CN116380502A - 一种eps系统多点同步nvh数据采集布局方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法及系统，属于EPS系统的NVH技术领域，步骤一：根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；步骤二：对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；步骤三：以分类后的采集数据作为输入，依照NVH数据反馈调整点位，并选择传感器安装规则以达到采样布局位置。本发明交叉融合了拓扑学与信息论，采取多状态点位分析及反馈优化布局策略，可以满足EPS系统NVH多点位同步采样要求。

Description

一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法及系统
技术领域
本发明属于EPS系统的NVH技术领域，尤其涉及一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法及系统。
背景技术
电动助力转向系统(Electric Power Steering)的噪声、振动和声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)统称为EPS系统的NVH特性，是衡量现代EPS系统工艺水平的一个综合性指标，EPS系统是车上距离驾驶者最近的噪声源之一，工作时发出异响或不良震动将对驾驶者和乘坐者带来较差的驾驶体验，在一定程度上，对身心健康也具有一定的危害性，因此改善汽车EPS系统的NVH性能对驾驶者和乘坐者来说至关重要。
目前对EPS系统NVH的数据采集方法采取单测试点位单通道采集，由于整个该系统具有多个相互联结的机械结构，对于整个EPS系统的多点测试，往往将单个子样件拆卸后采取异步的方式逐个采集，即使采样点位之间时间间隔较小，但却并非同一时刻下的真实状态数据，其误差足以影响对整个EPS系统NVH性能的判断。而且在分析整个EPS系统NVH时，采取单样件叠加式的异步采集方式容易导致天然的误差不可消除。
发明内容
本发明提供一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，方法可以根据需要同步采集的NVH变量数，规划其采集通道数与数据传输次序，进而满足EPS系统NVH多点位同步采样要求。
方法包括：
步骤一：根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；
步骤二：对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；
步骤三：将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
进一步需要说明的是，步骤一中采用如下方式进行方向盘测试点位布置：
根据方向盘结构，选取方向盘大圆弧12点方位、3点方位、5点方位、7点方位、9点方位为水平固有频率振动测试点，方向盘中轴为竖直固有频率测试点；
步骤二中的声振信号传感器安装规则为：
在方向盘大圆弧的12点方位、3点方位、5点方位、7点方位、9点方位各放置一抱箍，抱箍锁紧后与方向盘处于同一水平面，将5个振动加速度传感器分别置于5个抱箍并用螺丝固定；
振动加速度传感器垂直于方向盘面且线束位于方向盘下方，若出现斜度，调整卡箍或传感器与卡箍固定螺丝；
将振动加速度传感器安装于方向盘中心，振动加速度传感器线束朝向方向盘6点方向，用于对方向盘固有频率测试点进行测试；
转向管柱轴向固有频率测试振动加速度传感器置于管柱壳体中心凹槽处，并与凹槽底端采用螺丝连接形成内嵌，振动加速度传感器线束朝向与凹槽垂直并向外延伸；
对于转向管柱径向固有频率测试，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器，两处各用螺丝进行固定，振动加速度传感器线束朝向转向管柱底端方向；
助力电机噪声传感器分别置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间；三点传感器置于可调外接支架端点，可调支架三端点分别靠近助力电机正上方、后端盖后方与电机壳体侧正中间，放置传感器后贴紧电机。
进一步需要说明的是，步骤一中采用如下方式进行转向管柱测试点位布置：
