CN214667688U - 一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轮毂驱动汽车的电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，包括转毂支撑组件、悬架组件和电动轮，电动轮与转毂支撑组件中的滚筒鼓面接触，滚筒通过电机驱动，进而带动电动轮旋转，并通过悬架组件上设置的伸缩装置带动电动轮转动，达到带动电动轮旋转的目的，实现了电动轮转向状态下的车辆动力学性能模拟；且本实用新型通过设置转毂支撑组件和悬架组件，并结合压力传感器、高度传感器、电动轮以及加速度传感器实现了实验台上对来自路面和轮毂电机对主动或半主动悬架系统双重激励下的电动轮动载荷、悬架动行程以及车身振动响应同步精确测试和评价，便于开展电动轮驱动控制以及主动或半主动悬架控制策略的研究。

Description

一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台

技术领域

本实用新型涉及一种轮毂驱动汽车的电动轮及悬架系统动力学性能试验平台。

背景技术

分布式驱动汽车采用轮毂电机直接驱动，不仅提升了动力传动效率，而且为车辆动力学智能控制提供了更多的技术实现路径，是目前国内外新能源汽车智能驱动技术研究的重点方向和发展趋势。随着电动轮高度集成化、轮毂电机高速化以及车身轻量化设计技术的应用，也给轮毂驱动汽车的乘坐舒适性、行驶平顺性和安全性控制都带了新的挑战。面对新的技术挑战，目前研究人员主要从电动轮自身动力学特性控制、适用于轮毂驱动的主动/半主动悬架系统控制以及整车动力学驱动协同控制展开理论和应用研究，以期突破轮毂驱动汽车应用技术瓶颈。

为展开轮毂驱动汽车的研究，离不开与之配套的专用实验平台。目前申请号为CN201610228109X的实用新型专利，公开了一种电动轮及智能悬架系统多功能综合试验台，既能单独对电动轮进行纵向运动加载或对悬架进行垂向运动加载，又能实现纵向运动和垂向运动同时加载，以实现对电动轮及智能悬架系统的道路模拟测试；但其并未设置转向调节装置，故无法实现电动轮转向状态下的车辆动力学性能模拟。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，解决现有技术中的电动轮及悬架系统动力学性能试验平台未设置转向调节装置，导致电动轮无法实现转向，故无法实现电动轮转向状态下的车辆动力学性能模拟的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，包括试验平台基座，以及设置在基座上的变频电机，所述变频电机转子通过联轴器连接转速转矩传感器，所述转速转矩传感器远离联轴器的一端安装有万向节，所述万向节与滚筒转轴连接，滚筒转轴上安装有滚筒，滚筒转轴的两端通过轴承安装有端板，两个所述端板上均设置有滑块，所述滑块与支撑板上的滑轨配合，使得滚筒能够基于滑块和滑轨的配合上下移动，所述支撑板竖直安装在试验平台基座上，且所述滚筒转轴贯穿其中一个支撑板与所述万向节相连；所述两个端板相互靠近的一端安装有检测筒，检测筒套装在滚筒转轴上并与滚筒转轴保留间隙，避免其妨碍滚筒转轴以及滚筒的旋转，所述检测筒安装在所述支座上，支座底部与试验平台基座之间安装有压力传感器；

所述试验平台基座上安装有竖直向上的支架，所述支架上设置有竖直向上的滑台，车架通过滑槽安装在滑台上，使得车架整体能够沿滑台的长度方向上来回移动，所述车架上转动安装有上摆臂和下摆臂，所述上摆臂和下摆臂之间且远离车架的一端安装有转向节，所述转向节能够以上摆臂和下摆臂远离车架一端的连线为轴线水平旋转；并在所述转向节上安装有伸缩装置的一端，所述伸缩装置的另一端转动安装在车架上，所述转向节上安装有集成轮毂电机和轮胎的电动轮；且所述电动轮能够与所述滚筒圆弧面接触，从而使得能够通过伸缩装置的伸缩来调整电动轮的转向动作，实现电动轮的转向模拟；

所述支架的顶部设置有用于放置加重块的水平承重板，所述水平承重板与上摆臂之间安装有空气弹簧，所述下摆臂与车架之间安装有减振器，且减振器安装在车架上的一端靠近水平承重板。

