CN110720032A - 用于机动车的测功机测试的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于车辆(100)的测功机测试的方法，车辆(100)具有用于改变连接至第一轮轴的轮毂(203)的转向角的转向机构，该方法包括：在使用中，使用刚性地连接至所述轮毂(203)的车辆测功机测试单元(110，111)的第一可控测功机动力源(201)向所述第一轮轴施加扭矩；其中，所述轮毂(203)的转向角的改变使所述刚性连接的第一测功机测试单元(110，111)旋转；其特征在于，所述方法包括：当改变所述轮毂(203)的转向角时，施加作用在测功机测试单元(110，111)上的外力，以影响车辆转向机构改变所述轮毂(203)的转向角所需的力。

Description

用于机动车的测功机测试的方法和系统

发明领域

本申请涉及车辆的测功机测试，尤其涉及一种测功机测试具有至少一个轮轴和用于向所述第一轮轴施加动力的动力源的车辆时使用的方法。

发明背景

车辆的测功机测试本身是已知的，并且可以通过诸如配备有支撑车轮的大辊子的辊式(滚动道路)测功机来执行，该大辊子用于向车辆的驱动轮施加制动扭矩。然而，这样的系统并不总是能够提供期望的测量精度和/或测量自由度。

美国专利4,669,318(Angstrom)公开了另一种用于车辆测功机测试的车辆测功机系统。该文件涉及一种用于车辆的测功机测试的设备，其中，静液压泵组件形式的负载吸收装置具有用于与待测车辆的驱动轴接合的输入轴。每个驱动轴固定地连接到这种单独的设备，从而可以精确地测量车辆的总有效扭矩。

也可以使用US4669318中披露的测功机测试系统进行更复杂的测试，其既可用于两轮驱动系统，也可用于四轮驱动系统。例如，在国际专利申请WO2007/133154A1中披露的这种更复杂的测试。

车辆变速器变得越来越复杂，并且可包括用于向车辆的轮轴提供动力的各种动力源。这些动力源可以被设置成提供推进力，以及例如在用于再生制动时提供制动力。车辆变速器的复杂性的增加为测功机测试系统提供了相应的挑战。另外，车辆越来越多地配备有驾驶辅助系统，可以在各种情况下利用这类系统来辅助驾驶员。然而，此类系统的测试可能需要在大量实际驾驶情况下进行测试，以确保所需的功能。其中，甚至还存在获得关于车辆发动机的进一步信息的测试需求。以上也适用于车辆动力总成组件的测功机测试。

发明的目的和主要特征

本申请的一个目的是提供一种用于车辆的测功机测试的方法，该方法允许测试在现实驾驶情况下可能难以测试或无法测试的车辆功能。

根据本申请，提供了一种用于车辆的测功机测试的方法，该车辆具有转向机构，该转向机构用于改变连接到第一轮轴的轮毂的转向角。

该方法包括：

-在使用中，使用刚性地连接至所述轮毂的车辆测功机测试单元的第一可控测功机动力源向所述第一轮轴施加扭矩，

-其中，所述轮毂的转向角的改变使得所述刚性连接的第一测功机测试单元旋转。该方法包括，当改变所述轮毂的转向角时：

-施加作用在测功机测试单元上的外力，以影响车辆转向机构改变所述轮毂的转向角所需的力。

如上所述，车辆变速器变得越来越复杂。另外，车辆越来越多地配备有驾驶辅助系统。例如，驾驶辅助系统可以被设计成使各种车辆系统自动化、自适应和/或增强，以增加安全性和/或舒适性。例如，驾驶辅助系统可以通过提供警告驾驶员潜在问题和/或影响或接管车辆控制的技术来降低发生碰撞和/或事故的风险。

此类驾驶辅助系统构成了汽车电子领域不断增长的一个部分，这也导致了对此类系统的功能进行精确测试的需求。特别地，不仅要在实际道路上行驶期间进行测试，而且还要使用车辆测功机系统。

然而，车辆变速器的复杂性增加为测功机测试系统提出了相应的挑战。驾驶辅助系统可以被用于在各种情况下辅助驾驶员，结果这可使此类系统的测试成为一项任务，包括在诸多实际驾驶情况下进行测试，以确保所需的功能。例如，驾驶辅助系统可以包括被设计为至少部分地对与车辆转向有关的变化起作用和/或做出反应的系统。例如，此类系统可包括跟随转向的旋转弯道灯、转向辅助系统、防滑制动系统等。

还期望在车辆转向作为系统的输入参数的情况下测试这些以及其他类型的系统，特别是当转向发生动态变化时。本申请涉及一种车辆测功机系统，在使用中，通过使用车辆测功机测试单元的第一可控测功机动力源将扭矩施加到被测车辆的轮轴上，其中测功机测试单元刚性地连接到轮毂上。

当被这类车辆测功机测试的车辆发生转向角变化时，即转向方向改变时，例如，通过转动车辆的方向盘或以其他方式引起轮毂的转向角改变，这将导致车辆的轮子的转向角改变，从而在车辆在道路上行驶时改变车辆的行进方向。相反，在测试过程中，将测功机测试单元而不是轮子刚性地连接到轮毂上，这意味着轮毂的角度变化将旋转(转动)测功机测试单元，即测功机测试单元在水平平面内在其所搁置的表面上绕位于轮毂的枢轴点的基本垂直的旋转轴线旋转。因此，测功机测试单元将在水平面内移动。

测功机测试单元的重量可能很大，至少部分是由于测功机测试单元携带的一个或多个动力源，其中，一个或多个动力源可包括电机和/或液压泵组件。该重量以及从轮毂到测功机测试单元的重心的距离(可能会与安装轮子时轮毂到轮子的重心的距离大不相同)导致在改变转向角时测功机测试单元施加抵抗轮毂转动的力/扭矩，该力/扭矩与安装轮子并在道路上行驶时轮毂所承受的扭矩大不相同。该扭矩差异可能影响或阻碍驾驶辅助系统的期望测试。例如，车辆转向机构感知到的抵抗转向角改变的力可能比转动轮子时大得多。例如，车辆转向机构可以是动力转向机构。