将转向管柱与水平测试台呈30至45度放置，转向管柱的轴向固有频率测试点位置于管柱壳体中心凹槽处，径向固有频率测试方法采用锤击法，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器；
转向管柱带中间轴扭转输入-输出力矩特性输出轴端安装力矩传导齿轮，扭矩传感器连接相同力矩传导齿轮且尾端固定，传导齿轮相互啮合；
设定不同车速信号，完成“中-左-右-中-右-中”的力矩输入，记录各车速下输入力矩与输出力矩关系曲线，此测试点位置于转向管柱末端，实现非拆卸测量，通过齿轮传动实现输出力矩数据收集；
由赫兹公式：
Figure BDA0004165511840000031
得到齿轮在整个啮合过程中齿面接触应力σH变化的解析解，进而求得转换后的力矩；
其中，1、ρ2为两齿轮半径，此处ρ1＝2。ρε为综合曲率半径，
Figure BDA0004165511840000032
Fn为法向力，L为接触线长度。
进一步需要说明的是，步骤二中的力信号传感器安装规则为：
扭矩传感器前端连接从动扭矩传导齿轮中心轴，后端处于固定状态；
拉压传感器为非固定点安装方式，拉压传感器前端连接半圆连杆，后端连接电缸；半圆连杆与万向节接触并提供向左的水平力，半圆连杆、拉压传感器和电缸置于可移动平台上，进行冲实验时平台向右移动；
对于冲击试验，首先在击试验测试点位上方焊接圆形槽，槽内放置冲击力传感器，冲击力传感器与圆形槽处于过渡配合，冲击力传感器上方安置冲击垫片；
对于转向器拉压传感器安装，选择置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，由电缸模组经过拉压传感器带动齿条运动。
进一步需要说明的是，步骤一中采用如下方式进行万向节测试点位布置：
对万向节进行弯曲耐久性实验和冲击试验；
弯曲耐久性实验选取点位为万向节右侧面中心位置，水平向该选取点位施加压力，记录压力大小与弯曲程度并绘制曲线，验证万向节弯曲耐久性极限寿命；
冲击试验点位选择上侧面中心靠下位置，采用落锤式冲击方式，按照设定高度与角度利用落锤对万向节点位进行冲击，检测冲击过程中冲击力的大小并记录曲线。
进一步需要说明的是，步骤一中的助力电机测试点位布置方式为：
助力电机噪声测试点位置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间，设置不同车速信号，对采集到的信号进行阶次曲线分析，确定助力电机齿轮啮合是否满足预设条件；
助力电流特性试验点位置于助力电机电极正负极端口线处，采用开合式直流霍尔电流传感器采样；匀速转动方向盘使输出达到额定载荷，设定不同车速，记录输入载荷与电流变化关系曲线，计算电流平均值
Figure BDA0004165511840000042
电流最大值Imax、电流最小值Imin和电流波动值△I；
Figure BDA0004165511840000041
△I＝Imax-Imin
其中，n为采集点数，Imax为计算区间内所有采集点电流最大值，Imin为计算区间内所有采集点电流最小值。
进一步需要说明的是，步骤一中采用如下方式进行转向器测试点位布置：
将拉压传感器置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，将位移传感器置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，电缸模组以0.1mm/s速度推拉齿条到左右极限，进行“中位-右极限-中位-左极限-中位”换向方式；
记录换向拉压力与换向位移，绘制位移与拉压力曲线；
其中，位移与拉压力曲线的X轴为位移，Y轴为拉压力，根据位移与拉压力曲线结合下述公式计算空载摩擦力平均值
Figure BDA0004165511840000052
空载摩擦力最大值fmax、空载摩擦力最小值fmin和空载摩擦力波动值△f；
Figure BDA0004165511840000051
△f＝fmax-fmin
其中，n为采集点数，fmax为计算区间内所有采集点拉压力最大值，fmin为计算区间内所有采集点拉压力最小值。
进一步需要说明的是，步骤一中采用如下方式对ECU单元测试点位进行布置：
输出电流点位串联置于模拟负载线路中，温度采集点位置于ECU单元可调温度箱中；
给入ECU单元点火信号、车速信号以及频率信号，实时采集ECU单元输出端电压与温度调节箱内温度，绘制箱体温度与输出电流的关系曲线；
步骤二中的电信号传感器安装规则为：
电流传感器采用开合式直流霍尔电流传感器，将电流传感器开合式采集环分别置于助力电机正极线与ECU单元正极输出线上，并进行安装固定。
