本發(fā)明涉及電動汽車的電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)控制器的性能測試技術領域，具體涉及一種汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術：

汽車電動助力轉向系統(tǒng)(Electric Power Steering System，簡稱EPS)作為輔助汽車轉向的一種裝置，因其具有節(jié)能、環(huán)保，且能提高汽車的操縱性和穩(wěn)定性等特點，成為動力轉向技術的發(fā)展方向。

控制器作為EPS的核心部件，它對汽車的安全行駛起到了重要的作用。因此控制器在出廠前必須經過嚴格的測試。

目前，國內對EPS控制器的測試主要包括三個方面：實車測試，對EPS的回正特性、機械特性等進行主觀判定；功能測試，對控制器的引腳信號、CAN通信功能等進行測試；性能測試，對控制器的助力特性進行臺架測試。

針對EPS控制器的性能測試，傳統(tǒng)的測試方法是：設置好EPS控制器的參數(shù)，給控制器上電，開始測試某一車速下的助力特性曲線；更改車速，再測試兩組其他車速下的助力特性曲線；若曲線走勢正確，則將測試的助力特性曲線通過截圖軟件保存在指定目錄下，否則查明原因。傳統(tǒng)的測試方法不僅效率低，而且容易出錯，測試成本也十分昂貴。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)及測試方法，該系統(tǒng)及方法的可明顯提高汽車EPS控制器助力特性測試的準確性和效率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明公開的一種汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)，其特征在于：它包括穩(wěn)壓電源、信號調理板、數(shù)據(jù)采集板卡、信號生成板卡、工控機、EPS控制器、轉向電機、上位機和電流傳感器；

所述工控機的上位機通信接口連接上位機的通信接口，工控機的信號生成板卡接線端連接信號生成板卡的信號輸入端，工控機的數(shù)據(jù)采集板卡接線端連接數(shù)據(jù)采集板卡的電流信號輸出端，信號生成板卡的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸出端連接信號調理板的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸入端，信號調理板電動助力轉向系統(tǒng)控制信號輸出端連接EPS控制器的控制信號輸入端，EPS控制器的PWM控制信號輸出端連接轉向電機的控制信號輸入端，穩(wěn)壓電源的供電端向轉向電機供電，轉向電機的電流檢測端口連接電流傳感器的信號輸入端，電流傳感器的信號輸出端連接信號調理板的原始電流信號輸入端，信號調理板的調理后電流信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集板卡的電流信號輸入端。

一種利用上述系統(tǒng)的汽車EPS控制器助力特性自動化測試方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：對汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)進行初始化，工控機從上位機中讀取預存的對應EPS控制器的控制器參數(shù)；

步驟2：工控機根據(jù)EPS控制器外接的故障顯示燈的狀態(tài)判斷EPS控制器有無故障，有故障則通過再次點火進行故障清除，無故障則進行后續(xù)測試；

步驟3：上位機對工控機進行配置，使信號生成板卡輸出EPS控制器正常工作所需的信號，該信號包括發(fā)動機轉速信號、車速信號、轉向電機扭矩主輔路信號和汽車點火信號，EPS控制器收到上述發(fā)動機轉速信號、車速信號、轉向電機扭矩主輔路信號和汽車點火信號后，對這些信號進行處理，向轉向電機輸出電機PWM控制信號和EPS故障燈信號，然后通過上位機改變EPS控制器內的轉向電機扭矩主輔路信號，使EPS控制器接收到一個變化的扭矩信號，此時工控機通過電流傳感器采集轉向電機的工作電流，并將采集的轉向電機工作電流傳輸給上位機；

步驟4：上位機通過控制工控機進行EPS控制器的最大轉向助力電流測試，當轉向電機輸入轉矩達到預設值后，EPS控制器控制轉向電機的電流不會隨轉向電機輸入轉矩的繼續(xù)增大而增大，上述預設值能使轉向電機的轉向助力電流能夠達到最大值，

此時的轉向電機電流即為最大轉向助力電流，在最大轉向助力電流測試中，轉向電機的輸入轉矩為扭矩傳感器主路信號輸入達到最大時所對應的轉矩值Tdmax；

進行最大轉向助力電流測試時，先給EPS控制器一個轉矩值Tdmax，然后將車速信號的頻率由零逐漸增大到120km/h所對應的車速方波信號的頻率為止，同時不斷采集轉向電機的電流信號，采集到的轉向電機電流信號即為不同車速下的最大轉向助力電流，然后在上位機中繪制出車速與轉向電機電流曲線圖，即最大轉向助力電流曲線；

