專利名稱：硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)試、驗(yàn)證汽車的ABS、 ASR系統(tǒng)以及自動(dòng)變速箱工作過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，尤其是一種硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前，電子控制技術(shù)在汽車中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，各種新型的汽車電子控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如ABS、 ASR和自動(dòng)變速箱等。為了在教學(xué)過(guò)程中講解ABS、 ASR和自動(dòng)變速箱的工作原理和工作過(guò)程以及驗(yàn)證自行開(kāi)發(fā)的ABS、 ASR和自動(dòng)變速箱的性能，實(shí)驗(yàn)臺(tái)是必不可少的測(cè)試裝備。
近年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了多種用于測(cè)試分析ABS、 ASR系統(tǒng)和自動(dòng)變速箱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。根據(jù)用途這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)可分為兩類 一類是用于科研的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要是為了開(kāi)發(fā)某個(gè)系統(tǒng)建立的，往往價(jià)格比較昂貴；另一類是用于教學(xué)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要是介紹某個(gè)部件的運(yùn)行特性，性能往往比較簡(jiǎn)單，價(jià)格也比較便宜。根據(jù)其實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)臺(tái)也可分為兩類 一類是傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)， 一般用于疲勞實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)變速箱的開(kāi)發(fā)，價(jià)格昂貴；另一類是制動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要用于測(cè)試ABS等制動(dòng)裝置的性能。
現(xiàn)有的這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要存在以下問(wèn)題實(shí)驗(yàn)臺(tái)釆用實(shí)物方式，價(jià)格昂貴，例如僅用以加載的電渦流測(cè)功機(jī)就要至少花費(fèi)十幾萬(wàn)元人民幣；不能綜合仿真?zhèn)鲃?dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)，而現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢(shì)是將驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)綜合控制以提高整車的性能，如ASR工作過(guò)程中就要對(duì)ABS制動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制；另外，科研實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本不能用于教學(xué)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的傳動(dòng)、制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)不能綜合仿真?zhèn)鲃?dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)、價(jià)格昂貴而且不能同時(shí)適用于教學(xué)和科研的問(wèn)題。
由于進(jìn)行傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)和制動(dòng)實(shí)驗(yàn)需要模擬行駛阻力的加載裝置，為了降低成本，本實(shí)用新型未采用與發(fā)動(dòng)機(jī)功率相匹配的大功率加載裝置，而采用了小功率的模擬加載裝置。由于自動(dòng)變速箱工作時(shí)需要根據(jù)油門開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等參數(shù)選擇相應(yīng)的檔位，因此為測(cè)試分析自動(dòng)變速箱，除配備了可控制動(dòng)部件作為加載裝置外，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)還配有模擬發(fā)動(dòng)機(jī)特性的動(dòng)力源即本實(shí)用新型的變頻電機(jī)，并且該動(dòng)力源的輸出功率與模擬加載
功率成適當(dāng)比例。另外，在測(cè)試ABS、 ASR時(shí)，往往需要測(cè)試其在不同路
面情況下的工作情況，為此本實(shí)驗(yàn)臺(tái)含有模擬路面附著特性的裝置即可控力傳動(dòng)部件。
基于以上幾點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分和實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)
部分包括PC機(jī)、接口卡，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分中，所述車輪上均設(shè)有ABS制動(dòng)系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過(guò)可控力傳動(dòng)部件連接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動(dòng)部件，所述機(jī)械系統(tǒng)部分還包括加速踏板、剎車踏板、變頻電機(jī)以及變速箱，所述變速箱的輸出軸與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電機(jī)；所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分還包括CAN卡、變頻器、力控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器，所述變頻器與所述變頻電機(jī)電連接，所述力控制器與所述可控力傳動(dòng)部件和所述可控制動(dòng)部件電連接，所述旋轉(zhuǎn)軸均設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述變頻電機(jī)的電機(jī)軸和所述飛輪上也設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述加速踏板和剎車踏板連設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻器、所述力控制器、所述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡與PC機(jī)電連接，所述PC機(jī)與CAN卡電連接。
