CN111649964A - 车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法。该系统包括：台架；安装于台架的第一端的两个第一脚轮；安装于台架的第二端的两个第二脚轮；用于驱动第二脚轮的驱动装置，驱动装置包括转向电机；对接件，用于与车辆的驱动轮的轮毂进行对接，该对接件靠近台架的第一端，在车辆转向过程中，两个第一脚轮和两个第二脚轮绕对接件做圆周运动；控制装置，根据车辆的车速、车辆的转向系统中横拉杆处的作用力、以及车辆的车轮实际转角，确定转向电机的目标扭矩，向转向电机的控制器发送携带该目标扭矩的扭矩控制信息，由驱动装置提供转向负载。基于本发明提供的方案，在无需破坏车辆原有的系统结构的前提下，实现对车辆转向系统的性能测试。

Description

车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法

技术领域

本发明涉及车辆负载模拟技术领域，更具体地说，涉及一种车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法。

背景技术

转向系统是车辆底盘的关键组成部分，对车辆行驶的安全性和操纵稳定性等方面有着至关重要的影响。

转向系统在转向过程中需要克服实时道路阻力，目前主要由以下方式测试转向系统的性能：一种是直接对实车进行测试，但实车测试对道路环境的要求较高，在某些极限工况下测试，存在安全隐患的问题，而且该测试方式较依赖人工实现，存在测试进度慢、迭代周期长等问题；另一种是台架测试，通过在车辆横拉杆处增加转向负载模拟装置模拟车辆不同工况下的转向阻力来实现测试，但该种方案需要断开车辆横拉杆，这破坏了车辆的系统结构，并且模拟横拉杆上的作用力也难以保证转向控制的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法，在无需破坏车辆原有的系统结构的前提下，实现对车辆转向系统的性能测试。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种车辆负载模拟系统，包括：

台架；

安装于所述台架的第一端的两个第一脚轮；

安装于所述台架的第二端的两个第二脚轮；

用于驱动所述第二脚轮的驱动装置，所述驱动装置至少包括转向电机；

对接件，用于与所述车辆的驱动轮的轮毂进行对接，其中，所述对接件靠近所述台架的第一端，在所述车辆转向过程中，所述两个第一脚轮和所述两个第二脚轮绕所述对接件做圆周运动；

控制装置，所述控制装置与所述驱动装置的控制端连接，用于：根据所述车辆的车速、所述车辆的转向系统中横拉杆处的作用力、以及所述车辆的车轮实际转角，确定所述转向电机的目标扭矩，向所述转向电机的控制器发送携带所述目标扭矩的扭矩控制信息，由所述驱动装置提供转向负载。

可选的，在上述车辆负载模拟系统的基础上，还包括安装于所述台架上的测功机，所述测功机的输出轴通过所述对接件与所述车辆的驱动轮的轮毂对接；

所述控制装置与所述测功机的控制端连接，所述控制装置还用于：向所述测功机发送扭矩控制信息，由所述测功机提供纵向负载。

可选的，在上述车辆负载模拟系统的基础上，还包括安装于所述台架上的第一轴承座，所述测功机的输出轴通过第一轴承安装在所述第一轴承座内。

可选的，所述台架包括第一台架和第二台架；

所述第一台架的第一端安装所述两个第一脚轮；

所述第二台架的第二端安装所述两个第二脚轮；

所述第一台架的第二端与所述第二台架的第一端连接。

可选的，在上述车辆负载模拟系统的基础上，还包括减震机构；

所述减震机构包括斜杆和弹性部件，所述弹性部件的第一端与所述第二台架连接，所述弹性部件的第二端与所述斜杆的第一端连接，所述斜杆的第二端与所述第一台架连接。

可选的，在上述车辆负载模拟系统的基础上，还包括支撑轮和升降装置；

所述支撑轮与所述升降装置连接，所述升降装置与所述台架连接。

另一方面，本发明实施例提供一种车辆转向负载模拟方法，应用于上述的车辆负载模拟系统，所述方法包括：

根据所述车辆的车速和所述车辆的转向系统中横拉杆处的作用力，确定所述车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度；

