专利名称：一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车动力输出测试技术领域，具体涉及一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置。
背景技术：
目前风冷式电涡流加载装置广泛运用在汽车动力输出测试技术上，其技术状况为将电涡流加载器的转动轴与汽车动力输出轴联接，使用专用电路控制电涡流加载器的输入电压和电流，由此产生一定量的吸收功率，采用的是开环控制技术，使用以上技术来模拟汽车的动力输出，在路面行驶时在不同的工况下相应的阻力状态时有以下不足1、由于电涡流的电压和电流的输入是开环定量的，其负载状态是有电涡流本机的特性所限定的，与行驶阻力的实际状况是不相符的，2、电涡流机本身的技术状况和热特性，对其加载量的影响很大，补偿和修正的问题难以解决，因此将其运用在汽车动力输出测试时，所模拟产生的路试行驶阻力是失真的，不可靠的。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种逼真可靠的用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件结构相同，对称布置，第一部件和第二部件之间安装有汽车齿轮箱的输出轴；
所述第一部件的结构为机架上安装有转子，转子的外部安装有定子，转子同轴上安装有惯性轮，定子的侧边安装有拉压传感器；转子的中心位置安装有转速传感器； 所述拉压传感器和转速传感器分别连接控制器的输入端口 ；
所述控制器分别连接涡流机控制板和PC机，控制器上设置有液晶显示屏和控制键盘； 所述涡流机控制板与涡流机的控制端连接。所述涡流机控制板的结构包括电源电路、涡流机电路、直流电路、控制电路、导通截止电路；
所述电源电路的结构为交流输入端L、N为交流电源输入端，变压器Tl、T2、T3、T4的输入端并接后接交流输入端L、N ；变压器Tl、T2、T3、T4的输出端分别连接插口 J3、J2、J4、 J6 ；
所述涡流机电路的结构为二极管D9串接可控硅D11，二极管DlO串接可控硅D12，交流输入端L连接二极管DlO和可控硅D12之间的连线，交流输入端N连接二极管D9和可控硅Dll之间的连线；
所述二极管D9的正极与二极管DlO的正极并接后接二极管D13的正极，可控硅Dll的阴极和可控硅D12的阴极并接后接二极管D13的负极；可控硅Dll的门极接插口 J5的2脚， 可控硅D12的门极接插口 J7的2脚；所述二极管D13的负极分别连接插口 J7的1脚和插口 J5的1脚；
涡流机电感线圈的正极串接电流表Al后接二极管D13的负极，涡流机电感线圈的负极接二极管D13的正极，涡流机电感线圈的两端并接电压表Vl ；
所述直流电路的结构为二极管D7串接二极管D5，二极管D8串接二极管D6，所述插口 J3的2脚连接二极管D7和二极管D5之间的连线，插口 J3的1脚连接二极管D8和二极管 D6之间的连线；二极管D5的负极与二极管D6的负极并接后接电容El的正极，二极管D7的正极和二极管D8的正极并接后接电容El的负极；
所述电容El的正极连接稳压器IC4的输入端1脚，稳压器IC4的输出端3脚分别连接 +12V电源端口、电阻R16的一端和电容E2的正极；所述电阻R16的另一端接稳压器IC5的输入端1脚，所述稳压器IC5的输出端3脚分别连接+5V电源端口和电容E3的正极；电容 El的负极、稳压器IC4的接地端2脚、电容E2的负极、稳压器IC5的接地端2脚和电容E3 的负极均接地； 所述控制电路的结构为插口 JO的2脚分别连接电阻RO的一端和NPN型晶体管Q3的 2脚，插口 JO的1脚接地；所述电阻RO的另一端接+5V电源端口 ；所述NPN型晶体管Q3的 1脚接控制芯片ICl的6脚，NPN型晶体管Q3的3脚接地；
插口 Jl的1脚接+5V电源端口，插口 Jl的2脚串接电阻Rl后接放大器IC6的5脚， 插口 Jl的3脚接地；所述放大器IC6的6脚分别连接电阻R2的一端和滑动变阻器Wl的一固定端，放大器IC6的7脚并接电容Cl的一端、滑动变阻器Wl的滑动端、电容C2的一端后接控制芯片ICl的11脚，所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均接地；