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)中用于測(cè)試分析的變速箱、車輪及車輪的制動(dòng)系統(tǒng)(即ABS制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械部分)為實(shí)物，其余為仿真部件。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用飛輪模擬汽車系統(tǒng)的慣性，把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，飛輪的慣量與實(shí)車慣量成比例縮?。焕每煽刂苿?dòng)部件模擬行駛阻力；利用可控力傳動(dòng)部件模擬不同路面的地面附著力；利用變頻電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)；可控制動(dòng)部件、可控力傳動(dòng)部件由力控制器驅(qū)動(dòng)，變頻電機(jī)由可以進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制的變頻器驅(qū)動(dòng)。力控制器和變頻器的指令由PC機(jī)利用硬件在回路技術(shù)發(fā)出。本實(shí)用新型中的各部件最大輸出能力根據(jù)所模擬的車輛質(zhì)量進(jìn)行了相應(yīng)地縮小計(jì)算，這樣可以降低實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制造成本，同時(shí)實(shí)驗(yàn)效果也較精確。
此外，PC機(jī)的顯示器可以顯示采集到的各種信息以及ABS、 ASR、自動(dòng)變速箱ECU'通過(guò)CAN總線發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，使ABS、 ASR以及自動(dòng)變速箱系統(tǒng)的工作過(guò)程清晰的展示出來(lái)，有利于進(jìn)行教學(xué)。
采用以上的結(jié)構(gòu)，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)既可以模擬傳動(dòng)又可以模擬制動(dòng)的特性，能夠測(cè)試分析ABS、 ASR和自動(dòng)變速箱的控制系統(tǒng)，還能作為駕駛手動(dòng)、自動(dòng)檔車輛的駕駛模擬器，符合現(xiàn)代汽車將傳動(dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)綜合控制來(lái)提高整車性能的發(fā)展趨勢(shì)；并且，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既不費(fèi)油，又比較直觀，降低了汽車實(shí)驗(yàn)費(fèi)用開(kāi)支，既適用于教學(xué)也可以適用于科研，能夠達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。
以下結(jié)合附圖和本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明

圖1是硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)的示意框圖2是硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)的局部示意圖3是硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣系統(tǒng)的示意框圖。
圖2中，1.變速箱輸入軸，2.變速箱輸出軸，3.車輪軸，4.飛輪軸。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的附圖1示出了硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該機(jī)械系統(tǒng)模擬并且具有了通常汽車的基本的功能和配置，能夠順利完成汽車在傳動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程的控制功能。結(jié)合圖2，可以看出本實(shí)用新型的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分中含有車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述車輪設(shè)有剎車制動(dòng)系統(tǒng)，即ABS系統(tǒng)，所述車輪上有車輪軸3，所述飛輪中有飛輪軸4，所述飛輪軸連接有可控制動(dòng)部件，所述車輪軸3與所述飛輪軸4通過(guò)所述可控力傳動(dòng)部件連接在一起，所述機(jī)械系統(tǒng)部分還包括加速踏板(未示出)、剎車踏板(未示出)、離合踏板(未示出)、變頻電機(jī)、變速箱以及各旋轉(zhuǎn)軸，所述變速箱設(shè)有變速箱輸入軸1和變速箱輸出軸2，所述變速箱輸出軸2連接有所述車輪的車輪軸，所述變速箱輸入軸1連接有所述變頻電機(jī)。
另外，該機(jī)械系統(tǒng)中的可控制動(dòng)部件可以選用電磁制動(dòng)器，還可以進(jìn)一步選擇為電磁粉末制動(dòng)器即磁粉制動(dòng)器，該可控制動(dòng)部件可以模擬車輛行駛過(guò)程中的行駛阻力，通過(guò)接受PC機(jī)的力控制器輸出的控制電流來(lái)控制制動(dòng)力的大小。其中的飛輪用來(lái)模擬車輛慣性，來(lái)模擬汽車自身的質(zhì)量與載重量，將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，飛輪的旋轉(zhuǎn)速度即為車速。通常情況下飛輪速度與車輪速度是一致的。如果發(fā)生滑轉(zhuǎn)或剎車抱死，則二者速度不一致?？煽亓鲃?dòng)部件連接車輪與飛輪，該部件可控制所傳遞力的最大值，以模擬不同路面情況下的附著力?？煽亓鲃?dòng)部件選擇使用磁粉離合器，力控制器根據(jù)PC機(jī)的指令控制磁粉離合器的電流以控制傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，控制對(duì)車輪的力，以模擬不同的路面摩擦力。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由變頻調(diào)速電機(jī)(即變頻電機(jī))模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，所述變頻電機(jī)與電源連接，與實(shí)物變速箱結(jié)合模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用半實(shí)物結(jié)構(gòu)，其機(jī)械系統(tǒng)中用于測(cè)試分析的變速箱、車
