CN112362367B - 一种汽车转向回正测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车转向回正测试系统，包括转向盘、EPS总成、扭矩传感器、EPS控制器、负载伺服电机、上位机电脑和电源；所述转向盘与所述EPS总成连接；所述EPS总成与所述负载伺服电机连接；所述负载伺服电机用于模拟汽车转向时转向横拉杆的作用力；所述EPS控制器分别与的所述EPS总成、所述电源电连接；所述上位机电脑分别与所述EPS控制器、所述扭矩传感器以及所述负载伺服电机电连接；所述电源还与所述EPS控制器、所述负载伺服电机电连接，并为所述EPS控制器、所述负载伺服电机供电；所述扭矩传感器用于检测所述负载伺服电机实际所产生的转向扭矩。本发明能够降低测试成本，缩短测试周期。

Description

一种汽车转向回正测试系统
技术领域
本发明涉及汽车测试技术领域，特别是一种汽车转向回正测试系统。
背景技术
转向回正性能是汽车操纵稳定性的重要指标，不良的回正性能，不但使驾驶员产生操纵疲劳，而且还会影响行车安全。现代汽车配装电动助力转向系统(简称EPS)已非常普及，而EPS系统由于电机和减速机构的存在，增加了转向系统的摩擦力，对汽车回正性能带来了不良影响。但EPS系统可通过回正控制，对回正不足现象进行补偿，并通过阻尼控制对回正超调现象进行抑制。
现主机厂主流的EPS回正功能测试主要为两种方案：1.搭建HIL测试设备及环境，对EPS性能进行测试；2.搭载实车后再进行测量。现有技术中，需要搭建HIL测试台架及环境，过程中牵涉到多种工具链的使用，准备时间较长，且HIL测试设备本身价格也相对高昂，工程投资较大，测试周期较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车转向回正测试系统，以解决现有技术中的不足，它能够降低成本，缩短测试周期。
本发明提供了一种汽车转向回正测试系统，其中，包括转向盘、EPS总成、扭矩传感器、EPS控制器、负载伺服电机、上位机电脑和电源；
所述转向盘与所述EPS总成连接；
所述EPS总成与所述负载伺服电机连接；所述负载伺服电机用于模拟汽车转向时转向横拉杆的作用力；
所述EPS控制器分别与的所述EPS总成、所述电源电连接；
所述上位机电脑分别与所述EPS控制器、所述扭矩传感器以及所述负载伺服电机电连接；
所述电源还与所述EPS控制器、所述负载伺服电机电连接，并为所述EPS控制器、所述负载伺服电机供电；
所述扭矩传感器用于检测所述负载伺服电机实际所产生的转向扭矩；
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，还包括CANoe设备，所述上位机电脑通过所述CANoe设备与所述EPS控制器连接；
所述上位机电脑用于对所述EPS控制器所需要的信号进行仿真，并通过所述CANoe设备将该信号输出给所述EPS控制器，以使所述EPS控制器控制所述EPS总成产生转向助力。
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，所述EPS总成包括助力电机和扭矩及角度传感器；
所述助力电机与所述EPS控制器电连接，所述扭矩及角度传感器用于检测所述转向盘的扭矩及角度；
所述EPS控制器获取所述转向盘的扭矩及角度，并根据所述转向盘的扭矩及角度、经所述CANoe设备仿真后的信号控制所述助力电机产生转向助力。
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，所述CANoe设备仿真后输出的信号包括发动机状态信号和车速信号。
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，所述CANoe设备通过CAN2.0协议将仿真的信号用双绞线与所述EPS控制器进行通信。
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，所述上位机电脑还用于运行负载伺服电机扭矩的计算模型，以得出负载期望扭矩后输出至所述伺服电机控；
所述上位机电脑还用于通过接收和对比所述扭矩传感器，对所述负载伺服电机扭矩进行闭环PID控制。