进一步的，所述滚筒圆弧面为可更换式鼓面，使得可以更换不同的滚筒鼓面来达到模拟不同道路激励的目的。

又进一步的，所述车架上安装有高度传感器的一端，高度传感器的另一端安装在下摆臂，用于检测悬架的动行程。

再进一步的，所述车架上安装有加速度传感器；用于测试车架的垂向加速度。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过设置伸缩装置，带动转向节转动，从而实现了车轮的转向，进而实现了电动轮转向状态下的车辆动力学性能模拟；并且通过将滚筒圆弧面设置为鼓面，使得可以更换不同的滚筒鼓面来达到模拟不同道路激励的目的；减少了传统实验台为了改变道路激励必须增加一结构套复杂且价格昂贵的液压作动模块。

2.本实用新型由滚筒、变频电机、滚筒转轴、联轴器、转速转矩传感器、压力传感器、端板、支撑板、端板上设置的与支撑板上设置的滑块配合的滑轨以及检测筒组成转毂支撑组件，由上摆臂、下摆臂、转向节、T形铰、空气弹簧、减振器等组成悬架组件；通过悬架组件，电动轮与转毂支撑组件的配合再结合压力传感器、高度传感器以及加速度传感器实现了实验台上对来自路面和轮毂电机对主动或半主动悬架系统双重激励下的电动轮动载荷、悬架动行程以及车身振动响应同步精确测试和评价，便于开展电动轮驱动控制以及主动或半主动悬架控制策略的研究。

3.通过设置转毂支撑组件、承重板，并在承重板上放置加重块，实现了准确模拟真实车辆运行过程中悬架与车身之间的相对位置关系以及悬架定位参数变化规律。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的车架及悬架系统细节示意图；

图3为本实用新型的滚筒安装细节示意图；

附图标记说明：1.试验平台基座；2.变频电机；3.联轴器；4.转速转矩传感器；5.万向节；6.下摆臂；7.上摆臂；8.电动轮；9.空气弹簧；10.水平承重板；11.加重块；12.滚筒；13.支架；14.滑台；15.滑槽；16.车架；17.减振器；18.T形铰；19.转向节；20.外筒；21.内筒；22.高度传感器；23.检测筒；24.滚筒转轴；25.压力传感器；26.滑块；27.端板；28.滑轨；29.支撑板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1到附图3对本实用新型的最优实施例做详细说明：一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，包括试验平台基座1，以及设置在基座上的变频电机2，所述变频电机2转子通过联轴器3连接转速转矩传感器4，所述转速转矩传感器4远离联轴器3的一端安装有万向节5，所述万向节5与滚筒转轴24连接，滚筒转轴24上安装有滚筒12，滚筒转轴24的两端通过轴承安装有端板27，两个所述端板27上均设置有滑块26，所述滑块26与支撑板29上的滑轨28配合，使得滚筒12能够基于滑块26和滑轨28的配合上下移动，所述支撑板29竖直安装在试验平台基座1上，且所述滚筒转轴24贯穿其中一个支撑板29与所述万向节5相连，并且贯穿孔直径大于滚筒转轴24；所述两个端板27相互靠近的一端安装有检测筒23，检测筒23套装在滚筒转轴24上并与滚筒12和滚筒转轴24之间保留间隙，避免其妨碍滚筒转轴24以及滚筒12的旋转，所述检测筒23安装在所述支座上，支座底部与试验平台基座1之间安装有压力传感器25；

所述试验平台基座1上安装有竖直向上的支架13，所述支架13上设置有竖直向上的滑台14，车架16通过滑槽15安装在滑台14上，使得车架16整体能够沿滑台14的长度方向上来回移动，所述车架16上转动安装有上摆臂7和下摆臂6，所述上摆臂7和下摆臂6之间且远离车架16的一端安装有转向节19，所述转向节19能够以上摆臂7和下摆臂6远离车架16一端的连线为轴线水平旋转；并在所述转向节19上转动安装有伸缩装置的一端，使得伸缩装置不妨碍转向节19的水平旋转；所述伸缩装置的另一端转动安装在车架16上，所述转向节19上安装有集成轮毂电机和轮胎的电动轮8；且所述电动轮8能够与所述滚筒12接触，从而使得能够通过伸缩装置的伸缩来调整电动轮8的转向动作，实现电动轮8的转向模拟；

所述支架13的顶部设置有用于放置加重块11的水平承重板10，所述水平承重板10与上摆臂7之间安装有空气弹簧9，所述下摆臂6与车架16之间安装有减振器17，参见图2所述，减振器17安装于车架16的一端靠近水平承重板10；使得整个减振器17呈图2所示的倾斜安装状态。