輪及車輪的制動(dòng)系統(tǒng)(即ABS制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械部分)為實(shí)物，其中含有制動(dòng)盤(pán)和與制動(dòng)盤(pán)相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)鉗，用來(lái)進(jìn)行模擬汽車的制動(dòng)；其余為仿真部件。
同時(shí)在本實(shí)用新型的實(shí)施中，各部件最大輸出能力應(yīng)根據(jù)所模擬的車輛質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)地縮小計(jì)算，這樣可以降低實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制造成本和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的價(jià)格，同時(shí)實(shí)驗(yàn)效果也較精確。
所述變速箱可以為手動(dòng)變速箱，也可以為各種類型的自動(dòng)變速箱。另外，在采用手動(dòng)變速箱或電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱的情況下，為便于描述，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中將離合器部件看作是本實(shí)用新型所述變速箱的一部分，離合器部件與變速箱的連接方式采用公知技術(shù)，因此在附圖1中未示出變速箱以外的部件。本實(shí)用新型的附圖3示出了硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)該圖可以看出
實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、接口卡，還包括CAN卡、變頻器、力控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器，變頻器與變頻電機(jī)電連接，力
控制器與可^!力傳動(dòng)部件和可控制動(dòng)部件電連接，旋轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有轉(zhuǎn)速傳
感器，變頻電機(jī)的電機(jī)軸和飛輪上也設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，加速踏板、離合踏板和剎車踏板設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻器、所述力控制器、所
述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡與PC機(jī)電連接，并且PC機(jī)與CAN卡電連接。機(jī)械部分中的變速箱可以為自動(dòng)變速箱，其中含有自動(dòng)變速箱ECU (未示出)，也可以為手動(dòng)變速箱。
另外，由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)與ASRECU、 ABSECU (ECU指汽車專用微機(jī)控制器)和自動(dòng)變速箱ECU相對(duì)獨(dú)立，因此本實(shí)用新型可以通過(guò)以下連接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)由CAN卡連接ABS ECU、 ASRECU和自動(dòng)變速箱ECU中的任意一個(gè)以上部件，并且將實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速傳感器和位置傳感器與CAN卡所連接的ABS ECU、 ASR ECU和自動(dòng)變速箱ECU直接相連接，以傳送傳感器數(shù)據(jù)。所述ABSECU、 ASRECU和自動(dòng)變速箱ECU可以是現(xiàn)有技術(shù)中通用的產(chǎn)品(或部件)，也可以是自主研制開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品(或部件)，這樣，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以配合科研開(kāi)發(fā)，快速實(shí)驗(yàn)并且反饋上述ECU的性能，達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。所述ASR ECU系統(tǒng)一般包含有所述ABS ECU部分。所述自動(dòng)變速箱ECU經(jīng)由CAN卡與PC機(jī)電連接。ABSECU、 ASRECU
和自動(dòng)變速箱ECU經(jīng)由CAN卡相互電連接。
本實(shí)用新型的保護(hù)范圍涵蓋采用上述ASRECU、 ABS ECU和自動(dòng)變速箱ECU中的任意一個(gè)以上產(chǎn)品或部件與本實(shí)驗(yàn)臺(tái)接合在一起的產(chǎn)品。不論是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)與其中的一個(gè)還是全部三個(gè)或是其中的任意兩個(gè)結(jié)合，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
圖3所示的實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分中，以PC機(jī)作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的中控單元,該P(yáng)C機(jī)可以經(jīng)由接口卡實(shí)時(shí)接收各旋轉(zhuǎn)軸、飛輪和電機(jī)軸和各踏板位置傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，使用PC機(jī)帶有的顯示器(附圖中未示出)，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)傳來(lái)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示狀態(tài)和控制參數(shù)，并能根據(jù)采集的狀態(tài)參數(shù)和預(yù)先在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中預(yù)置的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性曲線、行駛阻力特性曲線、設(shè)定的路面情況等的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并給力控制器和變頻器發(fā)出指令。
各轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器也與ABS ECU、 ASR ECU和自動(dòng)變速箱ECU直接相連接。由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)在包括變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)軸均安裝了轉(zhuǎn)速傳感器，因此能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)車速和各車輪的速度，當(dāng)車速和各車輪中的任意一個(gè)或一個(gè)以上的車輪速度不一致時(shí)，ASRECU自動(dòng)啟動(dòng)。其中變頻器，經(jīng)由接口卡接受PC機(jī)按照當(dāng)時(shí)踏板位置、電機(jī)軸轉(zhuǎn)速以及被測(cè)試的ASR ECU發(fā)出的指令等信息計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)矩控制指令，可以控制由圖1中的變頻電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力。本實(shí)用新型的變頻器采用帶轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器，從而順利進(jìn)行上述運(yùn)行。在踩加速踏板的情況下，PC機(jī)按照當(dāng)時(shí)加速踏板的信號(hào)和當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩給變頻器，由變頻器控制變頻電機(jī)以仿真發(fā)動(dòng)機(jī)特性。
由于本實(shí)用新型采用的是變頻調(diào)速電機(jī)，該變頻電機(jī)經(jīng)由變頻器和接口卡連接到PC機(jī)，經(jīng)PC機(jī)的指令控制，則可實(shí)現(xiàn)智能地控制變頻調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)控制由圖1中的變頻電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力。其中力控制器，根據(jù)PC機(jī)發(fā)出的指令控制可控力傳動(dòng)部件和可控制動(dòng)部件；其中轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器經(jīng)由接口卡與PC機(jī)相連接并且傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器也連接至ABSECU、 ASR ECU和自動(dòng)變速箱ECU，以傳送數(shù)據(jù)。
下面描述本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施例，以使更清楚地示出本實(shí)用新型的各種具體功能。
自動(dòng)變速箱測(cè)試的實(shí)施例
由于自動(dòng)變速箱ECU與本實(shí)驗(yàn)臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，進(jìn)行自動(dòng)變速箱測(cè)試，首先將自動(dòng)變速箱ECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時(shí)，電
機(jī)軸轉(zhuǎn)速傳感器、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器等信號(hào)直接與自動(dòng)變速箱的ECU相連接。自動(dòng)變速箱與自動(dòng)變速箱ECU相連接。其中該實(shí)驗(yàn)臺(tái)中各傳感器的信號(hào)已經(jīng)接到PC機(jī)中，PC機(jī)與自動(dòng)變速箱ECU之間可以通過(guò)CAN卡通信。
PC機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力特性得出變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)行駛阻力特性自動(dòng)得出力控制器的輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)可控制動(dòng)部件進(jìn)行控制，模擬不同的阻力。在本實(shí)用新型中的變速箱采用自動(dòng)變速箱時(shí)，
9在PC機(jī)模擬控制的行駛路況發(fā)生變化時(shí)如上坡，或駕駛?cè)瞬扔烷T踏板時(shí)，所述自動(dòng)變速箱ECU可以根據(jù)油門踏板位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等信號(hào)進(jìn)行檔位判斷并控制自動(dòng)變速箱進(jìn)行換檔。同時(shí)PC機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)速曲線，直觀演示換檔時(shí)機(jī)、換檔過(guò)程。也可以采用手動(dòng)變速箱作為手動(dòng)檔汽
車的駕駛模擬器，通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)PC機(jī)操作設(shè)置不同的情況，觀看學(xué)員的駕
駛表現(xiàn)，尤其是換檔表現(xiàn)。
同時(shí)PC機(jī)可以根據(jù)傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)速曲線，直觀演示
換檔時(shí)機(jī)、換檔過(guò)程。
此外還可以通過(guò)PC機(jī)附帶的鼠標(biāo)(附圖中未示出)對(duì)PC機(jī)操作，設(shè)
置如坡道角度等參數(shù)，對(duì)自動(dòng)變速箱在不同道路情況下的換檔特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)預(yù)置了發(fā)動(dòng)機(jī)特性和阻力特性，可以直觀顯示汽車?yán)碚撝械尿?qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖和動(dòng)力特性圖，輔助該部分內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)
臺(tái)PC機(jī)可以經(jīng)由網(wǎng)卡連接到局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)。ABS系統(tǒng)的實(shí)施例
