一种电动助力转向系统综合性能测控台及测控方法_2

文档序号:9415414阅读:来源:国知局
速、ABS车速、油门踏板、制动踏板等整车信号环境等。
[0048]工控机安装数据采集卡,经过软件的数据处理分析,通过数据采集卡采集相关数据和发送相关信号,实现故障模拟、性能测试机硬件在环仿真的功能,并通过显示器显示结果O
[0049]转角传感器提供方向盘的转角,在本实施例中,采用博世LWS_5.3.31,为CAN信号输出。
[0050]所述待测试的EPS (电动助力转向系统)包括有转矩传感器、助力电机及EPS控制器。
[0051]所述负载转矩系统包括有伺服电机、减速机及伺服电机控制器。本实施例选用英威腾的伺服电机控制器和伺服电机,型号分别为SV-DB100-2R0-2-1R,SV-MM13-2R3B-21-A0。减速机则选用减速比为16的PL120标准型精密行星减速机。
[0052]所述待测试的EPS固定于所述固定装置上;所述负载转矩系统与所述待测试的EPS连接;
[0053]所述转角传感器设置于所述方向盘与所述待测试的EPS之间;
[0054]所述可编程直流稳压电源的输出端与所述待测试的EPS电连接;
[0055]所述数据交换模块分别与所述转角传感器、所述EPS控制器、所述可编程直流稳压电源及所述工控机连接。
[0056]可编程直流稳压电源为EPS控制器供电,故障模拟测试中,可利用该电源进行EPS供电电压的欠压与过压等故障的模拟;在性能测试中检测其实际的电压电流参数,间接的用于评估EPS的助力电流特性等。在本实施例中,可编程直流稳压电源选用德国EA可编程直流电源,EA-PSI 8040-1202U。
[0057]所述助力电机为有刷电机时,所述数据采集卡分别与所述可编程直流稳压电源的I/O 口、所述EPS控制器的I/O 口及所述伺服电机控制器的I/O 口连接;
[0058]所述CAN通讯卡与所述转角传感器的输出端连接。
[0059]所述助力电机为无刷电机时,所述数据采集卡分别与所述可编程直流稳压电源的I/O 口、所述EPS控制器的I/O 口及所述伺服电机控制器的I/O 口连接;
[0060]所述CAN通讯卡分别与所述转角传感器的输出端、所述EPS控制器的I/O 口及所述伺服电机控制器的I/o 口连接。
[0061]本发明还提供一种电动助力转向系统综合性能测控方法,
[0062]设置EPS控制器工作所需要的模拟信号;
[0063]所述模拟信号通过数据交换模块直接或间接发送给所述EPS控制器;
[0064]所述EPS控制器输出相应的反馈信号。
[0065]所述测控方法包括有故障模拟测控方法、助力特性测控方法、空载转动力矩特性测控方法、逆向冲击测控方法及环境仿真测控方法。
[0066]所述模拟信号包括有电源信号、点火信号、车速信号、发动机转速信号及转矩信号中的一种或两种以上的组合。
[0067]本申请的模拟信号是通过虚拟仪器技术产生的,虚拟仪器技术(virtualinstrument)是基于计算机的仪器,其以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。目前应用较为广泛的虚拟仪器技术是NI公司的LabVIEW。
[0068]LabVIEff (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种用图标代替文本语言创建应用程序的图形化编程语言(G语言),传统文本编程语言程序执行顺序依照语句和指令的先后进行,而LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定程序的执行顺序。LabVIEW提供外观与传统仪器(如示波器、万用表)类似的控件方便地创建用户界面;使用仪器图标、连线以及相应的逻辑图形模块就可以实现对虚拟仪器对象的控制。LabVIEW软件是NI设计平台的核心,其开发环境集成了快速构建各种应用所需的工具,是开发测量或控制系统的理想选择。
