CN117268804A - 一种汽车悬架性能测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种汽车悬架性能测试系统及方法，包括GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及数据采集处理终端；上述测量装置均与被测车辆相连接，数据采集处理终端分别与上述测量装置点连接。本发明通过上述测量装置进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展；本系统还可以获取车辆动态及整车形式工况下的悬架参数，在数据完整性方面具有明显的优势，可帮助测试者更快、更省、更完整、精确的进行车辆悬架性能的开发及结构优化设计。
Description
技术领域
本发明涉及汽车测试技术领域，具体而言，涉及一种汽车悬架性能测试系统及方法。
背景技术
悬架是现代汽车的总成之一，是将车架和车桥相连接的一种装置，具有缓和不平波动路面传给车架的冲击力，并衰减由此引起的振动。悬架K&C特性测试台是专门用来测量悬架K&C特性的试验设备，主要考察在运动及力加载下车轮定位参数的变化规律。由于国产设备测试精度、可靠性、功能、自动化程度等方面仍存在不足，该类设备目前主要依赖于进口，而进口设备的价格高昂，造成了更高的测试成本。
即使进口的传统测试台仍采用静态台架测试的方法，通过将车身或车轮固定在测试台架上，存在的问题如下：
1、结构复杂，主要是需要通过主动产生驱动力，并对车辆部分结构进行夹紧，使悬架相对车身运动，且需要克服悬架本身的各项刚度，对驱动力要求大，特别质量大的车辆；同时还需要复杂的控制、测试系统保证驱动运动、驱动力达到目标；原因为其原理是台架模拟试验，需要通过驱动模拟汽车行驶工况下的悬架运动及受力状态；
2、测试空间及时间受限，由于台架固定，需要进行转运，在空间便利性及时间效率上受到制约；
3、测试结果不能直接反应汽车行驶状态下的悬架性能参数，需求对测量参数进行复杂的处理，无法实现对悬架性能进行更精确的设计；原因为现有测试方法为基于整车行驶工况分解出悬架的各种单一运动或受力状态，如：悬架垂直跳动、侧倾运动、转向运动、侧向受力等，而实际车辆行驶时悬架常处于多种单一运动和受力的复合状态，如：车辆转向时，悬架处于转向运动、侧倾运动、侧向受力等多种状态的综合作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车悬架性能测试系统及方法，通过在待测车辆上设置GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置，进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展。
本发明通过以下技术方案实现：一种汽车悬架性能测试系统，所述系统至少包括一个GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及数据采集处理终端；其中，
所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置均与被测车辆相连接，所述数据采集处理终端分别与GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置点连接。
根据一种优选实施方式，所述GPS/INS测量装置用于测量被测车辆的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度，并将所述动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据上传至数据采集处理终端；
所述方向盘转角测量装置用于测量被测车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角数据上传至数据采集处理终端；
所述方向盘力矩测量装置用于测量被测车辆的方向盘力矩，并将所述方向盘力矩数据上传至数据采集处理终端；
所述六轴陀螺仪测量装置用于测量被测车辆车轮前束、外倾角以及转动角三个方向的角度，并将所述三个方向的角度数据上传至数据采集处理终端；
所述悬架侧纵向位移测量装置用于测量被测车辆的转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移，并将所述两个方向的位移数据上传至数据采集处理终端；
所述悬架垂向位移测量装置用于测量被测车辆轮心垂向位移变化，并将所述轮心垂向位移变化数据上传至数据采集处理终端；
所述数据采集处理终端基于接收到的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据、方向盘转角数据、方向盘力矩数据、车轮前束、外倾角以及转动角数据、转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移数据、轮心垂向位移变化分析所述被测车辆的悬架动态运动学性能，并生成对应的性能曲线。
根据一种优选实施方式，所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置在被测车辆实际运动期间测量对应数据。
根据一种优选实施方式，所述悬架侧纵向位移测量装置采用3D霍尔传感器。
本发明还提供一种基于上述所述汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，包括如下步骤：
将至少一个所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置安装于被测车辆；
在标准测试环境及载荷状态下，进行各装置初始校准；
基于测试需求选取工况进行单一测试或组合测试，获取各测试工况下测试数据，并将测试数据实时上传至数据采集处理终端；
数据采集处理终端接收实时上传的数据并进行预处理，基于预处理后的数据进行参数解算，基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线。
根据一种优选实施方式，所述工况包括但不限于单一运动稳态工况、复合运动稳态工况以及瞬态工况。