由于ABS ECU與本實(shí)驗(yàn)臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，進(jìn)行ABS系統(tǒng)測(cè)試，首先將ABSECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時(shí)，剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)直接連接到ABS ECU中。ASB制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分與該ABS ECU部分直接相連接。
然后，踩下實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的剎車踏板，裝車輪上的制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)鉗夾緊制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行作用，制動(dòng)系統(tǒng)起作用，車輪和飛輪開(kāi)始減速，逐漸地，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力大于可控力傳動(dòng)模擬的地面附著力時(shí)，車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，飛輪轉(zhuǎn)速不為零而車輪轉(zhuǎn)速為零。由于在各旋轉(zhuǎn)軸上都安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，并且將剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)分成兩路同時(shí)給PC機(jī)和ABS ECU。因此在踩剎車踏板時(shí)，ABSECU能夠通過(guò)安裝在剎車踏板下的傳感器傳來(lái)的剎車數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)到本實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了剎車操作，并且能夠檢測(cè)到任一車輪轉(zhuǎn)速接近為0的時(shí)刻，在此情況下經(jīng)過(guò)ABSECU的分析，ABS系統(tǒng)自行啟動(dòng)，這樣，在車輪上的制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)鉗相對(duì)速度接近零時(shí)，制動(dòng)鉗開(kāi)始放松，制動(dòng)盤(pán)又開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，然后制動(dòng)鉗再次夾緊制動(dòng)盤(pán)，經(jīng)過(guò)制動(dòng)一放松一再制動(dòng)這樣多次反復(fù)，使車輪的速度逐漸下降，提高了車輛運(yùn)行的安全性。
由于在旋轉(zhuǎn)軸上安裝的轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)給PC機(jī)，在制動(dòng)過(guò)程中，PC機(jī)根據(jù)各傳感器的信息計(jì)算制動(dòng)時(shí)間和實(shí)時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)速，則可以得
出制動(dòng)距離并顯示出來(lái)，直觀的展示ABS的工作過(guò)程和性能，有利于進(jìn)行教學(xué)展示。PC機(jī)可以根據(jù)阻力特性曲線和采集到的飛輪轉(zhuǎn)速計(jì)算出行駛阻力，由于路面系數(shù)由可控力傳動(dòng)部件模擬，通過(guò)在PC機(jī)中選擇不同的路面，PC機(jī)自動(dòng)計(jì)算出路面的最大附著力，并通過(guò)力控制器控制可控力傳動(dòng)部件所能傳動(dòng)的最大轉(zhuǎn)矩即可測(cè)試在不同路面情況下ABS的工作情況。由于是在PC機(jī)和ABS ECU共同作用下進(jìn)行的ABS系統(tǒng)模擬，因此可以設(shè)置不同的初始速度以及不同的慣性質(zhì)量，能夠模擬測(cè)試汽車在該條件下制動(dòng)時(shí)ABS的工作情況；另夕卜，通過(guò)改變飛輪的質(zhì)量，也能夠模擬測(cè)試不同慣性質(zhì)量的汽車制動(dòng)時(shí)ABS系統(tǒng)的工作情況。
在本實(shí)用新型應(yīng)用于教學(xué)的情況下，如上所述，將車輪轉(zhuǎn)速傳感器各踏板位置傳感器與被分析測(cè)試的現(xiàn)有ABS ECU如上所述進(jìn)行連接，并將CAN卡與ABS ECU連接，即可完成上述的ABS系統(tǒng)工作過(guò)程的演示。
在將本實(shí)用新型應(yīng)用于科研開(kāi)發(fā)的情況下，可以在實(shí)驗(yàn)臺(tái)之外設(shè)計(jì)安裝好相關(guān)的技術(shù)構(gòu)成部分，含軟硬件部分，然后放置到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，即將車輪轉(zhuǎn)速傳感器各踏板位置傳感器與被分析測(cè)試的現(xiàn)有ABS ECU如上所述進(jìn)行連接，并將CAN卡與ABSECU連接，就可以檢測(cè)研發(fā)設(shè)計(jì)的效果，以利于快速反饋信息，以再次改進(jìn)，促進(jìn)研發(fā)工作的開(kāi)展。
ASR系統(tǒng)的實(shí)施例
由于ASR ECU與本實(shí)驗(yàn)臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，進(jìn)行ASR系統(tǒng)測(cè)試，首先將ASRECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時(shí)，各旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速傳感器、電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速傳感器直接與ASRECU相連接。在ASRECU包含ABS ECU的情況下，ASB制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分與該ABS ECU部分直接相連接。
由于汽車在加速時(shí)因車輪打滑而產(chǎn)生了側(cè)滑的情況下，ASR系統(tǒng)起作用。因此，需要操作者在PC機(jī)中設(shè)置適當(dāng)?shù)目刂齐娏鱽?lái)控制力控制器的最大傳遞轉(zhuǎn)矩，以使可控力傳動(dòng)部件模擬路面附著力的大小。在本實(shí)施例中，可控力傳動(dòng)部件選擇使用磁粉離合器，即力控制器根據(jù)PC機(jī)發(fā)出的指令控制磁粉離合器；當(dāng)然也可選擇皮帶傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等傳動(dòng)形式，通過(guò)控制壓力來(lái)控制所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小。