进一步需要说明的是，步骤二中的其他信号传感器安装规则为：
其他信号测试点位为转向器和ECU单元；
转向器位移传感器的前端置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，转向器位移传感器的末端采用固定方式，电缸模组带动齿条运动时，转向器位移传感器的位移经由右端位移传感器测得；
ECU单元温度传感器安装于ECU可调温度箱前侧内壁中，信号输出线束经由内壁小孔导出；
本发明还提供一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局系统，系统包括：测试点位布置模块、安装规则配置模块以及采样布局位置输出模块；
测试点位布置模块，用于根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；
安装规则配置模块，用于对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；
采样布局位置输出模块，用于将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过对EPS系统NVH参数进行配置，基于测试部件机械特性、电气特性、功能特性等进行多点同步NVH数据采集布局。本发明的方法根据所测NVH参数确定EPS系统部件(方向盘、转向管柱、助力电机、转向器、ECU、万向节、扭矩传感器)不同时速运动状态下(从0km/h至最高速，间隔20km/h)的多点同步测试方法及测试点位图。再对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果确定传感器安装规则以及布线方式，得出采集通道数和数据传输次序。然后，以分类下的采集数据作为输入，依照得到的NVH数据反馈调整点位选择及传感器安装规则以达到最佳采样布局。在保证数据多路同步的同时最优反映EPS系统的NVH性能。
本发明涉及了同步点位布局方法、安装规则及布线方式，体现了强包容性，且采样效果好，可针对C-EPS、P-EPS、R-EPS等多种EPS做出最佳及最合理的采样布局。本发明还交叉融合了拓扑学与信息论，采取多状态点位分析及反馈优化布局策略，可以满足EPS系统NVH多点位同步采样要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法流程图；
图2为本发明实施例涉及的传感器最优安装规则及布线方式示意图；
图3为本发明涉及的反馈优化布局策略流程图；
图4为EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法实施例流程图；
图5为EPS系统多点同步NVH数据采集布局系统示意图。
具体实施方式
本发明提供的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法是从整个EPS系统采集角度出发，若要得到整个EPS系统在同一时刻的NVH数据，可以根据其子样件本身机械特点与所进行NVH实验特性合理确定其采集的点位布局、传感器安装规则以及布线方式，根据需要同步采集的NVH变量数，规划其采集通道数与数据传输次序，进而满足EPS系统NVH多点位同步采样要求。
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。
请参阅图1至4所示是一具体实施例中EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法的流程图以及示例图，具体方法包括：
S101：根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图。
需要说明的是，本发明的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法所测NVH数据包括机械参数(固有频率、耐久性、间隙检测)、电气参数(如吸收电流、吸收功率)、功能参数(如逆向载荷、输入-输出扭矩)等。
其中，u1,…,p表示一种新的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法的测试部件，p可根据测试部件细分程度的需求增加或删减。本发明的一种新的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法中定义＝6，其中u1表示方向盘，u2表示转向管柱，u3表示万向节，u4表示助力电机，u5表示转向器，u6表示ECU单元。
