列的基本操作组件的集合组织成基本功能库111进行管理，包括：基于UDS通信协议与仿真机2信息交互组件、Python脚本语言语法组件和测试数据记录工具操作组件。测试序列模块115基于测试工况库112描述的操作步骤调用基本功能库111和评价准则库113，自动构建可执行的测试序列。

图3为本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的测试序列流程图，请参阅图3。

测试序列模块的步骤包括：

步骤201，构建参数化虚拟仿真测试环境操作；

步骤202，构建测试执行操作；

步骤203，构建测试结果评价操作；

步骤204，构建恢复虚拟仿真测试环境为初始状态操作。

同时，将构建的测试序列集合组织成测试序列库115进行管理。

图4本发明电动助力转向系统的测试设备实施例二的自动化测试流程图，请参阅图4。

自动化测试模块的流程包括：

步骤301，从测试参数库114中提取需要运行的测试参数组，加载测试参数组；

步骤302，从测试参数库114中提取需要运行的测试参数组，加载对应的测试序列；

具体地，还包括对参数i赋值，i表示待测试的参数组；判断i小于测试参数组数量时，执行步骤i++，并且执行步骤303；若判断i大于或等于测试参数组数量时，执行步骤308；

步骤303，读取一组测试参数；

步骤304，启动测试数据记录工具；

步骤305，用读取的测试参数数据参数化且运行测试序列；

步骤306，在测试序列运行结束之后，停止测试数据记录工具；

步骤307，缓存测试数据和评价结果；

步骤308，待所有测试参数组全部读取完成后，统计缓存的评价结果；

步骤309，将测试的评价结果和统计结果写入测试报告；

步骤310，自动生成测试报告。

本实施例所提供的电动助力转向系统的测试设备，具有自动化程度高、重复性好，可显著提高其性能测试和验证的高效性及精确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，包括上位机系统、仿真机及EPS机械台架；上位机系统与仿真机通信连接；EPS机械台架设置有电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块及第二扭矩传感器模块，电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块及第二扭矩传感器模块分别与仿真机通讯连接。

2.如权利要求1所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述EPS机械台架还设置有电机模块、转向轴模块、助力电机模块及阻力电机模块；电机模块与所述电机伺服控制器模块相连接，且电机模块通过所述第一扭矩传感器模块与转向轴模块相连接；阻力电机模块与所述阻力伺服控制器模块相连接，阻力电机模块通过所述第二扭矩传感器模块35与转向轴模块相连接；转向轴模块与助力电机模块相连接。

3.如权利要求2所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述转向轴模块包括减速机构子模块。

4.如权利要求1所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述仿真机与待测EPS控制器采用CAN协议通信连接；仿真机分别与所述电机伺服控制器模块、阻力伺服控制器模块、第一扭矩传感器模块、第二扭矩传感器模块采用RS232协议通信连接。

5.如权利要求1所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述仿真机包括处理器板卡，处理器板卡包括车辆动力学模型、转向系统模型及驾驶员模型；驾驶员模型输出方向盘转角信号并传输给所述电机伺服控制器模块；驾驶员模型输出的方向盘转角信号同时传输给转向系统模型；第一扭矩传感器模块输出的方向盘力矩信号及第二扭矩传感器模块输出的转向轴阻力矩信号分别传输给转向系统模型；转向系统模型输出阻力模拟电机的目标转矩信号和齿条位移信号并传输给所述阻力伺服控制器模块，齿条位移信号和驾驶员模型输出的踏板信号同时传输给车辆动力学模型；车辆动力学模型计算输出车辆的运行姿态和齿条力信号，并将齿条力信号反馈给转向系统模型；仿真机将车辆动力学模型输出车速信号和驾驶员模型输出的方向盘转角信号传输给待测EPS控制器。

6.如权利要求1所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述上位机系统包括：

数据库模块，用于存储所述电动助力转向系统测试需要的参数；

测试序列模块，用于构建可执行的测试序列，并对所述数据库模块中的测试序列库更新；

自动化测试模块，用于执行自动化测试过程，并且生成测试报告。

7.如权利要求6所述的一种电动助力转向系统的测试设备，其特征在于，所述数据库模块包括基本功能库、测试工况库、评价准则库、测试参数库、测试序列库。