获取所述车辆的车轮实际转角；

根据所述车轮目标转角和所述车轮实际转角确定转向电机的控制扭矩；

获取所述转向电机的需求扭矩；

根据所述转向电机的需求扭矩和所述车轮目标转向角速度确定所述转向电机的前馈补偿扭矩；

根据所述转向电机的控制扭矩和所述前馈补偿扭矩确定所述转向电机的目标扭矩；

向所述转向电机的控制器发送扭矩控制信息，所述扭矩控制信息包括所述目标扭矩。

可选的，所述根据所述车轮目标转角和所述车轮实际转角确定转向电机的控制扭矩，包括：

按照公式

确定所述转向电机的控制扭矩；

其中，T_pi为所述转向电机的控制扭矩，k_p为比例调节因子，k_i为积分调节因子，θ_{wh_tar}为所述车轮目标转角，θ_{wh_act}为所述车轮实际转角，T_pimax为预设的最大扭矩，T_pimin为预设的最小扭矩。

可选的，所述车辆负载模拟系统中的转向装置包括转向电机和减速机构，所述获取所述转向电机的需求扭矩，包括：

根据所述横拉杆处的作用力、所述两个第一脚轮的滚动阻力、所述两个第二脚轮的滚动阻力、所述横拉杆到所述驱动轮的轮毂中心的力臂长度、所述第一脚轮做圆周运动的轨迹半径、所述第二脚轮做圆周运动的轨迹半径、所述车辆负载模拟系统的质量及绕所述对接件的角加速度，确定所述转向装置的需求驱动力；

根据所述转向装置的需求驱动力、所述减速机构的速比以及所述第二脚轮的半径，确定所述转向电机的需求扭矩。

可选的，所述获取所述车辆的车轮实际转角，包括：

获取所述第一脚轮的当前位置相对于初始位置的转角角度变化量；

根据所述转角角度变化量、所述第一脚轮的半径、以及所述第一脚轮与所述驱动轮的轮毂中心在地面投影点的距离，得到所述车辆的车轮实际转角。

由此可见：基于本发明实施例提供的车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法，根据车辆的车速和车辆的转向系统中横拉杆处的作用力，确定车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度；获取车辆的车轮实际转角；根据车轮目标转角和车轮实际转角确定驱动装置中转向电机的控制扭矩；获取转向电机的需求扭矩；根据转向电机的需求扭矩和车轮目标转向角速度确定转向电机的前馈补偿扭矩；根据转向电机的控制扭矩和前馈补偿扭矩确定转向电机的目标扭矩；向转向电机的控制器发送包括目标扭矩的扭矩控制信息，由驱动装置提供转向负载。可以看到，基于本发明提供的方案，通过确定转向电机的目标扭矩，向转向电机的控制器发送携带目标扭矩的扭矩控制信息，由驱动装置加载转向负载至车辆的驱动轮，从而模拟车辆在转向过程中的道路阻力，实现对车辆的转向系统的性能测试，且本发明提供的方案无需破坏车辆原有的系统结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的俯视图；

图2为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的侧视图；

图3为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的局部结构放大图；

图4为本发明实施例提供的一种车辆转向负载模拟方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的受力分析图。

图中，1为台架，101为第一台架，102为第二台架，2为第一脚轮，3为第二脚轮，4为驱动装置，401为转向电机，402为减速机构，5为第二轴承座，6为驱动装置安装座，7为对接件，701为轴耦合法兰，702为测功机输出法兰，8为测功机，9为第一轴承座，10为减震机构，1001为斜杠，1002为弹性部件，11为支撑轮，12为升降装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在背景技术中我们知道，车辆转向系统对车辆行驶的安全性和操纵稳定性等方面起着至关重要的作用，因此，对车辆转向系统的性能测试也就显得格外重要。为此，本发明实施例提供一种车辆负载模拟系统及车辆转向负载模拟方法，在无需破坏车辆原有的系统结构的前提下，实现对车辆的转向系统的性能测试。

请参见图1和图2，图1为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的俯视图，图2为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的侧视图。该车辆负载模拟系统包括：台架1、两个第一脚轮2、两个第二脚轮3、驱动装置4、对接件7及控制装置(图中未示出)。

两个第一脚轮2安装于台架1的第一端，两个第二脚轮3安装于台架1的第二端。

一种可能的实施方式中，该台架1包括第一台架101和第二台架102。第一台架101的第一端安装两个第一脚轮2，第二台架102的第二端安装两个第二脚轮3，第一台架101的第二端与第二台架102的第一端连接。

需要说明的是，该台架1并不限定于由第一台架101和第二台架102构成，台架1还可以是其他结构，如一体结构等。只要台架1包括两个端部，其中一个端部能够安装两个第一脚轮2，另一个端部能够安装两个第二脚轮3即可。