需要说明的是，方向盘u1测试点位布置是基于方向盘作为转向输入，不同车速下应无卡滞和明显振动，不存在惯性延时现象。根据方向盘结构，选取方向盘大圆弧12点、3点、5点、7点、9点部位为水平固有频率振动测试点，方向盘中轴为竖直固有频率测试点。选取六点位分别放置振动加速度传感器，测试时分别记录同一时刻不同时速信号下的六点位输出振动幅值。
本实施例的转向管柱u2测试点位布置是考虑了转向管柱可近似为一个多自由度振动系统，其振动方程为：
Figure BDA0004165511840000081
其中为M质量矩阵，
Figure BDA0004165511840000082
为加速度，K为刚度矩阵，x为位移。
系统固有频率可表示为：
Figure BDA0004165511840000083
将转向管柱与水平测试台呈30至45度放置，其轴向固有频率测试点位置于管柱壳体中心凹槽处，径向固有频率测试方法采用锤击法，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器，取5～10次实验结果与理论结果比较。
转向管柱带中间轴扭转输入-输出力矩特性输出轴端安装力矩传导齿轮，扭矩传感器连接相同力矩传导齿轮且尾端固定，传导齿轮相互啮合。设定不同车速信号，完成“中-左-右-中-右-中”的力矩输入，记录各车速下输入力矩与输出力矩关系曲线，此测试点位置于转向管柱末端，实现非拆卸测量，通过齿轮传动实现输出力矩数据收集。
由赫兹公式：
Figure BDA0004165511840000091
可得到齿轮在整个啮合过程中齿面接触应力σH变化的解析解，进而求得转换后的力矩。其中，1、ρ2为两齿轮半径，此处ρ1＝2。ρε为综合曲率半径，
Figure BDA0004165511840000092
Fn为法向力，L为接触线长度。
本实施例中的实验次数为10～20次，比较实际输出力矩与理论计算结果，绘制输入-输出特性曲线。要求0车速5N·m时输入与输出的扭矩滞后值△T≤1N·m，其余车速下输入扭矩值达到输入设定值时系统助力扭矩达到并超过最大助力扭矩值。
对于本发明来讲，万向节u3测试点位布置方式为：万向节可视为辊类刚体，对其需要进行弯曲耐久性实验和冲击试验。
弯曲耐久性实验选取点位为右侧面中心位置，水平向该点位施加压力，记录压力大小与弯曲程度并绘制曲线，验证万向节弯曲耐久性极限寿命。
冲击试验点位选择上侧面中心靠下位置，采用落锤式冲击方式，按照设定高度与角度利用落锤对万向节点位进行冲击，检测冲击过程中冲击力的大小并记录曲线。
两点位所处位置较为接近，测试时为避免摆锤下降磕碰到左侧耐弯曲测试装置，因此规定实验顺序，选择先进行弯曲耐久性试验再进行冲击试验。
需要进一步说明的是，本发明的助力电机u4测试点位布置是考虑到EPS系统中的助力电机为直流电机，通过转速机构增距后提供助力，其声振性能与助力电流特性直接影响助力效果。
助力电机噪声测试点位置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间，设置不同车速信号，对采集到的信号进行阶次曲线分析，确定助力电机齿轮啮合是否合理。
助力电流特性试验点位置于助力电机电极正负极端口线处，采用开合式直流霍尔电流传感器采样。匀速转动方向盘使输出达到额定载荷，设定不同车速(从0km/h至最高车速，间隔20km/h)，记录输入载荷与电流变化关系曲线，计算电流平均值
Figure BDA0004165511840000101
电流最大值Imax、电流最小值Imin和电流波动值△I。
Figure BDA0004165511840000102
△I＝Imax-Imin
其中，n为采集点数，Imax为计算区间内所有采集点电流最大值，Imin为计算区间内所有采集点电流最小值。
本发明的实施例中，转向器u5测试点位布置方式为：转向器由多零件组成，此处对其逆向载荷性能需要用到的拉压传感器与位移传感器进行点位分配。
拉压传感器置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，位移传感器置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，电缸模组以0.1mm/s速度推拉齿条到左右极限，进行“中位-右极限-中位-左极限-中位”换向方式。
记录换向拉压力与换向位移，绘制位移(mm)与拉压力(N)曲线，其中X轴为位移，Y轴为拉压力，根据曲线计算空载摩擦力平均值
Figure BDA0004165511840000103
空载摩擦力最大值fmax、空载摩擦力最小值fmin和空载摩擦力波动值△f。
