[發明專利]乘用車電控轉向系統模擬試驗臺

有效

• 申請號: 201711139016.0
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107907353B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 宗長富;王珺旸;鄭宏宇;楊碩;周健
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01M17/06
• 分類號: G01M17/06
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

一種乘用車電控轉向系統模擬試驗臺，其特征在于：包括帶有車輪的完整EPS轉向系統和完整的前懸架系統，實時仿真平臺，工控機，可動轉向柱夾具總成，兩個車輪驅動機構，兩個垂直加載機構，兩個滾球式承載裝置，兩個能量傳遞及消耗裝置，兩個龍門夾具，兩個第一底部支架和兩個第二底部支架，其中兩個滾球式承載裝置分別位于車輪下方，承受垂直載荷的同時，可以通過車輪和滾球之間的滾動和摩擦模擬現實中滾動的輪胎和路面的作用過程，從而模擬轉向阻力?？蓜愚D向柱夾具總成可以調節轉向柱的固定位置和角度，從而更大限度地對實車轉向系統進行還原，本乘用車電控轉向系統模擬試驗臺是一個對乘用車的電控轉向系統測試和開發的良好平臺。

技術領域

本發明涉及汽車領域，特別是涉及一種乘用車的電控轉向系統模擬試驗臺。

背景技術

以電動助力轉向(ElectricPowerSteering，EPS)，線控轉向(Steer-By-Wire，SBW)等為代表的電控轉向系統近些年發展迅猛，成為汽車行業的研究熱點，相對于傳統的液壓助力轉向(HydraulicPowerSteering，HPS)，電控轉向系統具有節省空間，環境友好，易于集成控制，節省能源等優勢。然而，對于電控轉向系統的研究，硬件在環試驗是必不可少的一部分，相對于實車試驗，硬件在環試驗具有不受天氣等環境影響，安全性高，成本低，節省人力物力等優勢，十分適合電控轉向系統的初期開發和控制策略驗證等試驗，故而硬件在環試驗臺的開發成為了汽車工業的熱點之一。

阻力模擬加載部分是整個試驗臺最為核心的部分，基本決定了試驗臺的模擬精度，同時轉向試驗臺也可根據其進行分類。目前，加載機構可分為以下幾種：彈簧加載機構結構簡單，成本低廉，可靠性強，但由于彈簧的彈性系數難以改變，故能模擬的工況較少，且精度較差。磁粉制動器加載系統加載原理是通過改變傳輸給磁粉制動器的電壓信號改變其制動力，從而為轉向齒條提供阻力。由于磁粉制動器制動力與電流近似成線性關系，故控制簡單，此外其運轉平穩，噪聲小，響應也快。但其缺點在于磁粉易受潮和受溫度影響，導致其性能不穩定，故常出現控制不靈和控制失誤，此外還需要傳動機構將齒條平動轉化為轉動。伺服液壓加載系統和伺服電機加載系統可控性強，可以對各種復雜工況進行模擬，故許多試驗臺都采用此種加載方式，但是液壓加載系統維護成本高，對環境不友好，電機加載系統常配合各種減速傳動機構，此外，采用此種加載系統常去除前懸架和轉向車輪等裝置，只保留轉向器部分，以仿真軟件的整車模型為基礎，提供不同工況的阻力信號，從而驅動液壓缸或電機，這對真實工況的模擬均是不利的，因為現實情況是路面通過車輪來反應轉向阻力，故其仿真結果與實車上的真實轉向過程有一定差距。千斤頂加載機構保留了車輪和前懸架系統，通過千斤頂推動頂部有摩擦涂料的下平臺直接加載于輪胎，由于保留了懸架和車輪，其真實性和直觀性較強，但是由于車輪不能轉動，這種實驗平臺只能對原地轉向工況有較高的模擬精度，無法研究隨車速變化的行駛工況，局限性較大。

此外，考慮到轉向系統的固定角度和位置也對仿真精度有影響，為了盡可能縮小試驗臺試驗與實車試驗的差距，轉向系統的固定角度和位置也應當與實車情況相近，因此易于調整，可靠的試驗臺夾具也是轉向試驗臺研究的一部分。

目前國內對轉向試驗臺已經有一定研究，但由于我國在伺服電機，伺服液壓系統等領域在國際上并不處于領先地位，且汽車工業起步晚，故在此領域仍處于起步階段。授權公告號CN101393081B開發的電動助力轉向試驗臺的加載裝置分為兩部分，左側由電動缸連接齒條進行加載，右側類似千斤頂加載機構，保留了懸架部分和右前輪，由絲杠對轉向控制臂自上而下加載，左側的電動缸用于實現變載荷加載，右側用于模擬原地轉向工況。授權公告號CN101750217B開發的汽車多工況模擬轉向試驗臺采用交流伺服電機配合減速機和聯軸器對齒條進行加載，在轉向柱處使用了摩擦聯軸器進行連接，保護轉矩傳感器。授權公告號CN103792098開發的汽車電動助力轉向系統綜合性能試驗臺，包括旋轉臺，P/R-EPS(Pinion/Rack?Electric?Power?Steering)輸出加載裝置，電氣控制部分等，能夠對多種EPS進行測試。

發明內容