如上所述的汽车转向回正测试系统，其中，可选的是，所述上位机电脑还用于在转向完成后，获取所述扭矩及角度传感器的检测结果，并显示出来，以便于观察所述转向盘的回正情况。
与现有技术相比，本发明通过设置负载伺服电机，并对负载伺服电机根据车向盘信号及上位机的模拟信号进行控制，从而实现对于转向测试，尤其是对于转向盘的回正测试。这种方式不需要搭建HIL测试设备及环境，也无需要搭载实车再进行测试，就能够对EPS性能进行测试，有利于减少测试周期，降低测试成本。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
电子控制式电动助力转向系统是在传统机械转向机构基础上，增加信号传感装置、电子控制装置和转向助力机构。它是利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向。不转向时，电动机不工作；转向时，转矩传感器检测到的转向盘矩转和旋转方向信号输送给EPS控制器，控制器根据转矩大小及其方向和从车速传感器传来的车速信号向助力电机发出指令，电动机输出相应大小及方向的转矩以产生助力。通常情况下，电机的助力大小与车速成负相关性，及车速越大，助力效果越低。EPS控制器除了接收来自ESC的车速信号外，还会接收来自EMS、BCM等节点的其它信号，以确保其可以进入正常工作状态。
请参照图1，本发明提出了一种汽车转向回正测试系统，其中，包括转向盘、EPS总成、扭矩传感器、EPS控制器、负载伺服电机、上位机电脑和电源；
所述转向盘与所述EPS总成连接，所述EPS总成与所述负载伺服电机连接；所述负载伺服电机用于模拟汽车转向时转向横拉杆的作用力；所述EPS控制器分别与的所述EPS总成、所述电源电连接；所述上位机电脑分别与所述EPS控制器、所述扭矩传感器以及所述负载伺服电机电连接；所述电源还与所述EPS控制器、所述负载伺服电机电连接，并为所述EPS控制器、所述负载伺服电机供电；所述扭矩传感器用于检测所述负载伺服电机实际所产生的转向扭矩。
具体实施时，测试过程中，转动转向盘，转向盘会产生一定角度的转动及相应的扭矩；所述EPS总成获取所述转向盘的角度及扭矩，并通过所述EPS控制器，获取助力指令。所述EPS总成根据该助力指令产生转向助力。
由于负载伺服电机模拟了汽车转向时转向横拉杆的作用力，在负载伺服电机的作用下，松开转向盘后，转向盘开始回正，在这个过程中，充分模拟了汽车使用时EPS总成的动作过程。能够对于EPS的性能进行测试，以及对于回正结果的测试，整个过程不依赖于HIL测试设备及环境的搭建，也不需要在实车上进行，能够大幅度降低测试成本，缩短开发周期。
作为一种较佳的实现方式，还包括CANoe设备，所述上位机电脑通过所述CANoe设备与所述EPS控制器连接；所述上位机电脑用于对所述EPS控制器所需要的信号进行仿真，并通过所述CANoe设备将该信号输出给所述EPS控制器，以使所述EPS控制器控制所述EPS总成产生转向助力。如此，能够保证EPS的正常工作，最大程度地模拟EPS在实车上的工作过程。
具体地，所述EPS总成包括助力电机和扭矩及角度传感器；所述扭矩及角度传感器也叫角度扭矩传感器，是一种同时测量角度和扭矩的传感器，对于本领域技术人员来讲，为现有技术，在此还再赘述。
所述助力电机与所述EPS控制器电连接，所述扭矩及角度传感器用于检测所述转向盘的扭矩及角度；所述EPS控制器获取所述转向盘的扭矩及角度，并根据所述转向盘的扭矩及角度、经所述CANoe设备仿真后的信号控制所述助力电机产生转向助力。具体地，所述CANoe设备仿真后输出的信号包括发动机状态信号和车速信号。如此，能够充分保证EPS总成在测试的过程中，与实车的工作环境一致，如，当发动机不工作时，EPS总成不产生助力，当发动机工作时，根据车速及转向盘的角度和扭矩来产生相应的助力。
作为一种较佳的实现方式，所述CANoe设备通过CAN2.0协议将仿真的信号用双绞线与所述EPS控制器进行通信。EPS产生助力的前提条件是EPS可以接收到其正常工作所需要的信号，不同的厂家有各自的定义；为了使EPS进入正常工作模式，这里使用到了vector公司旗下的CANoe设备对所需信号进行仿真，并通过CAN2.0协议将仿真的信号用双绞线与EPS控制器进行通信，必要的情况下，需要增加终端电阻的设置。如此，能够保证本系统适用各个厂家所生产的EPS控制器。