根据本申请，当测功机测试单元刚性地连接到轮毂时，可以通过影响转动轮毂以改变车辆转向角所需的力来减小车辆转向机构在改变车辆转向角时所受到的力/扭矩的差异。这是通过在测功机测试单元上施加车辆外力来实现的。以这种方式，由测功机测试单元施加的抵抗转动的力/扭矩可以通过施加使测功机测试单元在其搁置的表面上旋转的力而改变。因此，车辆转向机构完成轮毂的实际转动从而使测功机测试单元旋转所需的力，可以更类似于在安装车轮时所需的力。

当改变所述轮毂在通过轮毂使测功机测试单元旋转的运动方向上的转向角时，所施加的外力可用于旋转测功机测试单元，从而减小车辆转向机构完成车辆转向的预期变化所需的力。由此施加的外力可减小车辆转向机构改变所述轮毂的转向角所需的力。以这种方式，相对于安装车轮时，测功机测试单元所施加的抵抗转动的更大的力可以被补偿。从而，在测功机测试期间转动方向盘的感觉可类似于在道路上行驶。特别地，可以使用根据本申请施加的外力来执行动态/快速转向角改变，例如，当使用方向盘快速请求转向角改变时。

可以根据在测功机测试期间模拟的车辆速度来确定施加到测功机测试单元的外力。通常，车轮施加在车辆转向机构上的抵抗转弯的阻力随着车辆速度的不同而不同，这可以通过针对不同的模拟车辆速度施加不同的力来补偿。

测功机测试单元可以进一步设置有用于测量测功机测试单元在通过轮毂的转向角改变而转动/移动时所承受的扭矩的装置。这可以使用用于测量该扭矩的任何合适的装置来执行，例如，可以通过测量测功机测试单元的输出轴所受到的扭矩来实现。这可以以各种方式确定，例如，使用轴承壳体上的应变计，其中测功机测试单元的输出轴放置在轴承中。

然后，在施加外力时可以利用测得的扭矩，使得可以使用测功机测试单元所经受的扭矩作为输入信号来控制外力，从而允许对车辆转向系统所经受的运动阻力进行精确且基本实时的控制。

扭矩也可以由使用布置在力施加装置上的传感器测得的力来表示，其中力施加装置可以被设置成在与感测到的力相同的方向上提供力，例如与感测到的力相对应的力，其大小取决于感测到的力。

以这种方式，例如，当模拟以相对低的速度驾驶车辆时，可能期望提供非常低的抵抗轮子转动的阻力，并且通过测量测功机测试单元所承受的扭矩，用于施加外力的装置可以被控制以基本上减小或基本上完全补偿由测功机测试单元所表现出的扭矩，使得车辆的转向机构基本上没有表现出扭矩。

根据本申请的实施例，在第一模拟车辆速度下，向测功机测试单元施加比在低于所述第一模拟车辆速度的第二模拟车辆速度下更高的外力，使得在所述第一模拟车辆速度下相比在所述第二模拟车辆速度下，所述车辆转向机构改变所述轮毂的转向角所需的力更小。在实际驾驶时，在较低的车辆速度下，抵抗转动的力通常较高，在静止时可达到最大。可以在车辆的测功机测试中补偿这种差异，以获得与模拟车辆速度的实际转向阻力更对应的转向阻力。

根据本申请的实施例，对于轮毂的第一转向角变化速度，与对低于所述第一转向角变化速度的第二转向角变化速度所施加的外力相比，施加更高的外力。由于测功机测试单元的重量，当快速旋转时，例如当快速转动车辆的方向盘时，它们可能会产生相当大的转动惯量，从而使车辆转向承受更大的反作用力。当执行转向角的快速变化时，可以通过增加所施加的外力来补偿。

根据本申请的实施例，将第一测功机测试单元布置到第一转向轮轴，将第二测功机测试单元布置到第二转向轮轴，例如车辆前轴，其中所述力施加装置被构造成同时向两个测功机测试单元施加力，使得两个轮轴同时受到影响车辆转向机构表现出的抵抗转向角改变的阻力的力的影响。

力施加装置所施加的力可使用安装轮子时作用在轮轴的轮子和车辆在其上操纵的表面(例如道路)之间的力的数学表示来确定，使得可以在测试期间施加力，该力导致车辆所表现的转向阻力对应于车辆在道路上以该速度行驶而不是由车辆测功机模拟所表现的力。

该力可以由任何适当种类的力施加机构施加，力施加机构能够施加用于使测功机测试单元转动的力，从而当在车辆的测试期间改变转向角时影响由车辆的转向机构表现出的阻力。

例如，该力可以由线性致动器施加，例如气压缸、液压缸或电动缸。替代地或者另外地，可以通过推动测功机测试单元的一个或多个轮子来施加力。

此外，可能希望知道在测试期间车辆的轮子由于车辆方向盘的转向实际上已经转过的程度。这根据确定车辆方向盘的转向可能难以确定。

根据本申请的实施方式，通过确定测功机测试单元的转动运动，来确定轮毂的转向角和/或转向角变化，从而确定被测试车辆的车轮的表示。以这种方式，可以确定车辆转向角的精确测量值。

例如，测功机测试单元的运动的确定可以通过确定力施加装置的运动来执行。该运动可以直接转换成相应的转向角。

替代地或者另外地，测功机测试单元的运动的确定可使用布置在测功机测试单元上的运动检测装置来执行。并且，转向角变化的确定可以使用激光器来执行，例如，测距激光器可以布置在测功机测试单元上，并被设置成测量到车辆或任何其他合适的表面的距离。测功机测试单元转动时出现的距离差可用于计算转向角变化。另外，例如当调整车轮的轮子定位时，也可使用激光测量技术。