所述电容Cl的另一端并接电容C6的一端、放大器IC6的8脚、电阻R4的一端、电容C5 的一端后接+12V电源端口，所述电容C6的另一端、电容C5的另一端和放大器IC6的4脚接地，所述电阻R4的另一端接控制芯片ICl的6脚；
所述插口 J2的2脚接电阻R3的一端，插口 J2的1脚接地；所述电阻R3的另一端并接二极管D2的正极、二极管Dl的负极后接控制芯片ICl的5脚，二极管D2的负极、二极管Dl 的正极、控制芯片ICl的1脚并接后接地；
所述控制芯片ICl的9脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接滑动变阻器W2 的一固定端和滑动变阻器W2的滑动端，所述滑动变阻器W2的另一固定端接地；
所述控制芯片ICl的10脚、12脚分别串接电容C4、C3后接地，控制芯片ICl的13脚、 16脚均连接+12V电源端口，控制芯片ICl的14脚、15脚分别连接端口 Port2、Portl ；
所述的导通截止电路包括两个结构相同的电路第一导通截止电路和第二导通截止电路；所述第一导通截止电路的端口 Kl接端口 Port2，所述第二导通截止电路的端口 K2接端口 Portl ；第一导通截止电路的端口 K3、K4、K5、K6分别连接插口 J4的2脚、插口 J4的1 脚、插口 J5的2脚、插口 J5的1脚，第二导通截止电路的端口 K7、K8、K9、KlO分别连接插口 J6的2脚、插口 J6的1脚、插口 J7的2脚、插口 J7的1脚；
所述第一导通截止电路的结构为电阻R6的一端接端口 K1，电阻R6的另一端串接发光二极管Ll后接光电耦合器IC2的1脚，所述光电耦合器IC2的2脚接地，光电耦合器IC2 的3脚串接电阻RlO后接电容E4的负极，光电耦合器IC2的4脚分别连接电阻R8的一端和PNP型晶体管Ql的1脚；
所述电阻R8的另一端并接PNP型晶体管Ql的3脚和电容E4的正极后接二极管D3的
5负极，电容E4的负极分别连接端口 K4、K6，二极管D3的正极接端口 Κ3 ；所述PNP型晶体管 Ql的2脚串接电阻R12后接端口 Κ5 ；电阻R14的一端连接端口 Κ5、电阻R14的另一端连接端口 Κ6。本发明与现有技术相比具有的有益效果是本发明采用反馈目标即时控制方法， 有效地将电涡流加载特性向路面阻力状态靠拢，并且规避了电涡流本身机械位置和热效应对加载量的影响，使得汽车行驶阻力的模拟更加逼真，可靠，有利于汽车动力输出的开发研究以及维修过程中的性能测试。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明的剖视图3是本发明的控制系统图； 图4是电源电路的电路图； 图5是涡流机电路的电路图； 图6是直流电路的电路图； 图7是控制电路的电路图； 图8是导通截止电路的电路图。图中1为第一部件、2为第二部件、3为机架、4为惯性轮、5为转子、6为定子、7为拉压传感器、8为输出轴、9为汽车齿轮箱、10为转速传感器、11为控制器、12为液晶显示屏、 13为控制键盘、14为涡流机控制板、15为涡流机、16为PC机、17为涡流机电感线圈、18为第一导通截止电路、19为第二导通截止电路。
具体实施例方式如图所示本发明一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，包括第一部件1 和第二部件2，其特征在于所述第一部件1和第二部件2结构相同，对称布置，第一部件1 和第二部件2之间安装有汽车齿轮箱9的输出轴8 ；
所述第一部件1的结构为机架3上安装有转子5，转子5的外部安装有定子6，转子5 同轴上安装有惯性轮4，定子6的侧边安装有拉压传感器7 ；转子5的中心位置安装有转速传感器10 ；
所述拉压传感器7和转速传感器10分别连接控制器11的输入端口 ； 所述控制器11分别连接涡流机控制板14和PC机16，控制器11上设置有液晶显示屏 12和控制键盘13 ；
所述涡流机控制板14与涡流机15的控制端连接。所述涡流机控制板14的结构包括电源电路、涡流机电路、直流电路、控制电路、 导通截止电路；
