CN108445394A - 一种负载可控的汽车车窗电机试验装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，包括上位机、仿真机柜、车窗电机控制机构和车窗电机测试机构，上位机通过网线与仿真机柜相连，车窗电机控制机构通过双绞线与仿真机柜相连，车窗电机测试机构通过线缆与仿真机柜和车窗电机控制机构相连。仿真机柜内置程控电源与集成板卡并设有多路输出通道和采集通道，用于为被测车窗电机提供虚拟的整车环境，控制被测车窗电机的运转状态。基于此装置设计一种汽车车窗电机试验方法，测试内容包括车窗电机正传测试、车窗电机反转测试和车窗电机堵转测试。本发明能够按照不同车型的测试需求调整负载力矩的施加，实现对需求大体积负载的车窗电机进行硬件在环测试。

Description

一种负载可控的汽车车窗电机试验装置及测试方法

技术领域

本发明属于仿真设备领域，尤其是一种负载可控的汽车车窗电机试验装置及测试方法。

背景技术

硬件在环仿真是在实验室环境下模拟测试对象的工作环境，对其进行功能测试，监控其运行状态。其低成本、高效率、高可靠的优越性，近年来已成为汽车开发流程中重要的一环。但是，就现有技术而言，各汽车厂家应用此技术测试汽车车窗玻璃升降及车窗电机防夹功能时，存在以下两个方面的缺点：其一，由于实验室试验台架空间的限制，测试过程中去掉了车窗的玻璃负载，仅对车窗升降总成进行测试，车窗电机为空载运转，更进一步地，由于实验室环境的限制，去掉了车窗电机在实际路况中因路面颠簸受到的动态负载，因此造成测量结果存在偏差，精确度下降。其二，测试车窗电机时，需要进行防夹功能的测试以及防夹力的标定。目前在这一方面的测试需要人工操作，不仅测试过程操作不便而且不能标定出电机发生堵转时所受外力的阈值。

发明内容

基于此，设计一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，采用的技术方案如下：

一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，包括上位机、仿真机柜、车窗电机控制机构和车窗电机测试机构，上位机通过网线与仿真机柜相连，车窗电机控制机构通过双绞线与仿真机柜相连，车窗电机测试机构通过线缆与仿真机柜和车窗电机控制机构相连。

进一步的，所述车窗电机控制机构包括负载电机控制器、负载电机控制器支架和钢板，钢板通过螺栓安装在负载电机控制器支架上作为负载电机控制器的支撑板，负载电机控制器支架通过螺栓安装在台架底座板上。

进一步的，负载电机控制器支架优选四脚支架结构形式，支架优选L型。

进一步的，车窗电机测试机构包括负载电机、联轴器、扭矩传感器、车窗电机、电机固定箱和玻璃。

进一步地，电机固定箱优选上表面开口的长方体空心结构，两端设有端盖，并由螺栓固定在箱体上，材料优选铸铁。长方体内部被固定在箱体侧壁的分隔板分为体积大小不一的两个腔体，为便于叙述，体积较大者规定为腔体A，体积较小者规定为腔体B。所述分隔板中间内嵌圆柱滚动轴承，用来支撑所述负载电机的输出轴。腔体A一侧的箱体端盖作为被测车窗电机的安装板。腔体B一侧的箱体端盖开有可穿过负载电机的孔。负载电机的机身穿过腔体B一侧的端盖，并用螺栓与端盖固定。电机固定箱上表面用透明的玻璃密封。

进一步的，所述联轴器为波纹管联轴器，其两端带有夹紧螺钉。

进一步的，扭矩传感器采用非接触式扭矩传感器，其输入轴通过联轴器上的夹紧螺钉与联轴器联接，其输出轴安装有与被测车窗电机输出轴上的齿轮相互啮合的齿轮。

进一步的，联轴器一端利用夹紧螺钉与负载电机的输出轴相连。

进一步的，台架底座板表面带有T型槽。

进一步的，仿真机柜内置程控电源与集成板卡并设有多路输出通道和采集通道，用于为被测车窗电机提供虚拟的整车环境，控制被测车窗电机的运转状态。

仿真机柜发送控制信号，经线缆传送给负载电机控制器，以控制负载电机产生测试需求力矩。

仿真机柜接收扭矩传感器的反馈信号，并把力矩信息实时显示在上位机上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.能够按照不同车型的测试需求调整负载力矩的施加，实现对需求大体积负载的车窗电机进行硬件在环测试，模拟的负载可控。