该方法可以在车辆测功机系统中执行，其中测功机测试单元是具有电机作为动力源的那种。测功机测试单元还可以具有用于控制制动的可控液压泵，以便在测试过程中向机动车辆的轮轴施加制动扭矩。

接触测功机测试单元所搁置的表面的支撑装置可包括诸如转轮的轮子，也可包括任何其他合适的装置，以允许测功机测试单元在根据本申请的搁置表面上移动。支撑装置可以被设计成提供相对低的抵抗测功机测试单元的运动的摩擦，以促进根据本申请的运动。

根据本申请的实施例，可以在不将车辆固定到对其进行测试的表面上的情况下进行测试。例如，当施加到根据本申请的测功机测试单元上的力分量的总和在车辆的横向和/或纵向方向上基本上为零，使得基本上没有净力施加到车辆上。如果将相似但相反的力分量同时施加到左侧和右侧测功机测试单元上，则可能出现这种情况。

根据本申请的实施例，车辆可相对于搁置车辆的表面被固定，同时对车辆进行测试，以便减少或防止车辆的大幅横向运动。例如，这可以通过使用牵引钩和/或牵引杆以及诸如棘轮带的带子将车辆固定来执行。例如，如果施加到测功机测试单元上的力在横向方向上提供了合力，则可能需要固定车辆。例如，如果车辆外力仅施加到一个测功机测试单元上，则可能出现这种情况。

此外，车辆可包括不止一个设有转向轮的车轴。例如，车辆可以包括四轮转向。根据本申请的实施例，测功机测试单元连接到多个转向车轴，并且根据本申请的实施例被控制。例如，车辆的前轴的一个或多个轮子和后轴的一个或多个轮子可包括转向轮，可使用连接至前轴和后轴的测功机测试单元对车辆进行测试，其中测功机测试单元根据本申请进行控制。例如，可以使用根据本申请控制的四个测功机测试单元来测试四轮转向车辆。

测功机测试单元也可以是具有两个(或多个)测功机动力源的类型，以向车辆的相同轮轴(例如半轴)提供动力，其中所述动力源之一可以是电机。

根据以下示例性实施例的详细描述和附图，本申请的其他特征及其优点将变得显而易见。

附图简要说明

现在将参考附图更详细地描述本申请，其中：

图1示出了根据本申请的示例性车辆测功机系统。

图2A-B更详细地示出了图1中公开的系统的测功机测试单元。

图2C示出了测功机测试单元的转动。

图3示出了根据本申请实施例的示例性车辆测功机测试系统。

图4示出了根据本申请实施例的另一示例性车辆测功机测试系统。

图5示出了根据本申请实施例的另一示例性车辆测功机测试系统。

图6示出了根据本申请实施例的另一示例性车辆测功机测试系统。

图7示出了根据本申请实施例的示例性方法。

示例性实施例的描述

图1公开了被用于通过根据本申请的车辆测功机系统进行测试的车辆100。

车辆100是两轮(前轮)驱动车辆，并且包括前轴轮轴或半轴103、104以及后轴轮轴105、106。

所公开的车辆100包括传动系，该传动系包括连接至变速箱102的内燃机101。变速箱102可以是任何合适的类型，例如由手动变速器或自动变速器组成。前轴轮轴(驱动轴)，例如半轴103、104从变速箱延伸到车辆100的前轴轮。图1仅公开了后轴轮107、108，如下所示，前轴轮已移除，以便测功机测试单元110，111代替轮子连接至半轴103、104。

车辆测功机系统连接到车辆100，并且包括测功机测试单元110，111。测功机测试单元110，111连接到测控系统114，例如具有相关显示器115的计算机，通过测控系统114来控制测试，并且系统操作员可以通过测控系统114启动测试并提供用于执行测功机测试的必要信息。

在测试期间，测控系统114将控制信号发送到测功机测试单元110，111，以请求期望的负载(扭矩)和转速。扭矩和转速可以以不同的方式测量，例如根据本申请的受让人的较早申请。测功机测试单元110，111可以由基本相同的测试单元组成，并且参照图2A-B稍微详细地描述。

图2A更详细地示出了从上方看时半轴的设置示例。每个测功机测试单元110，111包括动力源组件形式的测功机，例如一个或多个电机201。动力源组件还设置有用于测量施加到测试单元111的输出轴202上的扭矩的装置。在测功机中将电机用作功率吸收装置仅是示例性的。本申请还可以使用其他类型的功率吸收装置来实现。例如，静液压泵组件可以用作测试单元111的动力源，以将扭矩施加到车辆的轮轴104。在每个测试单元中也可以利用动力源的组合，即可以利用多个动力源将扭矩施加到轮轴上。例如，测功机测试单元可以包括一个或多个静液压泵组件和/或连接至单个轮轴的一个或多个电机的任意组合。在具有与本申请相同的申请人和/或发明人的较早申请中也描述了这种解决方案的示例。

测功机还包括支撑腿或臂206，支撑腿或臂206承载被支撑的测试单元的元件的重量以及被测车辆的一部分重量。支撑腿还承载由驱动轮轴104施加到测功机的扭矩，并且防止测试单元绕轮轴和测功机测试单元输出轴的旋转轴A转动。测功机测试单元和车辆测功机系统的示例性设计可以在本申请的申请人和/或发明人的先前申请中找到。图2B中还从侧面示意性地示出了示例性设计，其还示出了车轮转向机构的一部分。