步驟5：上位機通過控制工控機進行EPS控制器轉向助力特性的測試，同最大轉向助力電流測試一樣，上位機對工控機進行配置，使信號生成板卡輸出EPS控制器正常工作所需的信號，使EPS控制器正常工作，然后保持車速方波信號的頻率不變，改變轉向電機扭矩主輔路信號，同時通過電流傳感器對轉向電機的電流進行采集，得到當前車速方波信號的頻率下轉向助力特性曲線，當該車速方波信號的頻率下轉向助力特性曲線測試完成之后，采用上述的方法，再測得兩組不同車速方波信號頻率下的轉向電機電流，并得到兩組不同車速方波信號的頻率下的對應的轉向助力特性曲線；

步驟6：對步驟5采集的三組轉向電機電流進行處理，得到三組轉向助力特性曲線的轉向助力電流起始點和起始值、轉向助力電流飽和點和飽和值、轉向助力特性曲線梯度k(v)和轉向助力特性曲線對稱度，上位機對曲線對稱度的計算方法進行優(yōu)化，結合了如下經驗公式(1)和公式(2)，取兩者較小值作為轉向助力特性曲線對稱度，并根據(jù)公式(4)得到轉向助力特性曲線梯度k(v)：

D＝min(D₁,D₂) (3)

式中，S₁，S₂分別表示每個轉向助力特性曲線的左、右側與轉向助力電流飽和值、轉向助力特性曲線縱軸所圍面積，縱軸為轉向助力特性曲線上扭矩為零時對應的垂直直線，i_1n表示轉向助力特性曲線縱軸左側電流累加值與右側累加值較小側電機電流采樣值，i_2n表示轉向助力特性曲線縱軸左側電流累加值與右側累加值較大側電機電流采樣值，max表示轉向助力特性曲線縱軸左側曲線和右側曲線的電流采樣數(shù)，D表示轉向助力特性曲線的對稱度值，I₁為轉向助力電流起始值、T₁為轉向助力電流起始值對應的轉向電機轉矩值、I₂為轉向助力電流飽和值、T₂為轉向助力電流飽和值對應的轉矩值。

本發(fā)明在很大程序上簡化了EPS控制器助力特性測試過程，能夠精確、快速地對EPS控制器的轉向助力性能進行測試。另外，本發(fā)明具有很強的適用性，能對不同類型的EPS控制器進行轉向助力性能測試，顯著提高了EPS控制器的轉向助力性能測試效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中EPS控制器最大電流曲線；

圖3為本發(fā)明中EPS控制器助力特性測試曲線；

圖4為本發(fā)明中助力特性曲線對稱度計算圖。

其中，1—穩(wěn)壓電源、2—信號調理板、3—板卡接線盒、4—數(shù)據(jù)采集板卡、5—信號生成板卡、6—工控機、7—顯示器、8—掃碼槍、9—EPS控制器、10—轉向電機、11—上位機、12—電流傳感器。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

本發(fā)明的汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)，它包括穩(wěn)壓電源1、信號調理板2、數(shù)據(jù)采集板卡4、信號生成板卡5、工控機6、EPS控制器9、轉向電機10(直流有刷電機)、上位機11和電流傳感器12；

所述工控機6的上位機通信接口連接上位機11的通信接口，工控機6的信號生成板卡接線端連接信號生成板卡5的信號輸入端，工控機6的數(shù)據(jù)采集板卡接線端連接數(shù)據(jù)采集板卡4的電流信號輸出端，信號生成板卡5的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸出端連接信號調理板2的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸入端，信號調理板2電動助力轉向系統(tǒng)控制信號輸出端連接EPS控制器9的控制信號輸入端，EPS控制器9的PWM控制信號輸出端連接轉向電機10的控制信號輸入端，穩(wěn)壓電源1的供電端向轉向電機10供電(EPS控制器9的最大助力電流較大，因此穩(wěn)壓電源為大功率電源)，轉向電機10的電流檢測端口連接電流傳感器12的信號輸入端，電流傳感器12的信號輸出端連接信號調理板2的原始電流信號輸入端，信號調理板2的調理后電流信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集板卡4的電流信號輸入端。

上述技術方案中，它還包括掃碼槍8，所述掃碼槍8用于掃描EPS控制器9上的二維碼標簽，掃碼槍8的信號輸出端連接工控機6的二維碼識別信號輸入端。掃碼槍8掃描EPS控制器9上的二維碼標簽用于區(qū)分不同的EPS控制器9。

上述技術方案中，它還包括板卡接線盒3，信號生成板卡5的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸出端通過板卡接線盒3連接信號調理板2的電動助力轉向系統(tǒng)原始控制信號輸入端；