Figure BDA0004165511840000104
△f＝fmax-fmin
其中，n为采集点数，fmax为计算区间内所有采集点拉压力最大值，fmin为计算区间内所有采集点拉压力最小值。
本发明还涉及ECU单元u5测试点位布置方式。具体来讲，ECU是EPS系统的控制核心，为保证控制稳定性及精度，对其进行高温老化实验，采集量为高温环境下输出电流与环境温度。
输出电流点位串联置于模拟负载线路中，温度采集点位置于ECU可调温度箱中。给入ECU点火信号、车速信号、频率信号等，实时采集ECU输出端电压与温度调节箱内温度，绘制箱体温度(T)与输出电流(I)的关系曲线。
S102：对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；
根据步骤S101点位布置得出：方向盘处共计6点位，其中全部为固有频率测试点，采用振动加速度传感器采集；转向管柱处共计4个点位，其中包含3个固有频率测试点和1个扭矩测试点，分别采用振动加速度传感器与扭矩传感器采集；万向节处共计2个点位，其中包含1个弯曲力测试点和1个冲击力测试点，采用拉压传感器采集；助力电机处共计4个点位，其中包含2个噪声测试点、1个振动测试点和1个助力电流测试点，分别采用噪声传感器、振动加速度传感器与开合式直流霍尔电流传感器采集；转向器处共计2点位，其中包含1个位移测试点与一个拉压测试点，分别采用位移传感器与拉压传感器；ECU单元处共计2点位，其中包含1个电流测试点与1个温度测试点，分别采用开合式直流霍尔电流传感器与温度传感器采集。
本发明所测NVH点位可分为四类：声振信号(10个振动信号、2个噪声信号)、力信号(3个拉压信号、1个扭矩信号)、电信号(2个电流信号)和其它信号(1个位移信号、1个温度信号)。p1,…,n表示NVH点位信号分类，n可根据信号细分程度的需求增加或删减，此处定义＝4，其中p1表示声振信号，p2表示力信号，p3表示电信号，p4表示其它信号。
进一步的讲，根据点位分布与信号分类结果，对各传感器建立如下安装规则：
1)声振信号p1传感器安装规则；
声振信号测试点位分布于方向盘、转向管柱和助力电机，其中方向盘包含6个振动信号，转向管柱包含3个振动信号，助力电机包含1个振动信号和2个噪声信号。
对于方向盘水平固有频率测试点传感器安装，方向盘大圆弧12点、3点、5点、7点、9点处放置5个抱箍，抱箍锁紧后与方向盘处于同一水平面，将5个振动加速度传感器分别置于5个抱箍并用螺丝固定，振动加速度传感器应垂直于方向盘面且线束位于方向盘下方，若出现斜度，调整卡箍或传感器与卡箍固定螺丝。对于方向盘固有频率测试点传感器安装，将振动加速度传感器置于方向盘中心，中间采用100u亚克力双面胶相连，振动加速度传感器线束朝向方向盘6点方向，由于实验中方向盘存在转动，因此线束采用导电滑环进行连接。
转向管柱轴向固有频率测试振动加速度传感器置于管柱壳体中心凹槽处，并与凹槽底端采用螺丝连接形成内嵌，振动加速度传感器线束朝向与凹槽垂直并向外延伸。对于转向管柱径向固有频率测试，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器，两处各用螺丝进行固定，振动加速度传感器线束朝向转向管柱底端方向。
助力电机噪声传感器分别置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间。助力电机NVH采用贴近式采集方式，三点传感器置于可调外接支架端点，可调支架三端点分别靠近助力电机正上方、后端盖后方与电机壳体侧正中间，放置传感器后贴紧电机，根据传感器尺寸调节各支架端点紧贴力，保证进行NVH实验时不产生位置偏移。
2)力信号p2传感器安装规则；
力信号测试点位分布于转向管柱、万向节和转向器，其中转向管柱包含1个扭矩信号，万向节包含1个弯曲力信号和1个冲击力信号，转向器包含1个拉压信号。
由于转向管柱底端与万向节连接不便拆卸，转向管柱扭矩信号通过双齿轮啮合方式传导，扭矩传感器前端连接从动扭矩传导齿轮中心轴，后端处于固定状态，扭矩传感器线束为不影响双齿轮啮合运动，从外侧引出。
万向节弯曲力与冲击力实验测试点位所处位置较为接近，为防止相互碰撞，在规定实验先后的同时应保证单个实验有较好空间。
对于万向节弯曲力，拉压传感器为非固定点安装方式，其前端连接半圆连杆，后端连接电缸，其中半圆连杆与万向节接触并提供向左的水平力，半圆连杆、拉压传感器和电缸置于可移动平台上，进行冲实验时平台向右移动，防止落锤击中。