在测试期间，测试单元111的输出轴202被设置成刚性地连接至车辆100的轮轴104(类似地，测试单元110的输出轴被设置成刚性地连接至轮轴103)。通过移除车轮并将测功机测试单元的输出轴202直接附接到轮毂203上来实现刚性连接，或者如在本示例中那样使用转接板204，从而以简单的方式获得车辆100和测功机测试单元111之间的刚性连接。转接板204可适于装配到车辆100的半轴104的轮子承载端，并且可以由紧固件代替轮子轮辋固定。

转接板204进一步固定连接到测功机测试单元111的输出轴202。例如，这可以通过使用圆形的连接凸缘205来实现，连接凸缘205可以被焊接到输出轴202上的夹紧套环上。转接板204通过诸如螺栓之类的紧固件被刚性但可释放地固定到连接凸缘205上。转接板204还被设置成与连接凸缘205轴向对齐，使得半轴104也与输出轴202对齐或基本对齐，因此输出轴202和半轴104彼此旋转锁定。刚性连接尤其具有以下优点：可以通过合适的传感器来测量轮轴的转速，该传感器测量电机201的输出轴202的转速。轮毂203、转接板204和连接凸缘205在图2A和图2B中都有标识。

例如，测功机测试单元111、112可以自由地站立在地板230上，因此仅通过与轮轴(轮毂)的(刚性)连接(以及可能的与车辆控制系统通信的某些电线连接)连接到车辆，并且还支撑辆的重量，即代替已经取下的轮子承载车辆的重量。

如图2B所示，测功机测试单元111、112进一步通过支撑装置搁置在地板230上，以便于进行测功机测试单元111、112的操纵，例如将它们相对于待测试的车辆/轮轴定位，在该示例中，支撑装置为轮子210、211(例如在图1和图2A中也示意性地示出了轮子211)。可以在不改变车辆的转向角的情况下执行车辆的测试，但是，如上所述，还可能存在期望在测试期间进行转向角改变的情况。通常，车辆被设置为具有防滑系统或类似功能、和/或自动停车功能、和/或至少在一定程度上遵循轮子转向角的旋转弯道灯、和/或在操作过程中会影响车辆转向角或者被车辆转向角影响的各种其他可能种类的系统。

如果转向角改变被施加到前轮轴上，例如通过转动车辆100的方向盘，则连接时将转动轮毂203和轮子。在这种情况下，测功机测试单元111与轮轴104之间的刚性连接将使测功机测试单元111进行旋转运动以跟随轮毂的转向角的变化。

该转动运动将发生在相对垂直的轴线上，如图2B中的“B”所示，例如由穿过弹簧支柱的上部支撑件240的中心和允许轮毂203转动的主销/转向节/转向轴的接头241限定的轴线。该接头在图1中从上方示意性地由220表示。轮毂的转动运动，例如模拟转向角变化，将导致测功机测试单元111在其停放的地板上重新定位，因为测试单元111绕着由轴线B定义的旋转中心旋转。图2C中示出了由跟随轮毂的转动旋转而引起的测功机测试单元111的重新定位的示例，其中，测功机测试单元111已经从轴A表示的位置绕旋转中心220旋转了由轴A和轴A'之间的角度表示的角度。

以这样的方式允许测功机测试单元的可操纵的可能性在测试车辆中提供了额外的可能性，因为受车辆转向角影响的车辆系统也可以被测试。然而，当改变转向角时，转动测功机测试单元而不是轮子，车辆转向机构所承受的转向阻力可能与车轮就位时所承受的转向阻力大不相同。这是由于测功机测试单元的质量通常比轮子的质量大得多，测功机测试单元的重心305(见图3)的距离以及从接头220到该重心的距离306也要大的多。尤其是当执行转向角的快速变化时，车辆转向机构所承受的转向阻力可能会大不相同，因为在这种情况下，由于重量以及从接头220到重心305的距离306，测功机测试单元将表现出作用于转动运动的较高的转动惯量，一般来说，重心305离轮毂的距离要比所连接轮子的重心离得远得多。同样，测功机轮与其所停放的表面之间的摩擦也会产生影响。因此，与在道路上行驶时执行类似的转向操纵时相比，该转向操纵将感觉不同，尤其是在转向角动态(快速)变化期间。

根据本申请的实施例，可以使用作用在测功机测试单元上的外力来改变车辆转向机构转动测功机测试单元所需的力，从而进行涉及转向角改变的车辆功能的测试，使得所需的力更类似于车辆在道路上行驶时的实际的车辆行为。这是通过在改变转向角时施加作用于测功机测试单元上的外力来实现的，该外力会影响轮毂在改变转向角时旋转测功机测试单元所需施加的力。通过这种方式，车辆转向机构所表现出的转向阻力可能更类似于实际驾驶过程中轮子施加的力，而不是转向机构在测试过程中可能受到的力。特别地，当模拟以不同于零的车辆速度行驶和/或施加快速转向角变化时，由于上述转动惯量，阻止转动“轮子”的力可能与实际行驶所经受的力大不相同，并且由于所希望的转动运动不是能够实现，车辆测功机单元施加的转动阻力也可能使所希望的测试不能实现。

如所提及的，根据本申请的实施例，施加外力以至少部分地弥补这种差异，在图3中披露的根据本申请的实施例的系统的第一示例使得这种可能性成为可能。

图3示出了与图1中所示出的类似的车辆测功机装置，即用于前轮驱动车辆100的测功机测试的系统。传动系部件已被省略以增加清晰度。如上所述，车辆转向轴或转向节(即接头220)允许轮毂转动，因此在这种情况下，允许测功机测试单元围绕接头220转动，以代替车辆在路上行驶过程中车轮的转动。圆310和圆311分别在转向节处具有其中心。从图3可以看出，根据本示例的轮子211，测功机测试单元110，111的支撑腿206(图2A)和/或支撑装置被调整，使得测功机测试单元110，111的轮子211基本上位于中心位于接头220的圆上。