所述电源电路的结构为交流输入端L、N为交流电源输入端，变压器Tl、Τ2、Τ3、Τ4的输入端并接后接交流输入端L、N ；变压器Tl、Τ2、Τ3、Τ4的输出端分别连接插口 J3、J2、J4、 J6 ；所述涡流机电路的结构为二极管D9串接可控硅D11，二极管DlO串接可控硅D12，交流输入端L连接二极管DlO和可控硅D12之间的连线，交流输入端N连接二极管D9和可控硅Dll之间的连线；
所述二极管D9的正极与二极管DlO的正极并接后接二极管D13的正极，可控硅Dll的阴极和可控硅D12的阴极并接后接二极管D13的负极；可控硅Dll的门极接插口 J5的2脚， 可控硅D12的门极接插口 J7的2脚；所述二极管D13的负极分别连接插口 J7的1脚和插口 J5的1脚；
涡流机电感线圈17的正极串接电流表Al后接二极管D13的负极，涡流机电感线圈17 的负极接二极管D13的正极，涡流机电感线圈17的两端并接电压表Vl ；
所述直流电路的结构为二极管D7串接二极管D5，二极管D8串接二极管D6，所述插口 J3的2脚连接二极管D7和二极管D5之间的连线，插口 J3的1脚连接二极管D8和二极管 D6之间的连线；二极管D5的负极与二极管D6的负极并接后接电容El的正极，二极管D7的正极和二极管D8的正极并接后接电容El的负极；
所述电容El的正极连接稳压器IC4的输入端1脚，稳压器IC4的输出端3脚分别连接 +12V电源端口、电阻R16的一端和电容E2的正极；所述电阻R16的另一端接稳压器IC5的输入端1脚，所述稳压器IC5的输出端3脚分别连接+5V电源端口和电容E3的正极；电容 El的负极、稳压器IC4的接地端2脚、电容E2的负极、稳压器IC5的接地端2脚和电容E3 的负极均接地；
所述控制电路的结构为插口 JO的2脚分别连接电阻RO的一端和NPN型晶体管Q3的 2脚，插口 JO的1脚接地；所述电阻RO的另一端接+5V电源端口 ；所述NPN型晶体管Q3的 1脚接控制芯片ICl的6脚，NPN型晶体管Q3的3脚接地；
插口 Jl的1脚接+5V电源端口，插口 Jl的2脚串接电阻Rl后接放大器IC6的5脚， 插口 Jl的3脚接地；所述放大器IC6的6脚分别连接电阻R2的一端和滑动变阻器Wl的一固定端，放大器IC6的7脚并接电容Cl的一端、滑动变阻器Wl的滑动端、电容C2的一端后接控制芯片ICl的11脚，所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均接地；
所述电容Cl的另一端并接电容C6的一端、放大器IC6的8脚、电阻R4的一端、电容C5 的一端后接+12V电源端口，所述电容C6的另一端、电容C5的另一端和放大器IC6的4脚接地，所述电阻R4的另一端接控制芯片ICl的6脚；
所述插口 J2的2脚接电阻R3的一端，插口 J2的1脚接地；所述电阻R3的另一端并接二极管D2的正极、二极管Dl的负极后接控制芯片ICl的5脚，二极管D2的负极、二极管Dl 的正极、控制芯片ICl的1脚并接后接地；
所述控制芯片ICl的9脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接滑动变阻器W2 的一固定端和滑动变阻器W2的滑动端，所述滑动变阻器W2的另一固定端接地；
所述控制芯片ICl的10脚、12脚分别串接电容C4、C3后接地，控制芯片ICl的13脚、 16脚均连接+12V电源端口，控制芯片ICl的14脚、15脚分别连接端口 Port2、Portl ；
所述的导通截止电路包括两个结构相同的电路第一导通截止电路18和第二导通截止电路19 ；所述第一导通截止电路18的端口 Kl接端口 Port2，所述第二导通截止电路19 的端口 K2接端口 Portl ；第一导通截止电路18的端口 K3、K4、K5、K6分别连接插口 J4的2 脚、插口 J4的1脚、插口 J5的2脚、插口 J5的1脚，第二导通截止电路19的端口 Κ7、Κ8、K9、K10分别连接插口 J6的2脚、插口 J6的1脚、插口 J7的2脚、插口 J7的1脚；