所述滚筒12圆弧面为可更换式鼓面，使得可以更换不同的滚筒12鼓面来达到模拟不同道路激励的目的。上述提到滚筒12圆弧面为可更换式鼓面，其可更换式鼓面可以参照以下装配关系进行设计，所述滚筒12包括两个端面，以及连接两个端面的所述鼓面，根据上述可知鼓面即为滚筒12的圆弧面，其所述鼓面与所述两个端面可拆卸连接，从而能够实现其鼓面的可更换；且为方便更换不同的鼓面，也可以在所述鼓面的两端设置圆环，使得鼓面与两个圆环装配后形成筒状结构，两个圆环与两个端面分别通过可拆卸的方式安装，例如螺栓、卡扣等。

所述车架16上安装有高度传感器22的一端，高度传感器22的另一端安装在下摆臂6上，用于检测悬架动行程；所述悬架由上摆臂7、下摆臂6、转向节19、T形铰18、空气弹簧9、减振器17等组成。

所述车架16上安装有加速度传感器；用于测试车架垂向加速度。

所述伸缩装置可以采用电动推杆，即电动推杆杆头通过轴承转动安装在转向节19上，使得转向节19能够水平旋转，所述电动推杆的底座转动安装在车架16上，使得电动推杆能够跟随上摆臂7和下摆臂6跳动；通过电动推杆的伸缩带动转向节19的旋转角度，从而实现了电动轮8的转向；当然本实用新型也可以采用如图2所示结构，具体的为，所述伸缩装置包括两段内筒21和一段外筒20，外筒20套装在两段内筒21上，并且外筒20与两段内筒21之间螺纹配合，其中一个内筒21远离外筒20的一端通过轴承安装在转向节19上，使得外筒20不妨碍转向节19的水平旋转；另一个外筒20远离内筒21的一端转动安装在车架16上，使得整个伸缩装置能够跟随上摆臂7和下摆臂6跳动。通过调节内筒21伸入外筒20的距离，来调节转向节19的角度，从而实现了电动轮8的转向。

上述电动推杆能够跟随上摆臂7和下摆臂6跳动以及整个伸缩装置能够跟随上摆臂7和下摆臂6跳动，其原理如下所述：

当启动变频电机2后，变频电机2带动滚筒12旋转，使得与滚筒12圆弧面接触的电动轮8跟随滚筒12旋转，电动轮8在旋转过程中会出现跳动，导致上摆臂7和下摆臂6也会跟随电动轮8跳动，进而使得整个伸缩装置跟随上摆臂7和下摆臂6跳动；由此可知伸缩装置转动安装在车架13上是为了满足整个伸缩装置能够跟随上摆臂7和下摆臂6跳动。

如图2所示，所述上摆臂7通过轴承套装在T形铰18的两端，T形铰18的第三端通过轴承安装在转向节19的上部；所述下摆臂6通过轴承套装在T形铰18上，T形铰18的第三端通过轴承安装在转向节19的下部。

所述上摆臂7和下摆臂6可以通过轴承转动套装在轴上，轴安装在设置于车架16上的双耳座上。

伸缩装置在车架16上的安装也可以参照上摆臂7和下摆臂6的安装方式进行安装。

利用本实用新型实验台的动力性能内容如下：

当进行电动轮8动力性试验时，动力从变频电机2经联轴器3、转速转矩传感器4、滚筒12，最终传递至电动轮8，并通过计算机控制变频电机2的转矩和转速，以模拟电动轮8的负载变化情况。

当进行电动轮8制动能量回收试验时，接通电动轮8电源，启动变频电机2，使得滚筒12带动电动轮8转动，当电动轮8达到一定转速时，切断电动轮8电源，利用再生制动控制策略对再生制动进行控制，同时测量再生制动能量。

当进行悬架系统动力学性能试验时，安装好试验台后，通过变频电机2和更换滚筒12鼓面对实际路面状况的激励信号进行模拟，改变质量大小和数量对车架16质量进行调节，利用加速度传感器、高度传感器22和压力传感器25对车架垂向加速度、悬架动行程和电动轮8动载荷进行测试并生成信号传递给上位机，通过相应的半主动或主动悬架控制策略产生可调阻尼力以及调整电动轮8内置悬置刚度或阻尼特性，以达到优化悬架系统动力学性能的目的。