[0069]环境仿真是通过TESIS DYNAware软件来实现的。
[0070]在EPS综合性能测控台的故障模拟测试以及性能测试中,基于工控机Windows XP系统下的LabVIEW软件环境,实现硬件的在线控制、信号的实时采集处理以及曲线的显示等。在硬件在环仿真测试中,采用LabVIEW与车辆动力学软件TESIS DYNAware相结合的联合仿真开发手段。
[0071]利用软件LabVIEW及信号采集卡和CAN通讯卡可以采集并监控EPS的工作状态;也可利用软件的信号发生模块模拟车速、发动机转速以及方向盘操纵力矩等EPS工作所需的信号,注入EPS控制器,进而实现对EPS故障性能的测试;利用动力学DYNAware软件建立整车模型,通过LabVIEW软件与DYNAware软件的通信,对测控台EPS的操作输入到虚拟整车模型,而虚拟整车模型将路感负载反馈给伺服电机并加注到EPS总成,形成硬件在线仿真。
[0072]故障模拟测控方法,如图1和图2所示,测试原理:工控机软件中人为设置不同的EPS工作所需信号的故障模拟信号,通过数据采集卡直接或间接发送到EPS控制器(电源信号通过数据采集卡控制可编程直流稳压电源发故障模拟信号到EPS控制器,模拟故障点火信号、模拟故障车速信号、模拟故障转矩信号及模拟故障发动机转速信号直接通过数据采集卡发送到EPS控制器)。
[0073]有刷助力电机EPS和无刷助力电机EPS只是与数据采集卡的连接和模拟故障信号的传输形式不同基本的实现原理是一样的。
[0074]以有刷助力电机EPS为例,如图1,工控机通过数据采集卡PCIe-6323发送电压控制信号、电流控制信号给可编程直流稳压电源,可编程直流稳压电源根据控制信号提供EPS控制器的供电电源信号,从而通过工控机中的软件实现EPS控制器工作的电源信号的模拟,比如电源的过压、欠压等,研究EPS控制器电源类的故障策略;同时工控机通过数据采集卡PCIe-6323发送软件模拟的EPS控制器工作所需的模拟故障点火信号、模拟故障车速信号、模拟故障发动机转速信号、模拟故障转矩信号等,进行各种信号故障的模拟。EPS控制器输出相应故障的故障代码和故障指示灯信号,通过数据采集卡PCIe-6323发到工控机并显示。通过以上EPS工作的各种故障模拟信号可以单个研究某一个故障信号的故障策略,也可多个故障信号的组合研究控制器故障策略。故障模拟功能为研究EPS的故障策略及整车出现EPS问题时的模拟排查验证提供了有力的手段。
[0075]助力特性测控方法,如图3至图5所示:
[0076]伺服电机控制器来控制伺服电机,伺服电机再通过减速机给EPS提供负载,工控机通过数据采集卡PCIe-6323给伺服电机控制器输入速度控制信号,通过手动设置伺服电机控制器的面板参数,使伺服电机工作在转矩外部速度控制模式,同时通过数据采集卡采集伺服电机的输出转矩和输出转速信号。断开EPS本身自带的转矩传感器与EPS控制器的连接,工控机通过数据采集卡直接或间接给EPS控制器提供EPS工作所需的电源信号、点火信号、车速信号、发动机转速信号、自定义转矩信号。同时通过数据采集卡采集可编程直流稳压电源的实际电流信号。
[0077]助力特性测试主要是想得到EPS输入力矩和输出力矩、输入力矩和EPS的工作电流的关系曲线。
[0078]自定义转矩信号即为模拟方向盘的操作力矩,为输入力矩;从伺服电机控制器采集到的伺服电机输出力矩即是助力力矩;从可编程直流稳压电源采集的电流间接地表征了EPS的电机输出电流,用它来代表助力电流。
[0079]软件中设定不同的车速工况,控制自定义的转矩信号由O线性加载至设定的峰值,伺服电机始终保持零速的制动状态(通过对伺服电机控制器的速度控制信号和伺服电机控制器面板参数设置,伺服电机为转矩外部速度控
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