根据一种优选实施方式，所述预处理包括：对数据进行低通滤波以及异常处理。
根据一种优选实施方式，所述参数解算包括：基于车轮前束、车轮外倾角、车轮转动角以及多体动力学计算主销定位参数，表达式如下：
上式中，τ表示主销后倾角，δ表示车轮转向角，σ表示主销内倾角，rσ表示主销偏移距，rτ表示主销后倾距，ra表示主销侧向偏移距，nτ表示主销纵向偏移距，γl、γr分别表示车轮左转、右转车轮外倾角，θCl、θCr分别表示车轮左转、右转车轮转动角，KXl、KXr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心横向位移，KYl、KYr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心侧向位移，WXl、WXr分别表示车轮左转、右转后轮心纵向位移，WYl、WYr分别表示车轮左转、右转后轮心侧向位移。
根据一种优选实施方式，所述单一运动稳态工况包含直线匀速、原地转向、直线均匀缓慢加速或制动；
所述复合运动稳态工况包含定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入；
所述瞬态工况包含不同车速、不同输入频率下的正弦转向输入、不同车速下的角阶跃输入、不同车速下的角脉冲输入、蛇形绕桩及移线。
根据一种优选实施方式，所述基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线，包括：
根据待测车辆处于直线匀速的单一运动稳态工况确定车轮前束－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮外倾角－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮转动角－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架侧向位移－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架纵向位移－悬架垂向位移变化关系曲线；
根据待测车辆处于原地转向的单一运动稳态工况确定车轮转动角－方向盘转角关系曲线、车轮外倾角－方向盘转角关系曲线、方向盘力矩－方向盘转角关系曲线、主销参数－方向盘转角关系曲线；
根据待测车辆处于直线均匀缓慢加速或制动的单一运动稳态工况确定车轮前束－纵向加速度关系曲线、车轮外倾角－纵向加速度关系曲线、车轮转动角－纵向加速度关系曲线、悬架测量位移－纵向加速度关系曲线、悬架纵向位移－纵向加速度关系曲线、悬架垂向位移－纵向加速度关系曲线；
根据待测车辆处于定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入的复合运动稳态工况确定车轮前束－侧向加速度关系曲线、车轮外倾角－侧向加速度关系曲线、车轮转动角－侧向加速度关系曲线、轮心侧向位移－侧向加速度关系曲线、轮心纵向位移－侧向加速度关系曲线；
通过对方向盘转角、侧向加速度惯性引起的力，方向盘力矩的输入进行解耦确定车轮前束－车身侧倾角关系曲线、车轮外倾角－车身侧倾角关系曲线、车轮转动角－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心高度－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心横向偏移－车身侧倾角关系曲线。
本发明实施例一种汽车悬架性能测试系统及方法的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明通过在待测车辆上设置GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置，进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展；此外，相较于台架式K&C特性实验平台只能测量静态悬架的参数，本系统还可以获取车辆动态及整车形式工况下的悬架参数，在数据完整性方面具有明显的优势，可帮助测试者更快、更省、更完整、精确及方便的进行车辆悬架性能的开发及结构优化设计，最终提高相应的整车性能。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的汽车悬架性能测试系统的结构框图；
图2为本发明实施例2提供的主销与车轮的空间位置关系示意图；
图3为本发明实施例1提供的六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置的安装位置示意；
图4为本发明实施例1提供的IMU单元、非接触式的3D霍尔位移传感器安装位置；
图5至图9分别为实施例2提供的性能曲线；
图标：1-第一IMU单元，2-第二IMU单元，3-磁铁，4-霍尔传感器单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
参加图1所示，图1为本发明所提供的汽车悬架性能测试系统的结构框图。
具体地，本发明实施例所提供的汽车悬架性能测试系统，至少包括一个GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置、惯性测量单元IMU以及数据采集处理终端。
所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及惯性测量单元IMU均与被测车辆相连接，用于获取被测车辆各关键部位的参数；所述数据采集处理终端分别与GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及惯性测量单元IMU点连接，实时从上述测量装置处获取实时测量所得参数，以供进一步进行悬架性能分析。
具体地，本实施例所述GPS/INS测量装置即由惯性技术INS与卫星导航定位技术GPS组合而成的定位定姿传感器，其中INS通常由三个单轴陀螺仪和三个单轴加速度计组成，本实施例所述单轴陀螺仪采用牛津RT系列陀螺仪或采用VBOX测试系统进行替换，依靠惯性器件(陀螺仪、加速度计等)的原始数据以及固定算法来输出被测车辆的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度等参数，并将所述动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据上传至数据采集处理终端。