测功机测试单元可以设置有长度可调节的支撑腿206，使得轮子211可以在基本垂直于图2A的轴线A的方向上移位。替代地或附加地，轮子211可以通过例如支撑腿的可调节部分206A在平行于轴线A的方向上调节。因此，可以确保测功机测试单元的轮子基本上搁置在一个圆上，该圆的中心与车辆的转向中心重合。另外，轮子211可以有利地对准以使得轮子211基本定位在穿过车辆100的转向中心的轴线上，即图2B中的轴线B。这在图2C中由轴线D示出，在图6中由轴线E示出。这也从图2B的侧面示意性地示出。由于在该示例中旋转轴线不完全竖直，因此轮211优选地与旋转轴线B对齐，使得例如图2C中的轴线D和图6中的轴线E与旋转轴线B在地板水平线上相交，即轮子211接触地板230的位置，以便在转动测功机测试单元时最小化车辆的横向运动。

当测功机测试单元110，111以这种方式围绕也构成车辆转动中心的点旋转时，当改变转向角时，车辆将没有或仅有很少的横向运动。即，横向运动将基本上对应于当轮子而不是测功机测试单元被附接到车辆时的横向运动。测功机测试单元的轮子偏离上述对齐越多，转动测功机测试单元时，车辆的横向运动就越大。不需要如所上述讨论的那样放置测功机测试单元的轮子，但是那样可能是有利的。

取决于所模拟的情形，对由测功机测试单元110，111引起的转向机构所呈现的力的影响相对于现实驾驶可以在不同程度上有所差异。例如，如果转向角仅以非常慢的速率改变，则施加在转向机构上的转动惯量与将车轮连接到轮毂上并且转向角快速改变的情况相比，变化可能更小。因为在这种情况下，测功机测试单元施加在转向机构上的转动惯量可能很大。

为了减轻测功机测试单元110，111的影响，特别是对于转向角动态/快速变化的情形，在图3中公开的系统包括具有线性致动器301的杆组件300。线性致动器301可以由任何合适的致动器装置组成，诸如液压、气动和/或电致动的气缸。杆组件的一端通过接头连接到测功机测试单元110，而另一端通过接头连接到测功机测试单元111。

根据本示例，线性致动器301能够在箭头302所示的方向上提供可控的推运动和可控的拉运动。通过双作用缸和/或两个相反方向作用的缸来实现。在图3所示的情况下，拉运动(例如，通过将活塞推入线性致动器301的气缸中，从而缩短杆组件300的长度)将使轮子211沿圆周310、311顺时针运动，从而获得测功机测试单元110围绕接头220的顺时针旋转。相反地，推运动(例如，通过将活塞从线性致动器301的汽缸中推出，从而增加杆组件300的长度)将使轮211沿圆310，311逆时针运动，从而获得测功机测试单元110，111绕接头220的逆时针转动，例如图2C中所示的运动。

因此，在车辆测试期间，当要求改变转向角时，借助于控制车辆方向盘的人，或者也可能是借助于测功机测试系统的请求转向命令，通过位于转向杆上的致动器装置来执行，线性致动器301可以施加影响测功机测试单元110，111的转动的力，从而影响车辆表现出的转向阻力。例如，如果测功机测试单元110，111提供的抵抗所需的转向角变化的力/阻力比现实驾驶中的情况高，在动态/快速转向命令的情况下尤其如此，线性致动器301可提供力以力求使测功机测试单元110，111沿所需方向旋转，从而减小测功机测试单元施加在车辆上的力，如车辆所展示的。以这种方式，在给定测功机测试单元的重量的情况下，转向方向的瞬时或快速变化原本不会表现得完全像实际驾驶那样，可以以更类似于实际行为的方式执行。以这种方式，可以使用车辆测功机系统对车辆进行进一步的测试。

关于图3中所示的示例性实施，两个测功机测试单元110，111都受到线性致动器301的影响。这意味着不需要连接车辆转向连杆以进行测试。也就是说，车辆转向连杆不得连接左右轮毂，但是如果从测试的角度来看是需要的，则可以断开连杆。可以通过使用测功机测试系统来断开车辆转向连杆以实现转向角的控制，例如，使用根据本申请的力施加装置，例如通过使用杆组件300而不是使用车辆方向盘来实现期望的转向角改变。

此外，由于根据图3的实施例的两个测功机测试单元110，111受到相似但相反的分力的影响，线性致动器施加的分力的总力矢量基本上为零，因此对车辆运动影响很小或者没有影响。也就是说，因为基本上没有施加这类力，在没有防止横向运动的情况下可以对车辆进行测试。

图4示出了根据本申请实施例的另一示例性车辆测功机系统。在该示例中，仅测功机测试单元111受到线性致动器401的影响。线性致动器401的第一端连接至测功机测试单元111的支架206，而另一端固定到进行测试的场所的地板或者任何其他合适且可用的固定点。线性致动器401可以与线性致动器301类似地操作，因此包括双作用缸，该双作用缸提供作用在测功机测试单元111上的拉力以及推力，以便在转向角改变时以如上所述的类似方式影响车辆所显示的力。根据公开的示例，仅影响了一个测功机测试单元111，这意味着需要连接车辆转向连杆402，使得测功机测试单元110也可以经由车辆转向连杆402受到线性致动器401的影响。

关于图4中公开的实施例，车辆100可能必须被固定以防止横向运动，例如，使用牵引杆和/或牵引钩403以及诸如棘轮带的带子将车辆固定到地面，以避免在测试过程中发生不必要的横向运动。这种运动是否发生可能取决于相对于移动车辆移动测功机测试单元所需的摩擦力和力。根据图4中公开的实施例，力将是推力或者拉力，因此自动在横向方向上具有合力矢量，该合力矢量可能引起车辆的横向运动。