通过调节伸缩装置，改变电动轮8的转向角度，模拟不同转角情况下，电动轮8的驱动或制动特性以及悬架系统动力学性能。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：包括试验平台基座(1)，以及设置在基座上的变频电机(2)，所述变频电机(2)转子通过联轴器(3)连接转速转矩传感器(4)，所述转速转矩传感器(4)远离联轴器(3)的一端安装有万向节(5)，所述万向节(5)与滚筒转轴(24)连接，滚筒转轴(24)上安装有滚筒(12)，滚筒转轴(24)的两端通过轴承安装有端板(27)，两个所述端板(27)上均设置有滑块(26)，所述滑块(26)与支撑板(29)上的滑轨(28)配合，使得滚筒(12)能够基于滑块(26)和滑轨(28)的配合上下移动，所述支撑板(29)竖直安装在试验平台基座(1)上，且所述滚筒转轴(24)贯穿其中一个支撑板(29)与所述万向节(5)相连，并且贯穿孔直径大于滚筒转轴(24)；两个所述端板(27)相互靠近的一端安装有检测筒(23)，检测筒(23)套装在滚筒转轴(24)上并与滚筒(12)和滚筒转轴(24)之间保留间隙，所述检测筒(23)安装在支座上，支座底部与试验平台基座(1)之间安装有压力传感器(25)；

所述试验平台基座(1)上安装有竖直向上的支架(13)，所述支架(13)上设置有竖直向上的滑台(14)，车架(16)通过滑槽(15)安装在滑台(14)上，使得车架(16)整体能够沿滑台(14)的长度方向上来回移动，所述车架(16)上转动安装有上摆臂(7)和下摆臂(6)，所述上摆臂(7)和下摆臂(6)之间且远离车架(16)的一端安装有转向节(19)，所述转向节(19)能够以上摆臂(7)和下摆臂(6)远离车架(16)一端的连线为轴线水平旋转；并在所述转向节(19)上转动安装有伸缩装置的一端，使得转向节(19)能够水平旋转，所述伸缩装置的另一端转动安装在车架(16)上；所述转向节(19)上安装有集成轮毂电机和轮胎的电动轮(8)；且所述电动轮(8)能够与所述滚筒(12)圆弧面接触；

所述支架(13)的顶部设置有用于放置加重块(11)的水平承重板(10)，所述水平承重板(10)与上摆臂(7)之间安装有空气弹簧(9)；所述下摆臂(6)与车架(16)之间安装有减振器(17)，减振器(17)安装于车架(16)的一端靠近水平承重板(10)；

所述滚筒(12)圆弧面为可更换式鼓面；

所述车架(16)上安装有高度传感器(22)的一端，高度传感器(22)的另一端安装在下摆臂(6)，用于检测悬架动行程。

2.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述车架(16)上安装有加速度传感器；用于测试车架(16)垂向加速度。

3.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述伸缩装置采用电动推杆，即电动推杆杆头通过轴承转动安装在转向节(19)上，使得转向节(19)能够水平旋转，所述电动推杆的底座转动安装在车架(16)上。

4.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述伸缩装置包括两段内筒(21)和一段外筒(20)，外筒(20)套装在两段内筒(21)上，并且外筒(20)与两段内筒(21)之间螺纹配合，其中一个内筒(21)远离外筒(20)的一端通过轴承安装在转向节(19)上，使得转向节(19)能够水平旋转，另一个外筒(20)远离内筒(21)的一端转动安装在车架(16)上。

5.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述上摆臂(7)通过轴承套装在T形铰(18)的两端，T形铰(18)的第三端通过轴承安装在转向节(19)的上部；所述下摆臂(6)通过轴承套装在T形铰(18)上，T形铰(18)的第三端通过轴承安装在转向节(19)的下部。

6.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述上摆臂(7)和下摆臂(6)通过轴承转动套装在轴上，轴安装在设置于车架(16)上的双耳座上。

7.根据权利要求1所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述滚筒(12)包括两个端面，以及连接两个端面的所述鼓面，所述鼓面与所述两个端面可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的一种电动轮及悬架系统动力学性能试验平台，其特征在于：所述鼓面的两端设置圆环，使得鼓面与两个圆环装配后形成筒状结构，两个圆环与两个端面分别通过可拆卸的方式安装。

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