然后，實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬汽車啟動(dòng)或加速過(guò)程，當(dāng)磁粉離合器提供的路面附著力小于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的變頻電機(jī)輸出的力時(shí)，車輪開(kāi)始滑轉(zhuǎn)。車輪滑轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是車輪的轉(zhuǎn)速與車速不一致，由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)在包括變頻電機(jī)的電機(jī)軸的各旋轉(zhuǎn)軸安裝了轉(zhuǎn)速傳感器，因此能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)車速和各車輪的速度，
當(dāng)車速和各車輪中的任意一個(gè)或一個(gè)以上的車輪速度不一致時(shí)，ASRECU判斷為汽車滑轉(zhuǎn)，則自動(dòng)啟動(dòng)ASR系統(tǒng)，進(jìn)行安全保護(hù)。
ASR系統(tǒng)的運(yùn)行可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行。第一種方式是通過(guò)控制ABS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于ASR系統(tǒng)是ABS系統(tǒng)的頂層系統(tǒng)，含有ABS系統(tǒng)，也可以控制ABS系統(tǒng)，因此在ASR系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，也可以通過(guò)控制ABS系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行制動(dòng)，適當(dāng)降低車輪旋轉(zhuǎn)速度，維持車輛行駛方向的穩(wěn)定性，保持好的操控性及最適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)力，達(dá)到較好的行車安全。
ASR系統(tǒng)進(jìn)行工作運(yùn)行的第二種方式是通過(guò)改變模擬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩來(lái)進(jìn)行。計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)特性的PC機(jī)通過(guò)CAN總線與ASRECU通信，可以接受ASR系統(tǒng)發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令。根據(jù)事先輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線，與采集到的加速踏板位置數(shù)據(jù)、電機(jī)軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)以及被測(cè)試的ASR系統(tǒng)發(fā)出的指令等信息，PC機(jī)可以基于動(dòng)力特性計(jì)算出模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩值，以直流電壓方式或其它方式輸出相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)給變頻器，經(jīng)由變頻器控制變頻電機(jī)輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩。以此來(lái)改變模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到較好的行車安全。
即使在非對(duì)稱路面的情況下制動(dòng)時(shí)，由于本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集并不要求所有車輪的速度與車速不一致，因此只要一個(gè)以上車輪速度與車輪速度不一致，本實(shí)用新型的ASR系統(tǒng)就立即自行啟動(dòng)，所以本實(shí)用新型可以模擬非對(duì)稱路面制動(dòng)時(shí)ASR的工作情況。
在將本實(shí)用新型應(yīng)用于教學(xué)的情況下，ASR系統(tǒng)啟動(dòng)后，PC機(jī)根據(jù)各傳感器的信息實(shí)時(shí)顯示車輪輪速和飛輪模擬的車速的變化，展示ASR的工作過(guò)程和性能，從而清晰明了地展示ASR系統(tǒng)的工作過(guò)程。
在將本實(shí)用新型應(yīng)用于科研開(kāi)發(fā)的情況下，可以在實(shí)驗(yàn)臺(tái)之外設(shè)計(jì)安
1裝好ASRECU，含軟硬件部分，然后放置到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上即與傳感器傳感器直接連接，并且與CAN卡相連接，來(lái)檢測(cè)研發(fā)設(shè)計(jì)的效果，以利于快速反饋信息，以再次改進(jìn)，促進(jìn)研發(fā)工作的開(kāi)展。
根據(jù)圖3的虛線框部分可以看出，本實(shí)用新型中的上述ABS ECU、ASRECU和自動(dòng)變速箱ECU可以與實(shí)驗(yàn)臺(tái)其它部分相對(duì)獨(dú)立，上述ABSECU、 ASRECU和自動(dòng)變速箱ECU可以由技術(shù)開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)，放置在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)行改進(jìn)，另外，也可以使用在市場(chǎng)購(gòu)買的ABS ECU、ASR ECU和自動(dòng)變速箱ECU來(lái)驗(yàn)證其性能，而構(gòu)成驗(yàn)證ABS ECU、 ASRECU和自動(dòng)變速箱ECU的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這也是本實(shí)用新型作為硬件在回路的仿真方法的具體體現(xiàn)。
本實(shí)用新型可以廣泛用于教學(xué)和研發(fā)領(lǐng)域。