本实施例所述方向盘转角测量装置采用角度传感器，所述角度传感器安装于方向盘与管柱之间，用于测量被测车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角数据上传至数据采集处理终端；所述方向盘力矩测量装置采用力矩传感器，所述力矩传感器安装于方向盘与管柱之间，用于测量被测车辆的方向盘力矩，并将所述方向盘力矩数据上传至数据采集处理终端。
参见图3所示，本实施例所述六轴陀螺仪测量装置用于测量被测车辆车轮前束、外倾角以及转动角三个方向的角度，并将所述三个方向的角度数据上传至数据采集处理终端。
所述悬架侧纵向位移测量装置采用的是非接触式的3D霍尔位移传感器，用于测量被测车辆的转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移，并将所述两个方向的位移数据上传至数据采集处理终端。所述非接触式的3D霍尔位移传感器具体安装位置参见图4所示，其中非接触式的3D霍尔位移传感器磁铁安装在转向节上，霍尔传感器单元本体则安装在车体上；此外，车体以及转向节上均设有一IMU单元以对应获取车轮以及车身的姿态、角速度和加速度，转向节上设有第一IMU单元，车体上设有第二IMU单元；需要说明的是，IMU单元是测量物体三轴姿态角及加速的装置，包括三轴陀螺仪及三轴加速度计，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪则检测物体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
本实施例所述悬架垂向位移测量装置采用的是位移传感器，或通过拉线位移传感器采集减震器、弹簧的运动位移来替代，用于测量被测车辆轮心垂向位移变化，并将所述轮心垂向位移变化数据上传至数据采集处理终端。
所述数据采集处理终端基于接收到的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据、方向盘转角数据、方向盘力矩数据、车轮前束、外倾角以及转动角数据、转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移数据、轮心垂向位移变化分析所述被测车辆的悬架动态运动学性能，并生成对应的性能曲线。
进一步地，所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置在被测车辆实际运动期间测量对应数据，进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展。
实施例2
本实施例提供一种基于实施例1所述汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，包括如下步骤：
步骤一、设备安装步骤：
将至少一个所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置安装于被测车辆；
步骤二、设备初始校准步骤：
在良好平整路面的定义载荷标准测试环境及载荷状态下，进行各装置初始校准及清零，包括六轴陀螺仪的姿态角、悬架位移传感器以及GPS/INS的加速度；
步骤三、参数测量步骤：
基于测试需求选取工况进行单一测试或组合测试，获取各测试工况下测试数据，并将测试数据实时上传至数据采集处理终端；所述工况包括但不限于单一运动稳态工况、复合运动稳态工况以及瞬态工况。
所述单一运动稳态工况包含直线匀速、原地转向、直线均匀缓慢加速或制动；所述复合运动稳态工况包含定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入；所述瞬态工况包含不同车速、不同输入频率下的正弦转向输入、不同车速下的角阶跃输入、不同车速下的角脉冲输入、蛇形绕桩及移线。
步骤四、数据处理步骤：
步骤4.1、数据采集处理终端接收实时上传的数据并进行预处理，所述预处理包括：对数据进行低通滤波以及异常处理。
步骤4.2、基于预处理后的数据进行参数解算，所述参数解算包括：
车轮姿态角的参数计算，其中需要说明的是，当车辆在水平道路行驶，转弯工况下车辆具有较大的偏航角，导致车轮前束及转向角测量作为非必要参数，因此该工况下仅需获取车轮相对车体的转向角，以及车轮相对地面和车身的外倾角。
具体地，车轮姿态角采用校准前后的传感器参数做差获得；
在本实施例的一种实施方式中，初始车体转角为βb0，左前、左后、右前、右后四个车轮初始转角分别为在初始校准步骤中，可设定βb0＝0°，即为校准状态下的初始定位角度；在一种实施方式中，测试过程中车体的转角为βb，左前、左后、右前、右后四个车轮转角分别为因此算得车轮相对车体的转角，即姿态角分别为：
转向工况下主销参数的解算，在本实施例的一种实施方式中，基于车轮前束、车轮外倾角、车轮转动角以及多体动力学计算主销定位参数；其中车轮角度及位移与主销参数有如下对应关系：
利用车轮外倾角随车轮转向角的变化关系计算主销后倾角；
上式中，τ表示主销后倾角，δ表示车轮转向角，γl、γr分别表示车轮左转、右转车轮外倾角；
利用车轮转动角岁车轮转向角的变化关系计算主销内倾角；
σ表示主销内倾角，θCl、θCr分别表示车轮左转、右转车轮转动角；
利用名义印迹中心纵向位移计算主销偏移距；
rσ表示主销偏移距，，KXl、KXr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心横向位移；
利用名义印迹中心侧向位移计算主销后倾距；
rτ表示主销后倾距，KYl、KYr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心侧向位移；
利用轮心纵向位移计算轮心出主销侧向偏移距；
ra表示主销侧向偏移距，WXl、WXr分别表示车轮左转、右转后轮心纵向位移；
利用轮心侧向位移计算轮心出主销纵向偏移距；