图5公开了与图4中公开的实施例相似的实施例。然而，区别在于两个测功机测试单元110，111分别受到线性致动器501A、501B的影响。该实施例提供了与图3相同的特征，此外，由于两个测功机测试单元均受到力施加装置的影响，如果需要，可以断开车辆转向连杆。这也适用于图3中描述的实施例。

图5中的车辆100还必须根据上述要求固定以防止横向运动，以避免在测试过程中发生不必要的横向运动。根据图5中公开的实施例，线性致动器501B可提供推力，而线性致动器501A可提供拉力。因此，在横向方向上的合力矢量将不为零，可能需要在测试期间固定车辆以抵抗横向运动。如果需要，可以使用四个线性致动器，例如图5所示的线性致动器501A-D，可以获得基本上为零的合力矢量。如果使用线性致动器501B、501C来提供力，也会出现这种情况。这也适用于501A、501D对。

图6示出了根据本申请实施例的测功机测试单元的另一示例。根据所公开的实施例，电动机601、602被设置成分别向测功机测试单元111的轮211A和211B提供推进力。电动机601可以沿箭头603的方向推进轮211A，而电动机602可以沿箭头604的方向推动轮211B以获得图2C所示的旋转。在图6所示的实施例中，由于轮子沿相反的方向推进，施加的力分量在横向方向上具有基本上为零的合力。因此，可以在不用固定车辆以防止横向运动的情况下对车辆进行测试。

图7示出了根据本申请的用于测试车辆的方法。该方法参考图3的实施例进行示例。在步骤701中，确定是否使用力施加装置(在本示例中为线性致动器301)对测功机测试单元施加外力。如果是，则该方法继续进行到步骤702以确定要施加的力。

关于由线性致动器301施加的力，可以以各种方式确定。例如，线性致动器301可以具有感测由测功机测试单元施加的力的设计。当测功机测试单元开始响应转向命令而转动，从而在线性致动器上产生拉运动或推运动时，可能会发生这种情况。当线性致动器通过布置在线性致动器上的合适的感测装置检测到此力时，线性致动器301可以通过被布置成施加相对感测力放大的力来对此作出响应，从而提供大小依赖于感测力的力。即，如果感测到推力，则可以放大该力以促进测功机测试单元的旋转。线性致动器301还可以被布置为提供与感测力相对应的力。感测力是由转动运动引起的，通过在与感测力相同的方向上施加力，轮毂基本上完全不受测功机测试单元施加的转动阻力的影响。

如上所述，测功机测试单元110，111可以附加地或替代地设置有用于测量测功机测试单元在通过轮毂的转向角改变而转动/移动时所经受的扭矩的装置。也就是，绕图2B中的轴B的旋转运动，即，沿图2C中的箭头231的运动。例如，可以使用轴承壳体232上的应变计来测量扭矩，其中，测功机测试单元的输出轴放置在轴承中。

然后，当通过线性致动器301施加外力时可以利用该测得的扭矩，从而可以使用测功机测试单元110，111所受到的扭矩作为输入信号来控制由线性致动器301施加的力。

以这种方式，由车辆转向机构呈现的扭矩可以被控制为基本上任何期望的扭矩。

因此，如果请求的转向命令会导致实际行驶的车辆在向前行驶时向右转，即围绕接头220进行顺时针旋转，测功机测试单元110，111的顺时针旋转将提供由线性致动器210感测到的力，在这种情况下，线性致动器可提供拉力，以促进测功机测试单元在不断转动的方向上的旋转。

相反，如果转向命令请求转向轮角度沿相反方向(即逆时针方向)变化，则线性致动器301可以提供推力，以延长杆组件300的长度。

所施加的力可进一步取决于转向角改变的速度，使得线性致动器301可对较高的转向角变化速度(即，线性致动器感测的力的较高的变化率)施加较大的力。

力施加装置也可以基于代表请求的转向角变化的信号来控制，可以通过在转向柱上或任何其他合适的位置上安装传感器来获得该信号。

还可以计算由线性致动器301施加的力。例如，这可以通过使用轮胎模型来实现，轮胎模型描述了车辆操纵时作用在轮胎接触表面(例如道路)上的力。此类轮胎模型可由轮胎制造商提供或另行确定。此外，这种轮胎模型可提供也可不提供轮子在转动过程中所受力的模型，但是至少可以使用这些轮胎模型来确定作为车辆速度的函数的力，使得至少可能会考虑到模拟车辆速度。然后，可以利用利用轮胎模型获得的合力来控制力施加装置以施加合适的力。例如，还可以使用经验测量确定作用在轮子和表面之间的力的模型，可以针对各种速度和转向角变化估计合力，然后可以利用这些测量来控制力施加装置以施加合适的力。

根据本申请的实施例，考虑了取决于车辆速度的转向阻力的变化。例如，这可以通过相对较低的模拟车辆速度为较高的模拟车辆速度施加较高的力来实现，该力有助于测功机测试单元的旋转。这是因为当车辆静止不动时，轮胎与表面之间的摩擦通常比在高速行驶时更高，从而在静止时转向机构表现出的阻力更高。

在步骤702中确定了要施加的力，在步骤703中由力施加装置施加该力。然后，在步骤704中可以确定是否要继续施加力，如果是的话，该方法返回步骤702以重新确定要施加的力，使得可以考虑转向角的变化率的变化。当不再施加力时，该方法在步骤705中结束。可替代地，该方法可以返回到步骤701以准备下一次施加力。

此外，可能希望知道在测试期间作为车辆方向盘转向的结果车辆的轮子实际上已经转过的程度。特别地，这可以用作在车辆测试中使用的车辆模型的输入。

通常，在进行测量时，除了测功机测试单元之外，希望尽可能避免在车辆上安装各种附加的测量设备。连接各种测量装置需要花费时间，并且还存在测量结果不够准确的风险。

例如，可能难以通过确定车辆方向盘的转向来确定车轮的当前转向角。通常在方向盘和车轮之间存在传动装置，其中传动比可能不是固定的，而是会发生变化，例如通过使用转向伺服系统。因此，方向盘运动的测量可能导致实际轮子转向角的测量精度降低。