1權(quán)利要求1.一種硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分和實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、接口卡，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分中，所述車輪上均設(shè)有ABS制動(dòng)系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過(guò)可控力傳動(dòng)部件連接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動(dòng)部件，所述機(jī)械系統(tǒng)部分還包括加速踏板、剎車踏板、變頻電機(jī)以及變速箱，所述變速箱的輸出軸與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電機(jī)；所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分還包括CAN卡、變頻器、力控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器，所述變頻器與所述變頻電機(jī)電連接，所述力控制器與所述可控力傳動(dòng)部件和所述可控制動(dòng)部件電連接，所述旋轉(zhuǎn)軸均設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述變頻電機(jī)的電機(jī)軸和所述飛輪上也設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述加速踏板和剎車踏板設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻器、所述力控制器、所述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡與PC機(jī)電連接，所述PC機(jī)與CAN卡電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí) 驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述變速箱為自動(dòng)變速箱，所述自動(dòng)變速箱與自動(dòng)變 速箱ECU相連接，所述CAN卡與自動(dòng)變速箱ECU相連接，并且所述變頻 電機(jī)的電機(jī)軸和所述飛輪上設(shè)有的轉(zhuǎn)速傳感器及所述踏板位置傳感器也與 自動(dòng)變速箱ECU相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí) 驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述變速箱為手動(dòng)變速箱，所述機(jī)械系統(tǒng)還包括離合 踏板，所述離合踏板設(shè)有踏板位置傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模 擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述CAN卡與ABSECU相連接，ABS制動(dòng)系統(tǒng) 與所述ABSECU相連接，剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào) 以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器也與ABS ECU相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述CAN卡與ASRECU相連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速傳感器、所述車輪的轉(zhuǎn)速傳感器、飛輪的轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器、變頻電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速傳感器與ASRECU相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí) 驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述ABS制動(dòng)系統(tǒng)與ASRECU相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí) 驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述PC機(jī)經(jīng)由所述CAN卡與CAN網(wǎng)絡(luò)電連接，或 經(jīng)由網(wǎng)卡與局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí) 驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述可控制動(dòng)部件為電磁制動(dòng)器，所述可控力傳動(dòng)部 件為磁粉離合器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述電磁制動(dòng)器為磁粉制動(dòng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述變速箱和車輪為實(shí)物。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種硬件在回路半實(shí)物汽車傳動(dòng)-制動(dòng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分和實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述車輪上均設(shè)有ABS制動(dòng)系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過(guò)可控力傳動(dòng)部件連接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動(dòng)部件，所述機(jī)械系統(tǒng)部分還包括加速踏板、剎車踏板、離合踏板、變頻電機(jī)以及變速箱，所述變速箱的輸出軸與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電機(jī)；所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣系統(tǒng)部分包括PC機(jī)、接口卡，還包括CAN卡、踏板位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、力控制器、變頻器。
文檔編號(hào)G01M17/013GK201364241SQ20092000155
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者于京諾, 李洪斌, 品 王, 潞 陳 申請(qǐng)人:魯東大學(xué)