驱动装置4用于驱动第二脚轮3，驱动装置4至少包括转向电机401。

一种可能的实施方式中，参照图3所示，图3为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的局部结构放大图，驱动装置4包括转向电机401和减速机构402，转向电机401的输出轴与减速机构402的输入轴对接，减速机构402的输出轴与第二脚轮3对接。

对接件7，用于与车辆的驱动轮的轮毂进行对接。其中，对接件7靠近台架1的第一端，在车辆转向过程中，两个第一脚轮2和两个第二脚轮3绕对接件7做圆周运动。可以理解的是，对接件7靠近台架1的第一端设置，因此，在车辆转向过程中，两个第一脚轮2绕对接件7做圆周运动的轨迹的半径，小于两个第二脚轮3绕对接件7做圆周运动的轨迹的半径。

一种可能的实施方式中，该对接件7包括法兰701和702。

需要说明的是，图1中的虚线Ⅰ表示两个第一脚轮2绕对接件7做圆周运动的轨迹，图1中的虚线Ⅱ表示两个第二脚轮3绕对接件7做圆周运动的轨迹。

控制装置与驱动装置4的控制端连接，用于：根据车辆的车速、车辆的转向系统中横拉杆处的作用力、以及车辆的车轮实际转角，确定转向电机401的目标扭矩，向转向电机401的控制器发送携带目标扭矩的扭矩控制信息，由驱动装置4提供转向负载。

优选的，控制装置确定转向电机的目标扭矩的方案，可以参见下文中关于车辆转向负载模拟方法的描述。

需要说明的是，在使用本发明实施例公开的车辆负载模拟系统对车辆进行性能测试的过程中，车辆的驱动轮不与地面接触。

本发明实施例公开的车辆负载模拟系统，与车辆的驱动轮的轮毂对接，无需破坏车辆的转向系统，在对车辆进行转向性能测试过程中，根据车辆的车速、车辆的转向系统中横拉杆处的作用力、以及车辆的车轮实际转角确定转向电机的目标扭矩，向转向电机的控制器发送携带目标扭矩的扭矩控制信息，由驱动装置加载转向负载至车辆的驱动轮，从而模拟车辆在转向过程中的道路阻力，实现对车辆的转向系统的性能测试。

在另一个实施例中，图2示出的车辆负载模拟系统，还包括安装于台架上的测功机8，该测功机8的输出轴通过对接件7与车辆的驱动轮的轮毂对接。

一种可能的实施方式中，对接件7为法兰701和702，法兰701具体可以为轴耦合法兰，法兰702具体可以为测功机输出法兰。

控制装置与该测功机8的控制端连接，控制装置还用于：向该测功机8发送扭矩控制信息，由该测功机8提供纵向负载。

在车辆的驱动轮转动过程中，通过测功机8给车辆的驱动轮施加纵向负载，从而模拟车辆受到的纵向道路阻力。

在另一个实施例中，图2示出的车辆负载模拟系统，还包括安装于台架上的第一轴承座9。测功机8的输出轴通过第一轴承安装在该第一轴承座9内，有利于提高测功机8的输出轴的平稳性。

在另一个实施例中，图2示出的车辆负载模拟系统，还包括减震机构10。

该减震机构10包括斜杆1001和弹性部件1002，弹性部件1002的第一端与第二台架102连接，弹性部件1002的第二端与斜杆1001的第一端连接，斜杆1001的第二端与第一台架101连接。

在另一个实施例中，图2示出的车辆负载模拟系统，还包括支撑轮11和升降装置12。其中，支撑轮11与升降装置12连接，升降装置12与台架1连接。

实施中，该支撑轮11可以为万向轮。

在利用图2所示的车辆负载模拟系统对车辆进行性能测试的过程中，通过升降装置12带动支撑轮11向远离地面的方向运动，使得支撑轮11不与地面接触，因此不会对测试过程产生影响。当完成测试需要移动车辆负载模拟系统时，通过升降装置12带动支撑轮11向靠近地面的方向运动，当支撑轮11与地面接触后，可以方便地将车辆负载模拟系统拖拽至其他位置。

本发明实施例上述介绍了车辆负载模拟系统的结构，相应的，下面介绍车辆转向负载模拟方法。应当理解的是，说明书中关于两者的描述可以相互参考。

参考图4，图4为本发明实施例提供的一种车辆转向负载模拟方法的流程示意图，该方法包括：

S401：根据车辆的车速和车辆的转向系统中横拉杆处的作用力，确定车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度。