2.可模拟实际路况条件下对被测车窗电机进行动态负载施加，实现在实验室有限的空间环境下模拟更真实的工作环境。

3.可实现电机堵转工况的测试，完成电机堵转所需力矩的标定测试任务。

本发明的另一目的在于提出一种基于汽车车窗电机试验装置的车窗电机测试方法，包括步骤：

步骤1.汽车车窗电机试验装置上电；

步骤2.测试人员使用上位机设定模拟负载力矩，上位机将负载力矩传输给仿真机柜；

步骤3.仿真机柜通过负载电机控制器控制负载电机旋转，产生对应的力矩；

步骤4.扭矩传感器测量负载电机产生的力矩并反馈回仿真机柜，仿真机柜计算出力矩补偿量，并反馈给负载电机控制器；

步骤5.测试人员记录车窗测试结果。

进一步的，测试内容包括车窗电机正传测试、车窗电机反转测试和车窗电机堵转测试。

进一步的，进行堵转测试时，测试人员使用上位机控制仿真机柜向负载电机控制器发出逐渐增加负载电机力矩的指令，直到被测车窗电机发生堵转。

本发明的有益效果与负载可控的汽车车窗电机试验装置的有益效果相同，在于不再赘述。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明电机固定箱三维结构图；

图3是本发明测试方法流程图。

附图标记说明：

双绞线-1，第一线缆-2，第二线缆-3，网线-4，第三线缆-5，联轴器-6，上位机-7，扭矩传感器-8，车窗电机-9，负载电机-10，台架底座板-11，1负载电机控制器支架-12，电机固定箱-13，负载电机输出轴-14，仿真机柜-15，钢板-16，负载电机控制器-17，圆柱滚动轴承-18，夹紧螺钉-19，玻璃-20。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种负载可控的汽车车窗电机试验装置包括：上位机7、仿真机柜15、负载电机控制器17、负载电机控制器支架12、钢板16，负载电机10、联轴器6、扭矩传感器8、车窗电机9、电机固定箱13和玻璃20。

上位机7通过网线4与仿真机柜相连，钢板16通过螺栓安装在负载电机控制器支架12上作为负载电机控制器17的支撑板，负载电机控制器支架12通过螺栓安装在台架底座板11上，电机固定箱13通过螺栓安装在台架底座板11上。

电机固定箱为上表面开口的长方体空心结构，两端设有端盖，并由螺栓固定在箱体上，材料优选铸铁。长方体内部被固定在箱体侧壁的分隔板分为体积大小不一的两个腔体，为便于叙述，体积较大者规定为腔体A，体积较小者规定为腔体B。所述分隔板中间内嵌圆柱滚动轴承18，用来支撑所述负载电机的输出轴14。腔体A一侧的箱体端盖作为被测车窗电机9的安装板。腔体B一侧的箱体端盖开有可穿过负载电机10的孔。负载电机10的机身穿过腔体B一侧的端盖，并用螺栓与端盖固定。电机固定箱13上表面用透明的玻璃20密封。

联轴器6和扭矩传感器8位于腔体A中，联轴器6两端带有夹紧螺钉19，扭矩传感器8的输入轴通过联轴器6上的夹紧螺钉19与联轴器6相连，扭矩传感器8的输出轴安装有与被测车窗电机9输出轴上的齿轮相互啮合的齿轮。联轴器6的另一端利用夹紧螺钉19与负载电机的输出轴14相连。

负载电机控制器17通过第三线缆5与负载电机相连，扭矩传感器8通过第一线缆2与仿真机柜15相连，车窗电机9通过第二线缆3与仿真机柜15相连。

图3为本发明测试方法的流程图，由于被测车窗电机9正转测试过程与电机反转测试过程相同，为方便案例描述，选择被测车窗电机9正转和电机堵转测试进行叙述，并规定被测车窗电机9正转车窗玻璃上升，被测车窗电机9反转车窗玻璃下降。

车窗正传测试包括步骤：

步骤1.测试开始，在上位机7中打开试验管理软件，由上位机7控制仿真机柜15的程控电源上电并进行初始化状态设定。

步骤2.测试人员使用上位机7根据实际车窗玻璃负载以及实际路况下的动态负载设定模拟负载力矩，负载力矩经过网线4传递给仿真机柜15。仿真机柜15通过内置的资源板卡运算后发出需求力矩指令并通过输出通道经双绞线1传递给负载电机控制器17。

步骤3.负载电机控制器17根据仿真机柜15的指令控制负载电机10产生相应的力矩。负载电机10产生的力矩经由联轴器6、扭矩传感器8的传递施加在被测车窗电机9的输出轴齿轮上。负载力矩传递过程中，扭矩传感器8实时检测负载电机输出的力矩值，将模拟信号量经线缆2传递给仿真机柜15进行数据分析。

步骤4.仿真机柜15通过采集通道接收扭矩传感器8反馈的力矩信息，一方面，经网线4传递给上位机7进行显示，另一方面，通过资源板卡将反馈的力矩信息与需求力矩进行对比分析，并根据对比结果，做出负载力矩修改指令经输出通道通线缆1传递给负载电机控制器17进行偏差补偿，最终形成闭环控制系统。

步骤5.上位机7根据测试需求，经过网线4控制所述仿真机柜15发送被测车窗电机9的正转指令。仿真机柜15一方面经输出通道发送对应的电流通过数据线缆3传给被测车窗电机9，另一方面通过线缆3经采集通道接收所述被测车窗电机9反馈的运转信息，最终形成闭环控制系统。