本发明对于冲击试验，首先在其测试点位上方焊接圆形槽，槽内放置冲击力传感器，传感器与圆形槽处于过渡配合，传感器上方安置冲击垫片，冲击力传感器线束从外侧向下引出，避免落锤下落过程受到损伤。
本实例对于转向器拉压传感器安装，选择置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，由电缸模组经过拉压传感器带动齿条运动，拉压传感器线束应向下引出且留有足够长度，避免电缸模组运动过程中触碰或者长度不足。
3)电信号p3传感器安装规则；
电信号测试点位分布于助力电机和ECU单元，其中助力电机包含1个助力电流信号，ECU单元包含1个输出电流信号。
由于此处电流传感器均采用开合式直流霍尔电流传感器，安装方式相似，将其开合式采集环分别置于助力电机正极线与ECU单元正极输出线上，并在合适位置进行安装固定，保证测试线在采集环内处于自然且不紧绷状态，除此之外ECU单元处开合式直流霍尔电流传感器不能置于ECU可调温度箱中。
4)其他信号p4传感器安装规则；
其他信号测试点位分布于转向器和ECU单元，其中转向器包含1个位移信号，ECU单元包含1个温度信号。
对于转向器位移传感器安装，其前端置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，末端采用固定方式，电缸模组带动齿条运动时，其位移经由右端位移传感器测得。对于ECU单元温度传感器安装，将其置于ECU可调温度箱前侧内壁中，信号输出线束经由内壁小孔导出。
基于上述描述，布线方式上将NVH数据分为四类，依据所用传感器种类确定线束导出方式，便于统一管理数据流及传感器安装布局。
本发明通过测试点位布局和传感器安装规则，得出共计20点位需要采集，每点位配置相关传感器，为适应多种EPS系统，此处通道数设置百分之二十的裕量，最终确定采集通道数为24通道。数据传输次序依据NVH数据分类，采取“声振信号-力信号-电信号-其他信号”输出方式，保证数据流在传输次序上方便统一辨识与信号处理。
对于24通道同步采样的设计，采用“四并联-三模块”的方式。具体体现为，采用四片双通道芯片并联的方式构成一个八通道采集子模块，由3个子模块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ构成24通道，其中三个子模块共用一个位时钟与帧时钟。
S103：将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
为得到最优的点位布局与传感器安装规则，首先测得一次实验的NVH数据，以第一次实验数据为基，小幅调整点位及传感器进行多组实验并记录调整后的位置分布。
通过不断调整进行实验，获得第n(n＞1)次数据结果，若第n次采集到的NVH数据更优，则取第n次实验结果为基，若第n次结果劣于n-1次，则仍以第n-1次结果为基，反复进行实验，建议100～150次，根据不断反馈优化的方式将各测试点位与传感器安装规则的布局误差降于5mm之间。
基于上述提供的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法实现了NVH数据采集的点位布局以及传感器最优安装规则及布线方式。还基于拓扑学与信息论的多点位数据同步采集、传输次序优化、多状态点位分析及反馈优化布局策略。本发明涉及的同步点位布局方法、安装规则及布线方式包容性强、采样效果好。
当然，应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下是本公开实施例提供的EPS系统多点同步NVH数据采集布局系统的实施例，该系统与上述各实施例的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法属于同一个发明构思，在EPS系统多点同步NVH数据采集布局系统的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法的实施例。
如图5所示，系统包括：测试点位布置模块、安装规则配置模块以及采样布局位置输出模块；
测试点位布置模块，用于根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；
安装规则配置模块，用于对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序。
采样布局位置输出模块，用于将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