车辆在道路上行驶的过程中，当转动方向盘时，会向横拉杆处传递一个作用力，该作用力与驱动轮的轮胎、道路共同作用，使得驱动轮发生转向，当然，转向过程还与车辆的速度相关。

在车辆的驱动轮未与道路接触的情况下，以及在车辆的驱动轮与道路接触的情况下，即便车辆的车速和在横拉杆处施加的作用力都是相同的，驱动轮实际发生的转向也会存在很大差别。

在利用本发明实施例提供的车辆负载模拟系统对车辆的转向系统进行测试的过程中，车辆的驱动轮并未与道路接触。因此，在启动转向操作后，要根据当前时刻车辆的车速和转向系统中横拉杆处的作用力，确定车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度。车轮目标转角和车轮目标转向角速度是指：当车辆在道路行驶的情况下，在前述车速和作用力下，车辆实际的车轮转角和车轮转向角速度。

在一种可能的实施方式中，预先建立车速和横拉杆处作用力与车轮目标转角和车轮目标转向角速度的对应关系。在执行步骤S401的过程中，根据当前时刻车辆的车速和横拉杆处的作用力，在预先构建的对应关系中查找，以确定对应的车轮目标转角和车轮目标转向角速度。

可选的，针对多个轮胎类型和道路类型的组合，分别预先建立在各个组合下，车速和横拉杆处作用力与车轮目标转角和车轮目标转向角速度的对应关系。在执行步骤S401的过程中，查找与当前轮胎类型和道路类型对应的对应关系，再根据当前时刻车辆的车速和横拉杆处的作用力，在该对应关系中查找，以确定对应的车轮目标转角和车轮目标转向角速度。

在另一种可能的实施方式中，由车辆道路模型对车辆的转向过程进行仿真，车辆道路模型可由经验公式和物理模型进行建模，本发明采用现有的车辆道路模型，故不做详细介绍。在具体实现步骤S401的过程中，以车辆的车速和车辆的转向系统中横拉杆处的作用力作为车辆道路模型的输入，得到车辆道路模型的输出：车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度。

还需要说明的是，在一个实施例中，通过力传感器采集车辆的转向系统中横拉杆处的作用力。

S402：获取车辆的车轮实际转角。

实施中，可以通过转角传感器检测车轮实际转角。

当然，也可以采用其他方案确定车辆的车轮实际转角。车辆负载模拟系统与车辆的驱动轮的轮毂对接，在车辆转向过程中，第一脚轮和第二脚轮会绕对接件做圆周运动，第一脚轮和第二脚轮的实际转角与车轮实际转角存在对应关系。因此，可以根据第一脚轮和第二脚轮的实际转角确定车辆的车轮实际转角。另外，由于第二脚轮受驱动装置的驱动作用，在车辆转向过程中可能出现第二脚轮打滑现象，因此，通过采集第一脚轮的实际转角情况来计算车辆的车轮实际转角。

在一种可选的实施方式中，步骤S402包括：

获取第一脚轮的当前位置相对于初始位置的转角角度变化量；

根据该转角角度变化量、第一脚轮的半径、以及第一脚轮与驱动轮的轮毂中心在地面投影点的距离，得到车辆的车轮实际转角。

实施中，可以通过转角传感器检测第一脚轮的初始位置的角度、第一脚轮的当前位置的角度，基于转角传感器检测的结果确定第一脚轮的当前位置相对于初始位置的转角角度变化量。

为了便于直观地描述，我们用公式介绍，按照公式(1)计算车轮实际转角：

在公式(1)中，θ_{wh_act}表示车轮实际转角，r₁表示第一脚轮的半径，D表示第一脚轮与驱动轮的轮毂中心在地面投影点的距离，Δβ表示第一脚轮的当前位置相对于初始位置的转角角度变化量。

S403：根据车轮目标转角和车轮实际转角确定转向电机的控制扭矩。

需要说明的是，在本发明中，采用目标转角跟踪算法，利用该算法对车轮目标转角和车轮实际转角进行实时跟踪，调整转向电机的控制扭矩，利用转向电机输出扭矩提供驱动力，以减小车轮实际转角与车轮目标转角之间的偏差。

在具体实现步骤S403的过程中，根据公式(2)确定转向电机的控制扭矩：

在公式(2)中，T_pi表示转向电机的控制扭矩，k_p表示比例调节因子，k_p为θ_{wh_tar}和θ_{wh_act}的函数，k_i表示积分调节因子，k_i为θ_{wh_tar}和θ_{wh_act}的函数，θ_{wh_tar}表示车轮目标转角，θ_{wh_act}表示车轮实际转角，T_pimax表示预设的最大扭矩，T_pimin表示预设的最小扭矩。