车辆通常包括对诸如转弯半径和相对轮子速度的输入参数起作用的车辆模型，当要执行大的转动动作时，即沿小的转弯半径(例如以最大转向角)转动，轮子转向角的测量中的误差可能会对车辆模型产生重大影响。由于轮子遵循的转弯直径的较大相对差异，车轮的旋转速度差异将是很大的。在这种情况下，如果轮子的旋转速度差异与转弯半径不对应，则车辆稳定系统可能会接合并向车轮施加制动力。例如，如果实际转向角不具有足够的精度，则可能难以对停车操作进行测试，因为车辆稳定系统可能会抵消正在执行的操作，使得可能无法准确反映实际的行为。

根据本申请的实施例，可以使用根据本申请的方法和系统来精确地推断出车轮(轮毂)的实际转动运动。例如，车轮的实际转动可以通过确定由力施加装置引起的测功机测试单元的运动来确定。例如，力施加装置的以一个或多个线性致动器的形式的运动可被确定，并将其用于计算由此运动产生的相应的轮子转向角变化。

关于图6中公开的实施例，其中测功机测试单元的轮子是由马达驱动的，布置在推动这些轮子的马达轴上的编码器可用于推定马达运动，从而推定测功机测试单元的轮子运动，此后可计算出测功机测试单元的角度转动运动，从而计算出车轮的角度转动运动。可替代地，例如，也可以利用检测测功机测试单元轮子的运动的编码器来对可以计算出车轮转动运动的转数进行计数。

根据本申请的实施例，可使用布置在测功机测试单元上的单独的编码器，并且该编码器可以包括与测功机测试单元所搁置的表面接触的轮子。编码器轮子可被构造为随着测功机测试单元的转动运动而旋转，从而提供对测功机测试单元的运动的直接测量，然后可将其转换为车轮的转向角变化。

例如，相应的轮子转向角变化的计算可以通过得知从车轮的旋转中心到测量轮的距离而直接确定。测量轮可由橡胶或任何其他合适的材料制成，可以对动态测试单元所搁置的表面提供较高程度的摩擦，从而防止轮子打滑，否则可能会对转动运动的测量精度产生负面影响。

当已经以这种方式确定了车轮转向角，并由此确定了当前的车辆转弯半径时，可以使用测功机测试单元来精确地设置车轮速度，使得车辆稳定系统不会在不需要的情况下相互作用。

因此，可以在实际驾驶中使用车辆时应具备的条件下提高关于轮子转向角和轮子速度的对应的测试精度。

最后，根据上述示例，每个测功机测试单元包括由电机组成的单个动力源。根据一实施例，测功机测试单元包括两个或更多个可单独控制的动力源，其可以是电机、液压泵或其任意合适的组合。如果单个测功机测试单元使用两个或多个动力源，可以分别确定各动力源的转动惯量，以便在补偿结果时仅使用当前参与测量的转动惯量(动力源)。

以上，已经结合特定类型的车辆的测试来举例说明本申请。当然，本申请可用于测试任何种类的车辆，例如常规的两轮或四轮驱动的内燃机车辆，或者除以上已经公开的之外的任何其他种类的混合动力车辆，只要至少一个被测轮轴用于改变车辆的转向。因此，可以使用两个以上的测功机测试单元连接到两个以上的轮子，还可以想到，只有一个轮轴连接到一个测功机测试单元。

例如，可测试包括一个以上具有转向轮的车轴的车辆。车辆的前轴的一个或多个轮子和后轴的一个或多个轮子可包括转向轮，并且可以使用根据本申请控制的测功机测试单元同时测试前轴和后轴的轮子。例如，上述实施例中的任何一个可以用于车辆的后轴以及前轴上。例如，车辆可以配备有四轮转向，在这种情况下，所有转向轮都可根据以上任何实施例被测试，其中不同的实施例可以用于前轴和后轴。

从上面可以明显看出，术语动力源是指能够使轮轴受到动力(扭矩)的动力源，其为推进(正)扭矩或制动(负)扭矩，或者两者兼而有之。

例如，本申请可以在测控系统114中执行。可以通过使用编程指令来进一步实现该方法。这些编程指令通常由计算机程序组成，当其在计算机或控制单元中被执行时，计算机程序使计算机/控制单元执行期望的控制，例如根据本申请的方法步骤。

计算机程序通常是计算机程序产品的一部分，其中计算机程序产品包括合适的存储介质，计算机程序存储在所述存储介质上。所述存储介质可以是非瞬态存储介质。

最后，应当理解，本申请不限于上述实施例，而是涉及并结合了所附独立权利要求范围内的所有实施例。

Claims (25)

1.一种用于车辆(100)的测功机测试的方法，所述车辆(100)具有用于改变连接至第一轮轴的轮毂(203)的转向角的转向机构，所述方法包括：

在使用中，使用刚性地连接至所述轮毂(203)的车辆测功机测试单元(110，111)的第一可控测功机动力源(201)，对所述第一轮轴施加扭矩，

其中，所述轮毂(203)的转向角的改变使所述刚性连接的第一测功机测试单元(110，111)旋转，

其特征在于，所述方法包括，当改变所述轮毂(203)的转向角时：

施加作用在所述测功机测试单元(110，111)上的外力，以影响所述车辆转向机构改变所述轮毂(203)的转向角所需的力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