所述信號調理板2的調理后電流信號輸出端也通過板卡接線盒3連接數(shù)據(jù)采集板卡4的電流信號輸入端。

上述技術方案中，它還包括顯示器7，所述工控機6的顯示信號輸出端連接顯示器7的顯示信號輸入端。

本發(fā)明工作時，插在工控機6中的數(shù)據(jù)采集板卡4和信號生成板卡5通過LabVIEW軟件進行配置。經由板卡接線盒3將產生的信號輸送到信號調理板2中，把調理好的信號輸入EPS控制器9，EPS控制器9輸出PWM信號來控制電機的轉速，數(shù)據(jù)采集板卡4采集電流傳感器12的信號，然后在上位機11的LabVIEW軟件中分析，得到電機電流與轉矩的關系。

一種利用上述系統(tǒng)的汽車EPS控制器助力特性自動化測試方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：對汽車EPS控制器助力特性自動化測試系統(tǒng)進行初始化，采用LabVIEW配置文件VI讀取與寫入鍵，在程序開始時工控機6從上位機11中讀取預存的對應EPS控制器9的控制器參數(shù)(控制器參數(shù)是放在一個二進制的文件里，測試系統(tǒng)啟動后，會讀取該文件)；

步驟2：工控機6根據(jù)EPS控制器9外接的故障顯示燈的狀態(tài)判斷EPS控制器9有無故障，有故障則通過再次點火進行故障清除，無故障則進行后續(xù)測試；

步驟3：上位機11通過LabVIEW軟件對工控機6進行配置，使信號生成板卡5輸出EPS控制器9正常工作所需的信號(在LabVIEW測試軟件中采用測量I/O模塊中的DAQmx數(shù)據(jù)采集和XNET兩個子模塊對信號生成板卡5進行相應配置，使其輸出EPS控制器9所需的PWM信號、數(shù)字信號、模擬電壓信號和CAN車速信號，這些信號能夠保證EPS控制器9正常工作)，該信號包括發(fā)動機轉速信號、車速信號、轉向電機扭矩主輔路信號和汽車點火信號，EPS控制器9收到上述發(fā)動機轉速信號、車速信號、轉向電機扭矩主輔路信號和汽車點火信號后，對這些信號進行處理，向轉向電機10輸出電機PWM控制信號和EPS故障燈信號，然后通過上位機11改變EPS控制器9內的轉向電機扭矩主輔路信號，使EPS控制器9接收到一個變化的扭矩信號，此時工控機6通過電流傳感器12采集轉向電機10的工作電流，并將采集的轉向電機工作電流傳輸給上位機11；

步驟4：上位機11采用LabVIEW軟件通過控制工控機6進行EPS控制器9的最大轉向助力電流測試，當轉向電機輸入轉矩達到預設值后，EPS控制器9控制轉向電機10的電流不會隨轉向電機輸入轉矩的繼續(xù)增大而增大，上述預設值能使轉向電機10的轉向助力電流能夠達到最大值，

此時的轉向電機電流即為最大轉向助力電流，在最大轉向助力電流測試中，轉向電機10的輸入轉矩為扭矩傳感器主路信號輸入達到最大時所對應的轉矩值Tdmax；

進行最大轉向助力電流測試時，先給EPS控制器9一個轉矩值Tdmax，然后將車速信號的頻率由零逐漸增大到120km/h所對應的車速方波信號的頻率為止，同時不斷采集轉向電機10的電流信號，采集到的轉向電機電流信號即為不同車速下的最大轉向助力電流，在測試軟件中對電機電流進行Butterworth濾波，然后在上位機11中繪制出車速與轉向電機電流曲線圖，即最大轉向助力電流曲線；EPS控制器9接收的車速信號是在低電平信號下有效，當車速方波信號的頻率為零時，EPS控制器9接收的車速信號應該是一個持續(xù)的高電平信號。圖4是某EPS控制器的最大助力電流曲線，曲線表明：該控制器是一款全車速助力控制器，當車速小于100km/h時，隨著車速的增大，最大助力電流減小，這與助力特性曲線是一致的；當車速大于100km/h時，最大助力電流不變；

步驟5：上位機11采用LabVIEW軟件通過控制工控機6進行EPS控制器9轉向助力特性的測試，同最大轉向助力電流測試一樣，上位機11對工控機6進行配置，使信號生成板卡5輸出EPS控制器9正常工作所需的信號，使EPS控制器9正常工作，然后保持車速方波信號的頻率不變，通過LabVIEW軟件改變轉向電機扭矩主輔路信號，同時通過電流傳感器12對轉向電機10的電流進行采集，得到當前車速方波信號的頻率下轉向助力特性曲線，當該車速方波信號的頻率下轉向助力特性曲線測試完成之后，采用上述的方法，再測得兩組不同車速方波信號頻率下的轉向電機10電流，并得到兩組不同車速方波信號的頻率下的對應的轉向助力特性曲線；控制器的助力特性曲線和最大助力電流曲線以圖片的形式保存在指定路徑下，助力特性曲線包括三段：無助力區(qū)、助力變化區(qū)和助力不變區(qū)，當方向盤輸入扭矩較小時，控制器不進行助力；在助力變化區(qū)內，車速越低，助力特性曲線梯度k(v)越大，助力電流飽和值越大，滿足汽車低速行駛時轉向輕便的要求；當方向盤輸入扭矩達到某一值后，助力電流維持不變；