本发明涉及的系统解决了单个子样件拆卸后采取异步的方式逐个采集，但却并非同一时刻下的真实状态数据，其误差足以影响对整个EPS系统NVH性能判断的问题，通过融合拓扑学与信息论，采取多状态点位分析及反馈优化布局策略，可以满足EPS系统NVH多点位同步采样要求。
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。

Claims (10)

1.一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，方法包括：
步骤一：根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；
步骤二：对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；
步骤三：将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
2.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中采用如下方式进行方向盘测试点位布置：
根据方向盘结构，选取方向盘大圆弧12点方位、3点方位、5点方位、7点方位、9点方位为水平固有频率振动测试点，方向盘中轴为竖直固有频率测试点；
步骤二中的声振信号传感器安装规则为：
在方向盘大圆弧的12点方位、3点方位、5点方位、7点方位、9点方位各放置一抱箍，抱箍锁紧后与方向盘处于同一水平面，将5个振动加速度传感器分别置于5个抱箍并用螺丝固定；
振动加速度传感器垂直于方向盘面且线束位于方向盘下方，若出现斜度，调整卡箍或传感器与卡箍固定螺丝；
将振动加速度传感器安装于方向盘中心，振动加速度传感器线束朝向方向盘6点方向，用于对方向盘固有频率测试点进行测试；
转向管柱轴向固有频率测试振动加速度传感器置于管柱壳体中心凹槽处，并与凹槽底端采用螺丝连接形成内嵌，振动加速度传感器线束朝向与凹槽垂直并向外延伸；
对于转向管柱径向固有频率测试，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器，两处各用螺丝进行固定，振动加速度传感器线束朝向转向管柱底端方向；
助力电机噪声传感器分别置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间；三点传感器置于可调外接支架端点，可调支架三端点分别靠近助力电机正上方、后端盖后方与电机壳体侧正中间，放置传感器后贴紧电机。
3.根据权利要求1或2所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中采用如下方式进行转向管柱测试点位布置：
将转向管柱与水平测试台呈30至45度放置，转向管柱的轴向固有频率测试点位置于管柱壳体中心凹槽处，径向固有频率测试方法采用锤击法，管柱壳体两端加载配重盘，壳体下边角两处放置振动加速度传感器；
转向管柱带中间轴扭转输入-输出力矩特性输出轴端安装力矩传导齿轮，扭矩传感器连接相同力矩传导齿轮且尾端固定，传导齿轮相互啮合；
设定不同车速信号，完成“中-左-右-中-右-中”的力矩输入，记录各车速下输入力矩与输出力矩关系曲线，此测试点位置于转向管柱末端，实现非拆卸测量，通过齿轮传动实现输出力矩数据收集；
由赫兹公式：
Figure FDA0004165511830000021
得到齿轮在整个啮合过程中齿面接触应力σH变化的解析解，进而求得转换后的力矩；
其中，ρ1、ρ2为两齿轮半径，此处ρ1＝ρ2；
ρε为综合曲率半径，
Figure FDA0004165511830000031
Fn为法向力，L为接触线长度。
4.根据权利要求3所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤二中的力信号传感器安装规则为：
扭矩传感器前端连接从动扭矩传导齿轮中心轴，后端处于固定状态；
拉压传感器为非固定点安装方式，拉压传感器前端连接半圆连杆，后端连接电缸；半圆连杆与万向节接触并提供向左的水平力，半圆连杆、拉压传感器和电缸置于可移动平台上，进行冲实验时平台向右移动；
对于冲击试验，首先在击试验测试点位上方焊接圆形槽，槽内放置冲击力传感器，冲击力传感器与圆形槽处于过渡配合，冲击力传感器上方安置冲击垫片；
对于转向器拉压传感器安装，选择置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，由电缸模组经过拉压传感器带动齿条运动。