步骤6.测试人员观察被测车窗电机9的运转情况状态，记录测试结果。

步骤7.试验结束，恢复试验初始化状态，并将试验台下电。

车窗堵转测试包括步骤：

步骤1.测试开始，在上位机7中打开试验管理软件，由上位机7控制仿真机柜15的程控电源上电并进行初始化状态设定。

步骤2.上位机7根据实际车窗玻璃负载以及实际路况下的动态负载设定模拟负载力矩，经过网线4传递给仿真机柜15。仿真机柜15通过内置的资源板卡运算后发出需求力矩指令并通过输出通道经线缆1传递给负载电机控制器17。

步骤3.负载电机控制器17根据仿真机柜15的指令控制负载电机10产生相应的力矩。负载电机10产生的力矩经由联轴器6、扭矩传感器8的传递施加在被测车窗电机9的输出轴齿轮上，进行力矩耦合。负载力矩传递过程中，扭矩传感器8实时检测负载电机10输出的力矩值，将模拟信号量经数据线缆2传递给仿真机柜15进行数据分析。

步骤4.仿真机柜15通过采集通道接收扭矩传感器8反馈的力矩信息，一方面，经网线4传递给上位机7进行显示，另一方面，通过资源板卡将反馈的力矩信息与需求力矩进行对比分析，并根据对比结果，做出负载力矩修改指令经输出通道通过线缆1传递给负载电机控制器17进行偏差补偿，最终形成闭环控制系统。

步骤5.上位机7根据测试需求，经过网线4控制所述仿真机柜15发送被测车窗电机9的正转指令。仿真机柜15一方面经输出通道通过数据线缆3发送对应的电流给被测车窗电机9，另一方面经采集通道通过线缆3接收被测车窗电机反馈的运转信息，最终形成闭环控制系统。

步骤6.测试人员观察被测车窗电机9的运转状态，记录测试情况。

步骤7.上位机7控制仿真机柜15向负载电机控制器17发出逐渐增加负载电机10力矩的指令，并由扭矩传感器8实时检测负载力矩并将信息传给仿真机柜15，直到被测车窗电机9发生堵转，此时测试人员记录发生堵转时的力矩值。

步骤8.试验结束，恢复试验初始化状态，并将试验台下电

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，包括上位机、仿真机柜、车窗电机控制机构和车窗电机测试机构，上位机通过网线与仿真机柜相连，车窗电机控制机构通过双绞线与仿真机柜相连，车窗电机测试机构通过线缆与仿真机柜和车窗电机控制机构相连。

2.如权利要求1所述一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，仿真机柜内置程控电源与集成板卡并设有输出通道和采集通道，用于为被测车窗电机提供虚拟的整车环境，控制被测车窗电机的运转状态。

3.如权利要求1所述一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，所述车窗电机控制机构包括负载电机控制器、负载电机控制器支架和钢板，钢板通过螺栓安装在负载电机控制器支架上作为负载电机控制器的支撑板，负载电机控制器支架通过螺栓安装在台架底座板上。

4.如权利要求1所述一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，所述车窗电机测试机构包括负载电机、联轴器、扭矩传感器、车窗电机、电机固定箱和玻璃，电机固定箱内部有隔板，隔板内嵌圆柱滚动轴承，电机固定箱一端外侧安有车窗电机，另一侧有开孔，负载电机穿过开孔固定在电机固定箱上，其输出轴穿过圆柱滚动轴承，联轴器与负载电机输出轴相连，扭矩传感器一端与联轴器相连，另一端的齿轮与车窗电机的齿轮相啮合，玻璃安装在电机固定箱的上面，电机固定箱通过螺栓安装在台架底座板上。

5.如权利要求4所述一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，所述负载电机为交流伺服电机。

6.如权利要求4所述一种负载可控的汽车车窗电机试验装置，其特征在于，所述联轴器为波纹管联轴器。

7.一种负载可控的汽车车窗电机试验方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1.汽车车窗电机试验装置上电；

步骤2.测试人员使用上位机设定模拟负载力矩，上位机将负载力矩传输给仿真机柜；

步骤3.仿真机柜通过负载电机控制器控制负载电机旋转，产生对应的力矩；

步骤4.扭矩传感器测量负载电机产生的力矩并反馈回仿真机柜，仿真机柜计算出力矩补偿量，并反馈给负载电机控制器；

步骤5.测试人员记录车窗测试结果。

8.如权利要求7所述一种负载可控的汽车车窗电机试验方法，其特征在于，测试内容包括车窗电机正传测试、车窗电机反转测试和车窗电机堵转测试。

9.如权利要求8所述一种负载可控的汽车车窗电机试验方法，其特征在于，进行堵转测试时，测试人员使用上位机控制仿真机柜向负载电机控制器发出逐渐增加负载电机力矩的指令，直到被测车窗电机发生堵转。