为了保证能够准确模拟汽车的转向时转向横拉杆的作用力，所述上位机电脑还用于运行负载伺服电机扭矩的计算模型，以得出负载期望扭矩后输出至所述伺服电机控；所述上位机电脑还用于通过接收和对比所述扭矩传感器，对所述负载伺服电机扭矩进行闭环PID控制。如此，能够提高测试的准确性。具体地，负载伺服电机扭矩的计算模型如下：
通常情况下，车辆静态的转向阻力矩较动态下要高出许多。
车辆静止状态下，静态阻力矩Ms为：
Figure BDA0002753358700000051
式中，P0-常数250，f-静摩擦系数，G1-车辆前轴载荷，P-轮胎胎压
车辆运动状态下，静态阻力矩Md为：
Md＝M滚+M内倾+M后倾+M阻力
M滚＝f滚c×G1
Figure BDA0002753358700000052
Figure BDA0002753358700000053
M阻力＝G1f滚c×(cosθ外-cosθ内)
在上述公式中，M滚-滚动阻力矩，M内倾-内倾回正力矩，M后倾-后倾回正力矩，M阻力-阻力回正力矩；
f滚-轮胎滚动阻力系数，c-主销偏距；
θ内-转向内侧轮转角，θ外-转向外侧轮转角，β-主销外倾角；
v-行驶速度，g-重力加速度，R-转弯半径，r-轮胎滚动半径，γ-主销倾角。
为了便于测试所述转向盘的回正情况，所述上位机电脑还用于在转向完成后，获取所述扭矩及角度传感器的检测结果，并显示出来，以便于观察所述转向盘的回正情况。
上位机电脑主要负责两方面的工作：1.如上所述，仿真EPS正常工作所需要的信号，通过CANoe配套的软件实现；2.运行负载电机扭矩计算模型，得出负载期望扭矩后输出至伺服电机控制器(控制器与电机集成)，通过接收和对比扭矩传感器采集的实际扭矩，对实际扭矩进行PID控制，确保其控制精度达到测试要求。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种汽车转向回正测试系统，其特征在于：包括转向盘、EPS总成、扭矩传感器、EPS控制器、负载伺服电机、上位机电脑和电源；
所述转向盘与所述EPS总成连接；
所述EPS总成与所述负载伺服电机连接；所述负载伺服电机用于模拟汽车转向时转向横拉杆的作用力；
所述EPS控制器分别与所述EPS总成、所述电源电连接；
所述上位机电脑分别与所述EPS控制器、所述扭矩传感器以及所述负载伺服电机电连接；
所述电源还与所述负载伺服电机电连接，并为所述EPS控制器、所述负载伺服电机供电；
所述扭矩传感器用于检测所述负载伺服电机实际所产生的转向扭矩；
所述汽车转向回正测试系统还包括CANoe设备，所述上位机电脑通过所述CANoe设备与所述EPS控制器连接，所述CANoe设备通过CAN2.0协议将仿真的信号用双绞线与所述EPS控制器进行通信；
所述上位机电脑用于对所述EPS控制器所需要的信号进行仿真，并通过所述CANoe设备将该信号输出给所述EPS控制器，以使所述EPS控制器控制所述EPS总成产生转向助力；
所述EPS总成包括助力电机和扭矩及角度传感器；
所述助力电机与所述EPS控制器电连接，所述扭矩及角度传感器用于检测所述转向盘的扭矩及角度；
所述EPS控制器获取所述转向盘的扭矩及角度，并根据所述转向盘的扭矩及角度、经所述CANoe设备仿真后的信号控制所述助力电机产生转向助力。
2.根据权利要求1所述的汽车转向回正测试系统，其特征在于：所述CANoe设备仿真后输出的信号包括发动机状态信号和车速信号。
3.根据权利要求1所述的汽车转向回正测试系统，其特征在于：所述上位机电脑还用于运行负载伺服电机扭矩的计算模型，以得出负载期望扭矩后输出至伺服电机控制器；
所述上位机电脑还用于通过接收和对比所述扭矩传感器，对所述负载伺服电机扭矩进行闭环PID控制。
4.根据权利要求1-3任一项所述的汽车转向回正测试系统，其特征在于：所述上位机电脑还用于在转向完成后，获取所述扭矩及角度传感器的检测结果，并显示出来，以便于观察所述转向盘的回正情况。
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