5.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中采用如下方式进行万向节测试点位布置：
对万向节进行弯曲耐久性实验和冲击试验；
弯曲耐久性实验选取点位为万向节右侧面中心位置，水平向该选取点位施加压力，记录压力大小与弯曲程度并绘制曲线，验证万向节弯曲耐久性极限寿命；
冲击试验点位选择上侧面中心靠下位置，采用落锤式冲击方式，按照设定高度与角度利用落锤对万向节点位进行冲击，检测冲击过程中冲击力的大小并记录曲线。
6.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中的助力电机测试点位布置方式为：
助力电机噪声测试点位置于电机正上方与后端盖后方，振动测试点置于电机壳体侧正中间，设置不同车速信号，对采集到的信号进行阶次曲线分析，确定助力电机齿轮啮合是否满足预设条件；
助力电流特性试验点位置于助力电机电极正负极端口线处，采用开合式直流霍尔电流传感器采样；匀速转动方向盘使输出达到额定载荷，设定不同车速，记录输入载荷与电流变化关系曲线，计算电流平均值
Figure FDA0004165511830000041
电流最大值Imax、电流最小值Imin和电流波动值△I；
Figure FDA0004165511830000042
ΔI＝Imax-Imin
其中，n为采集点数，Imax为计算区间内所有采集点电流最大值，Imin为计算区间内所有采集点电流最小值。
7.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中采用如下方式进行转向器测试点位布置：
将拉压传感器置于转向器齿条位于中位时左侧齿条末端处，将位移传感器置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，转向器输出端齿条通过左侧拉压传感器与电缸模组相连接，电缸模组以0.1mm/s速度推拉齿条到左右极限，进行“中位-右极限-中位-左极限-中位”换向方式；
记录换向拉压力与换向位移，绘制位移与拉压力曲线；
其中，位移与拉压力曲线的X轴为位移，Y轴为拉压力，根据位移与拉压力曲线结合下述公式计算空载摩擦力平均值
Figure FDA0004165511830000051
空载摩擦力最大值fmax、空载摩擦力最小值fmin和空载摩擦力波动值△f；
Figure FDA0004165511830000052
Af＝fmax-fmin
其中，n为采集点数，fmax为计算区间内所有采集点拉压力最大值，fmin为计算区间内所有采集点拉压力最小值。
8.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤一中采用如下方式对ECU单元测试点位进行布置：
输出电流点位串联置于模拟负载线路中，温度采集点位置于ECU单元可调温度箱中；
给入ECU单元点火信号、车速信号以及频率信号，实时采集ECU单元输出端电压与温度调节箱内温度，绘制箱体温度与输出电流的关系曲线；
步骤二中的电信号传感器安装规则为：
电流传感器采用开合式直流霍尔电流传感器，将电流传感器开合式采集环分别置于助力电机正极线与ECU单元正极输出线上，并进行安装固定。
9.根据权利要求1所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法，其特征在于，步骤二中的其他信号传感器安装规则为：
其他信号测试点位为转向器和ECU单元；
转向器位移传感器的前端置于转向器齿条位于中位时右侧齿条末端处，转向器位移传感器的末端采用固定方式，电缸模组带动齿条运动时，转向器位移传感器的位移经由右端位移传感器测得；
ECU单元温度传感器安装于ECU可调温度箱前侧内壁中，信号输出线束经由内壁小孔导出。
10.一种EPS系统多点同步NVH数据采集布局系统，其特征在于，系统采用如权利要求1至9任意一项所述的EPS系统多点同步NVH数据采集布局方法；
系统包括：测试点位布置模块、安装规则配置模块以及采样布局位置输出模块；
测试点位布置模块，用于根据NVH数据确定EPS系统部件在不同时速状态下，测试方式及多点同步测试点位图；
安装规则配置模块，用于对NVH数据进行分类，并根据点位分布及分类结果，确定传感器安装规则以及布线方式，采集通道数和数据传输次序；
采样布局位置输出模块，用于将分类后的采集数据设置为输入量，基于NVH数据反馈的调整点位，选择传感器安装规则以实现采样布局的要求。
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