nτ表示主销纵向偏移距，WYl、WYr分别表示车轮左转、右转后轮心侧向位移。
主销与车轮的空间位置关系参见图2所示：其中点A、B是主销上、下两个端点，点E是主销接地点，点C是轮胎接地印迹中心；点K固定在车轮上，随车轮一起运动，初始位置与C点重合，车轮转向时，K点在车轮平面内转动α，车轮绕主销的转角为θ。
步骤4.3、基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线；
根据待测车辆处于直线匀速的单一运动稳态工况确定车轮前束－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮外倾角－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮转动角－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架侧向位移－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架纵向位移－悬架垂向位移变化关系曲线，除用于直线匀速的单一运动稳态工况以外，还可用于其它工况作为辅助分析参数；车轮前束－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮外倾角－悬架垂向位移变化关系曲线参见图5所示，其中左右两图横坐标均为悬架垂向位移变化量；
根据待测车辆处于原地转向的单一运动稳态工况确定车轮转动角－方向盘转角关系曲线、车轮外倾角－方向盘转角关系曲线、方向盘力矩－方向盘转角关系曲线、主销参数－方向盘转角关系曲线；除用于原地转向的单一运动稳态工况以外，还可用于其它工况作为辅助分析参数；车轮转动角－方向盘转角关系曲线、车轮外倾角－方向盘转角关系曲线参见图6所示；其中左右两图横坐标均为方向盘转角；
根据待测车辆处于直线均匀缓慢加速或制动的单一运动稳态工况确定车轮前束－纵向加速度关系曲线、车轮外倾角－纵向加速度关系曲线、车轮转动角－纵向加速度关系曲线、悬架测量位移－纵向加速度关系曲线、悬架纵向位移－纵向加速度关系曲线、悬架垂向位移－纵向加速度关系曲线；除用于直线均匀缓慢加速或制动的单一运动稳态工况以外，还可用于其它工况作为辅助分析参数；车轮前束－纵向加速度关系曲线、车轮外倾角－纵向加速度关系曲线参见图8所示；其中左右两图横坐标均为纵向加速度；
根据待测车辆处于定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入的复合运动稳态工况确定车轮前束－侧向加速度关系曲线、车轮外倾角－侧向加速度关系曲线、车轮转动角－侧向加速度关系曲线、轮心侧向位移－侧向加速度关系曲线、轮心纵向位移－侧向加速度关系曲线；除用于定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入的复合运动稳态工况以外，还可用于其它工况作为辅助分析参数；车轮前束－侧向加速度关系曲线、车轮外倾角－侧向加速度关系曲线参见图9所示；其中左右两图横坐标均为侧向加速度；
通过对方向盘转角、侧向加速度惯性引起的力，方向盘力矩的输入进行解耦确定车轮前束－车身侧倾角关系曲线、车轮外倾角－车身侧倾角关系曲线、车轮转动角－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心高度－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心横向偏移－车身侧倾角关系曲线。车轮前束－车身侧倾角关系曲线、车轮外倾角－车身侧倾角关系曲线参见图7所示；其中左右两图横坐标均为车身侧倾角。
综上所述，相较于台架式K&C特性实验平台只能测量静态悬架的参数，本系统还可以获取车辆动态及整车形式工况下的悬架参数，在数据完整性方面具有明显的优势，可帮助测试者更快、更省、更完整、精确的进行车辆悬架性能的开发及结构优化设计。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车悬架性能测试系统，其特征在于，所述系统至少包括一个GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及数据采集处理终端；其中，
所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置均与被测车辆相连接，所述数据采集处理终端分别与GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置点连接。
2.如权利要求1所述的汽车悬架性能测试系统，其特征在于，所述GPS/INS测量装置用于测量被测车辆的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度，并将所述动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据上传至数据采集处理终端；
所述方向盘转角测量装置用于测量被测车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角数据上传至数据采集处理终端；
所述方向盘力矩测量装置用于测量被测车辆的方向盘力矩，并将所述方向盘力矩数据上传至数据采集处理终端；
所述六轴陀螺仪测量装置用于测量被测车辆车轮前束、外倾角以及转动角三个方向的角度，并将所述三个方向的角度数据上传至数据采集处理终端；
所述悬架侧纵向位移测量装置用于测量被测车辆的转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移，并将所述两个方向的位移数据上传至数据采集处理终端；
所述悬架垂向位移测量装置用于测量被测车辆轮心垂向位移变化，并将所述轮心垂向位移变化数据上传至数据采集处理终端；
所述数据采集处理终端基于接收到的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据、方向盘转角数据、方向盘力矩数据、车轮前束、外倾角以及转动角数据、转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移数据、轮心垂向位移变化分析所述被测车辆的悬架动态运动学性能，并生成对应的性能曲线。