步驟6：對步驟5采集的三組轉向電機10電流進行處理，得到三組轉向助力特性曲線的轉向助力電流起始點和起始值、轉向助力電流飽和點和飽和值、轉向助力特性曲線梯度k(v)和轉向助力特性曲線對稱度(對稱度是電動助力轉向系統(tǒng)的一項重要性能指標，對其計算精度要求較高)，上位機11對曲線對稱度的計算方法進行優(yōu)化，結合了如下經驗公式(1)和公式(2)，取兩者較小值作為轉向助力特性曲線對稱度，并根據(jù)公式(4)得到轉向助力特性曲線梯度k(v)：

D＝min(D₁,D₂) (3)

式中，S₁，S₂分別表示每個轉向助力特性曲線的左、右側與轉向助力電流飽和值、轉向助力特性曲線縱軸所圍面積，縱軸為轉向助力特性曲線上扭矩為零時對應的垂直直線，i_1n表示轉向助力特性曲線縱軸左側電流累加值與右側累加值較小側電機電流采樣值，i_2n表示轉向助力特性曲線縱軸左側電流累加值與右側累加值較大側電機電流采樣值，max表示轉向助力特性曲線縱軸左側曲線和右側曲線的電流采樣數(shù)，D表示轉向助力特性曲線的對稱度值，I₁為轉向助力電流起始值、T₁為轉向助力電流起始值對應的轉向電機轉矩值、I₂為轉向助力電流飽和值、T₂為轉向助力電流飽和值對應的轉矩值，至此，該批次控制器的助力特性測試完成，等待下一批次產品的測試(通過掃碼槍8掃描EPS控制器9上的二維碼標簽區(qū)分不同的EPS控制器9)。

上述技術方案的步驟1中，工控機6讀取的EPS控制器9控制器參數(shù)包括發(fā)動機轉速頻率與占空比、100Km/h對應的車速方波信號的頻率、初始車速方波信號頻率遞增增益、轉向電機扭矩范圍、EPS控制器9測試的車速信號類型、車速方波信號頻率及車速方波信號的占空比、轉向電機扭矩主輔路初始電壓、轉向電機扭矩主輔路電壓增益、測試報告存儲路徑，上述EPS控制器9控制器參數(shù)存儲在一個上位機11的初始化文件中，對于不同的EPS控制器9，只需更改初始化文件中的參數(shù)，就可進行相應的測試工作，控制器的參數(shù)寫入初始化文件中的好處是可以避免在操作界面更改參數(shù)的繁瑣過程。

上述技術方案中，所述轉向電機輸入轉矩的預設值為9～11N.m。

上述技術方案的步驟5中，改變扭矩傳感器主輔路信號的過程相當于模擬方向盤的正轉、反轉與回正的過程，對于扭矩信號是模擬電壓信號類型的EPS控制器9，在進行助力特性測試時，轉向電機扭矩主路信號值變化規(guī)則為：2.5V至4.0V至2.5V至1V至2.5V，轉向電機扭矩輔路信號值的變化規(guī)則為：2.5V至1.0V至2.5V至4V至2.5V，轉向電機扭矩主路信號值由2.5V到4.0V逐漸遞增時，相當于方向盤的正轉過程；轉向電機扭矩主路信號值由4V到2.5V逐漸遞減時，相當于方向盤的正轉回正過程；轉向電機扭矩主路信號值由2.5V到1V逐漸遞減時，相當于方向盤的反轉過程；轉向電機扭矩主路信號值由1V到2.5V逐漸遞增過程，相當于方向盤的反轉回正過程；

轉向電機扭矩輔路信號起到冗余校驗的作用，轉向電機扭矩輔路信號的單調性與轉向電機扭矩主路信號電壓相反，當轉向電機扭矩輔路信號值與電機扭矩主路信號電壓值之和為一定值時，說明轉向電機扭矩信號正常。

上述技術方案步驟6中，采用LabVIEW軟件的簡易報表功能，將三組轉向助力特性曲線的轉向助力電流起始點和起始值、轉向助力電流飽和點和飽和值、轉向助力特性曲線梯度k(v)和轉向助力特性曲線對稱度生成一份word報表。

本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。