S404：获取转向电机的需求扭矩。

在具体实现步骤S404的过程中，根据横拉杆处的作用力、两个第一脚轮的滚动阻力、两个第二脚轮的滚动阻力、横拉杆到驱动轮的轮毂中心的力臂长度、第一脚轮做圆周运动的轨迹半径、第二脚轮做圆周运动的轨迹半径、车辆负载模拟系统的质量及绕对接件的角加速度，确定转向装置的需求驱动力；根据转向装置的需求驱动力、减速机构的速比以及第二脚轮的半径，确定转向电机的需求扭矩。

需要说明的是，转向装置的需求驱动力指的是转向电机和减速机构的需求驱动力。

在车辆转向过程中，方向盘转向作用到横拉杆上的作用力，带动整个车辆负载模拟系统发生转动，两个第一脚轮和两个第二脚轮均绕对接件做圆周运动，对转向过程中的车辆负载模拟系统进行受力分析，参照图5，图5为本发明实施例提供的车辆负载模拟系统的受力分析图，则有：

其中，

F_fL1+F_fL2＝um₁g，F_fR1+F_fR2＝um₂g

在公式(3)中，F_h表示横拉杆处的作用力，l表示横拉杆到驱动轮的轮毂中心的力臂长度，F_m表示转向装置的需求驱动力，L₁表示第一脚轮做圆周运动的轨迹半径，L₂表示第二脚轮做圆周运动的轨迹半径，F_fL1、F_fL2表示两个第一脚轮的滚动阻力，F_fR1、F_fR2表示两个第二脚轮的滚动阻力，J_z表示台架转动惯量，

表示车辆负载模拟系统绕对接件的角加速度，m表示车辆负载模拟系统的质量，u表示滚动阻力系数，m₁表示第一脚轮处载荷质量，m₂表示第二脚轮处载荷质量。

为了便于直观地描述，我们用公式介绍，按照公式(4)计算转向电机的需求扭矩：

在公式(4)中，T_m表示转向电机的需求扭矩，F_m表示转向装置的需求驱动力，i₀表示减速机构的速比，r₂表示第二脚轮的半径。

S405：根据转向电机的需求扭矩和车轮目标转向角速度确定转向电机的前馈补偿扭矩。

这里需要说明的是，前馈补偿扭矩是为了解决车辆负载模拟系统发生转动过程中，由于台架转动惯量过大出现响应延迟的问题。

比如，在驾驶过程中，快速地转动方向盘，导致作用在横拉杆上的作用力瞬时增加，车辆道路模型计算出来的车轮目标转向角速度过大，而为了使车轮实际转角不断跟踪车轮目标转角的变化，需要不断调节转向电机的输出扭矩，但台架转动惯量过大，无法实现快速响应，需要较长时间完成响应，因此增加前馈补偿扭矩可以将扭矩波动直接补偿至转向电机，缩短响应时间，提高响应精度。

为了直观地描述，利用公式做进一步介绍，按照公式(5)确定前馈补偿扭矩：

T_for＝f(T_m,ω) 公式(5)

在公式(5)中，T_for表示前馈补偿扭矩，T_for是转向电机的需求扭矩T_m和车轮目标转向角速度ω的函数。还需要说明的是，当ω超过预设阈值时，利用前馈补偿扭矩进行补偿调节。

S406：根据转向电机的控制扭矩和前馈补偿扭矩确定转向电机的目标扭矩。

在具体实现步骤S406的过程中，将转向电机的控制扭矩和前馈补偿扭矩的和值作为转向电机的目标扭矩。

S407：向转向电机的控制器发送扭矩控制信息，扭矩控制信息包括目标扭矩。

综上，在车辆的转向过程中车轮发生转动，根据车辆的车速和转向系统中横拉杆处的作用力确定车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度，基于车轮实际转角及计算得到的车轮目标转角进行PI调节控制，得到转向电机的控制扭矩；另外，在车辆转向过程中，车辆负载模拟系统随之发生转动，对车辆负载模拟系统进行受力分析得到转向电机的需求扭矩，根据转向电机的需求扭矩和车轮目标转向角速度确定前馈补偿扭矩；将转向电机的控制扭矩和前馈补偿扭矩之和作为转向电机的目标扭矩，向转向电机的控制器发送包括目标扭矩的扭矩控制信息，控制驱动装置加载转向负载至车辆的驱动轮，从而模拟车辆在转向过程中的道路阻力，实现对车辆的转向系统的性能测试。另外，由于对转向电机的扭矩做了前馈补偿，因此车辆负载模拟系统的响应速度较高。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆负载模拟系统，其特征在于，包括：