当改变所述轮毂(203)在通过转动所述轮毂(203)使所述测功机测试单元(110，111)旋转的运动方向上的转向角时，所施加的外力使所述测功机测试单元(110，111)旋转。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所施加的外力减小了所述车辆转向机构改变所述轮毂(203)的转向角所需的力。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，还包括：

基于在测试期间模拟的车辆速度来确定施加到所述测功机测试单元(110，111)的外力。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

在第一模拟车辆速度下，向所述测功机测试单元(110，111)施加比在低于所述第一模拟车辆速度的第二模拟车辆速度下更高的外力，使得在所述第一模拟车辆速度下相比在所述第二模拟车辆速度下，所述车辆转向机构改变所述轮毂(203)的转向角所需的力更小。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，还包括：

对于所述轮毂(203)的第一转向角变化速度，与对低于所述第一转向角变化速度的第二转向角变化速度所施加的外力相比，施加更高的外力。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括：

根据在所述车辆的实际驾驶过程中作用在被测轮轴的附接轮子与所述轮子所搁置的表面之间的力的数学表示，确定要施加到所述测功机测试单元(110，111)上的所述力。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，还包括：

将所述测功机测试单元的一对支撑装置，例如一对轮子(211)，的位置调整为基本上位于以所述轮毂的旋转中心为中心的圆的圆周上，其中，所述一对支撑装置被调节成在通过所述轮毂的旋转中心的所述圆的直径的相对端上基本对齐，使得所述测功机测试单元(110，111)的所述支撑装置在所述测功机测试单元因转向角变化而旋转时基本上沿着所述圆的所述圆周运动。

9.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：当测功机测试车辆时，

执行所述测功机测试而不将所述车辆固定到车辆和/或测功机测试单元所搁置的支撑件上。

10.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：当测试包括用于改变至少两个转向轮轴的轮毂(203)的转向角的转向机构的车辆，并且测功机测试单元(110，111)连接到所述至少两个转向轮毂时，

向所述测功机测试单元施加外力，使得分力的合力基本上为零。

11.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：

测量所述测功机测试单元(110，111)在通过所述轮毂的转向角变化旋转时所承受的扭矩，以及

基于所测得的扭矩控制作用在所述测功机测试单元(110，111)上的外力。

12.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括：

通过确定所述测功机测试单元的运动来确定所述轮毂(203)的转向角和/或转向角变化。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

通过确定所述力施加装置的运动来确定所述测功机测试单元的运动。

14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：

使用布置在所述测功机测试单元上的运动检测装置来确定所述测功机测试单元的运动。

15.一种包括程序代码的计算机程序，当在计算机中执行所述程序代码时，所述程序代码使所述计算机执行根据前述权利要求中任意一项所述的方法。

16.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和根据权利要求15所述的计算机程序，其中，所述计算机程序包括在所述计算机可读介质中。

17.一种用于车辆(100)的测功机测试的车辆测功机系统，所述车辆具有用于改变连接至第一轮轴的轮毂(203)的转向角的转向机构，所述车辆测功机系统包括：

测功机测试单元(110，111)，其具有刚性地连接到待测车辆(100)的轮毂(203)的第一可控测功机动力源，所述第一可控测功机动力源(201)设置为在测试期间对所述轮毂(203)施加扭矩，

所述车辆测功机系统的特征在于，

力施加装置，所述力施加装置被配置成在测试期间，当所述测功机动力源的输出轴刚性地连接到车辆的轮毂时，施加作用在所述测功机测试单元(110，111)上的力，使所述测功机测试单元(110，111)围绕所述轮毂的旋转接头在水平面内旋转。

18.根据权利要求17所述的车辆测功机系统，所述力施加装置被构造成当所述测功机测试单元刚性地连接至轮毂(203)时，施加所述力以影响车辆转向机构改变所述轮毂(203)的转向角所需的力。

19.根据权利要求17或18所述的车辆测功机系统，其中，

所述力施加装置包括至少一个线性致动器(301)，所述线性致动器(301)的一端被构造成连接到所述测功机测试单元(110，111)，所述力通过致动所述线性致动器(301)被施加到所述测功机测试单元(100，111)。

20.根据权利要求19所述的车辆测功机系统，所述线性致动器是被设置成施加拉力和/或推力到所述测功机测试单元(110，111)的双作用线性致动器。

21.根据权利要求20所述的车辆测功机系统，所述线性致动器(301)的一端被构造成在使用中连接至第一测功机测试单元(110，111)，并且所述线性致动器的相对端被构造成连接至第二测功机测试单元(110，111)，所述第二测功机测试单元被构造成在使用中连接到被测车辆的第二转向轮轴，以便同时向所述第一和第二测功机测试单元(110，111)分别施加旋转力。

22.根据权利要求17至21中任意一项所述的车辆测功机系统，其特征在于：

所述测功机测试单元(110，111)包括至少一个轮子(211A，211B)，所述力施加装置包括用于推动所述轮子(211A，211B)的马达，所述力施加装置被构造成通过推动所述轮子(211A，211B)使所述测功机测试单元(110，111)围绕所述接头在水平面内旋转。

23.根据权利要求17至22中任意一项所述的车辆测功机系统，其特征在于，所述测功机测试单元(110，111)被设置为自由地站立在表面上并且通过与所述轮轴的刚性联接器而连接至所述车辆，同时通过所述刚性联接器支撑车辆的重量。

24.根据权利要求17至23中任意一项所述的车辆测功机系统，其特征在于：

所述力施加装置用于向至少两个测功机测试单元提供分力，其中，所述力施加装置被构造成向第一测功机测试单元提供第一分力，并向第二测功机测试单元提供第二分力，使得所述分力的合力基本上为零。

25.根据权利要求17至24中任意一项所述的车辆测功机系统，其特征在于：

所述力施加装置包括用于向第一测功机测试单元施加第一分力的第一力施加装置以及用于向第二测功机测试单元施加第二分力的第二力施加装置。

Images