3.如权利要求2所述的汽车悬架性能测试系统，其特征在于，所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置在被测车辆实际运动期间测量对应数据。
4.如权利要求1至3任一项所述的汽车悬架性能测试系统，其特征在于，所述悬架侧纵向位移测量装置采用3D霍尔传感器。
5.一种基于权利要求1至4任一项所述汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将至少一个所述GPS/INS测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置安装于被测车辆；
在标准测试环境及载荷状态下，进行各装置初始校准；
基于测试需求选取工况进行单一测试或组合测试，获取各测试工况下测试数据，并将测试数据实时上传至数据采集处理终端；
数据采集处理终端接收实时上传的数据并进行预处理，基于预处理后的数据进行参数解算，基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线。
6.如权利要求5所述的汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，所述工况包括但不限于单一运动稳态工况、复合运动稳态工况以及瞬态工况。
7.如权利要求5所述的汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，所述预处理包括：对数据进行低通滤波以及异常处理。
8.如权利要求6所述的汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，所述参数解算包括：基于车轮前束、车轮外倾角、车轮转动角以及多体动力学计算主销定位参数，表达式如下：
上式中，τ表示主销后倾角，δ表示车轮转向角，σ表示主销内倾角，rσ表示主销偏移距，rτ表示主销后倾距，ra表示主销侧向偏移距，nτ表示主销纵向偏移距，γl、γr分别表示车轮左转、右转车轮外倾角，θCl、θCr分别表示车轮左转、右转车轮转动角，KXl、KXr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心横向位移，KYl、KYr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心侧向位移，WXl、WXr分别表示车轮左转、右转后轮心纵向位移，WYl、WYr分别表示车轮左转、右转后轮心侧向位移。
9.如权利要求8所述的汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，所述单一运动稳态工况包含直线匀速、原地转向、直线均匀缓慢加速或制动；
所述复合运动稳态工况包含定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入；
所述瞬态工况包含不同车速、不同输入频率下的正弦转向输入、不同车速下的角阶跃输入、不同车速下的角脉冲输入、蛇形绕桩及移线。
10.如权利要求9所述的汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，其特征在于，所述基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线，包括：
根据待测车辆处于直线匀速的单一运动稳态工况确定车轮前束－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮外倾角－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮转动角－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架侧向位移－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架纵向位移－悬架垂向位移变化关系曲线；
根据待测车辆处于原地转向的单一运动稳态工况确定车轮转动角－方向盘转角关系曲线、车轮外倾角－方向盘转角关系曲线、方向盘力矩－方向盘转角关系曲线、主销参数－方向盘转角关系曲线；
根据待测车辆处于直线均匀缓慢加速或制动的单一运动稳态工况确定车轮前束－纵向加速度关系曲线、车轮外倾角－纵向加速度关系曲线、车轮转动角－纵向加速度关系曲线、悬架测量位移－纵向加速度关系曲线、悬架纵向位移－纵向加速度关系曲线、悬架垂向位移－纵向加速度关系曲线；
根据待测车辆处于定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入的复合运动稳态工况确定车轮前束－侧向加速度关系曲线、车轮外倾角－侧向加速度关系曲线、车轮转动角－侧向加速度关系曲线、轮心侧向位移－侧向加速度关系曲线、轮心纵向位移－侧向加速度关系曲线；
通过对方向盘转角、侧向加速度惯性引起的力，方向盘力矩的输入进行解耦确定车轮前束－车身侧倾角关系曲线、车轮外倾角－车身侧倾角关系曲线、车轮转动角－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心高度－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心横向偏移－车身侧倾角关系曲线。
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| CN202311109967.9A CN117268804A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种汽车悬架性能测试系统及方法 |
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2023
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