台架；

安装于所述台架的第一端的两个第一脚轮；

安装于所述台架的第二端的两个第二脚轮；

用于驱动所述第二脚轮的驱动装置，所述驱动装置至少包括转向电机；

对接件，用于与所述车辆的驱动轮的轮毂进行对接，其中，所述对接件靠近所述台架的第一端，在所述车辆转向过程中，所述两个第一脚轮和所述两个第二脚轮绕所述对接件做圆周运动；

控制装置，所述控制装置与所述驱动装置的控制端连接，用于：根据所述车辆的车速、所述车辆的转向系统中横拉杆处的作用力、以及所述车辆的车轮实际转角，确定所述转向电机的目标扭矩，向所述转向电机的控制器发送携带所述目标扭矩的扭矩控制信息，由所述驱动装置提供转向负载。

2.根据权利要求1所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，还包括安装于所述台架上的测功机，所述测功机的输出轴通过所述对接件与所述车辆的驱动轮的轮毂对接；

所述控制装置与所述测功机的控制端连接，所述控制装置还用于：向所述测功机发送扭矩控制信息，由所述测功机提供纵向负载。

3.根据权利要求2所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，还包括安装于所述台架上的第一轴承座，所述测功机的输出轴通过第一轴承安装在所述第一轴承座内。

4.根据权利要求3所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，所述台架包括第一台架和第二台架；

所述第一台架的第一端安装所述两个第一脚轮；

所述第二台架的第二端安装所述两个第二脚轮；

所述第一台架的第二端与所述第二台架的第一端连接。

5.根据权利要求4所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，还包括减震机构；

所述减震机构包括斜杆和弹性部件，所述弹性部件的第一端与所述第二台架连接，所述弹性部件的第二端与所述斜杆的第一端连接，所述斜杆的第二端与所述第一台架连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，还包括支撑轮和升降装置；

所述支撑轮与所述升降装置连接，所述升降装置与所述台架连接。

7.一种车辆转向负载模拟方法，应用于如权利要求1所述的车辆负载模拟系统，其特征在于，所述方法包括：

根据所述车辆的车速和所述车辆的转向系统中横拉杆处的作用力，确定所述车辆的车轮目标转角和车轮目标转向角速度；

获取所述车辆的车轮实际转角；

根据所述车轮目标转角和所述车轮实际转角确定转向电机的控制扭矩；

获取所述转向电机的需求扭矩；

根据所述转向电机的需求扭矩和所述车轮目标转向角速度确定所述转向电机的前馈补偿扭矩；

根据所述转向电机的控制扭矩和所述前馈补偿扭矩确定所述转向电机的目标扭矩；

向所述转向电机的控制器发送扭矩控制信息，所述扭矩控制信息包括所述目标扭矩。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述车轮目标转角和所述车轮实际转角确定转向电机的控制扭矩，包括：

按照公式

确定所述转向电机的控制扭矩；

其中，T_pi为所述转向电机的控制扭矩，k_p为比例调节因子，k_i为积分调节因子，θ_{wh_tar}为所述车轮目标转角，θ_{wh_act}为所述车轮实际转角，T_pimax为预设的最大扭矩，T_pimin为预设的最小扭矩。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述车辆负载模拟系统中的转向装置包括转向电机和减速机构，所述获取所述转向电机的需求扭矩，包括：

根据所述横拉杆处的作用力、所述两个第一脚轮的滚动阻力、所述两个第二脚轮的滚动阻力、所述横拉杆到所述驱动轮的轮毂中心的力臂长度、所述第一脚轮做圆周运动的轨迹半径、所述第二脚轮做圆周运动的轨迹半径、所述车辆负载模拟系统的质量及绕所述对接件的角加速度，确定所述转向装置的需求驱动力；

根据所述转向装置的需求驱动力、所述减速机构的速比以及所述第二脚轮的半径，确定所述转向电机的需求扭矩。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述车辆的车轮实际转角，包括：

获取所述第一脚轮的当前位置相对于初始位置的转角角度变化量；

根据所述转角角度变化量、所述第一脚轮的半径、以及所述第一脚轮与所述驱动轮的轮毂中心在地面投影点的距离，得到所述车辆的车轮实际转角。

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