所述第一导通截止电路18的结构为电阻R6的一端接端口 Κ1，电阻R6的另一端串接发光二极管Ll后接光电耦合器IC2的1脚，所述光电耦合器IC2的2脚接地，光电耦合器 IC2的3脚串接电阻RlO后接电容Ε4的负极，光电耦合器IC2的4脚分别连接电阻R8的一端和PNP型晶体管Ql的1脚；
所述电阻R8的另一端并接PNP型晶体管Ql的3脚和电容Ε4的正极后接二极管D3的负极，电容Ε4的负极分别连接端口 Κ4、Κ6，二极管D3的正极接端口 Κ3 ；所述PNP型晶体管 Ql的2脚串接电阻R12后接端口 Κ5 ；电阻R14的一端连接端口 Κ5、电阻R14的另一端连接端口 Κ6。第二导通截止电路19由电阻R7、R9、RlU R13、R15、发光二极管L2、光电耦合器 IC3、PNP型晶体管、电容Ε5构成。上述控制芯片ICl的型号为TAC785，光电耦合器IC2、IC3的型号为521_1，稳压器IC4的型号为LM7812CT，稳压器IC5的型号为LM78L05，放大器IC6的型号为LM358， PNP型晶体管Q1、Q2的型号为BD238，NPN型晶体管Q3的型号为9014，上述设备的供电及通讯方式为现有技术。定子6侧边加装拉压传感器7，转子5内部加装转速传感器10，拉压传感器7和转速传感器10接控制器11，其信号经数字处理输入到控制器11中。控制器11采用高性能单片机或ARM嵌入控制器，自带液晶显示窗口 12和控制键盘13，既可独立设置相关参数，也可与PC机16有线或无线通讯进行设置和控制，控制器 11中存储有各种转速状态下，不同状况(如路面状况，风速，坡度等)，目标拉压值(设定方法为习惯公式计算后，实车标定修正)采用闭环反馈控制的方法，通过液晶显示窗口 12和控制键盘13可对车型，载重，轮胎型号，路面状况，风阻，坡阻等参数进行修改设置，控制器11 向涡流机控制板14输出控制电压及电流，从而产生与路试相符合的在各种车速下的滚动阻力，风阻，坡道阻力等。 加速阻力的模拟方法是依靠惯性轮4，不仅完成汽车加速阻力的模拟，还可实现汽车的惯性滑行状态。采用反馈目标即时控制方法，有效地将电涡流加载特性向路面阻力状态靠拢，并且规避了电涡流本身机械位置和热效应对加载量的影响，使得汽车行驶阻力的模拟更加逼真，可靠，有利于汽车动力输出的开发研究以及维修过程中的性能测试。
权利要求
1.一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，包括第一部件(1)和第二部件(2)， 其特征在于所述第一部件(1)和第二部件(2)结构相同，对称布置，第一部件(1)和第二部件(2)之间安装有汽车齿轮箱(9)的输出轴(8)；所述第一部件(1)的结构为机架(3)上安装有转子(5)，转子(5)的外部安装有定子 (6)，转子(5)同轴上安装有惯性轮(4)，定子(6)的侧边安装有拉压传感器(7);转子(5)的中心位置安装有转速传感器(10)；所述拉压传感器(7)和转速传感器(10)分别连接控制器(11)的输入端口 ；所述控制器(11)分别连接涡流机控制板(14)和PC机(16)，控制器(11)上设置有液晶显示屏(12)和控制键盘(13)；所述涡流机控制板(14)与涡流机(15)的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，其特征在于所述涡流机控制板(14)的结构包括电源电路、涡流机电路、直流电路、控制电路、导通截止电路；所述电源电路的结构为交流输入端L、N为交流电源输入端，变压器Tl、T2、T3、T4的输入端并接后接交流输入端L、N ；变压器Tl、T2、T3、T4的输出端分别连接插口 J3、J2、J4、 J6 ；所述涡流机电路的结构为二极管D9串接可控硅D11，二极管DlO串接可控硅D12，交流输入端L连接二极管DlO和可控硅D12之间的连线，交流输入端N连接二极管D9和可控硅Dll之间的连线；所述二极管D9的正极与二极管DlO的正极并接后接二极管D13的正极，可控硅Dll的阴极和可控硅D12的阴极并接后接二极管D13的负极；可控硅Dll的门极接插口 J5的2脚， 可控硅D12的门极接插口 J7的2脚；所述二极管D13的负极分别连接插口 J7的1脚和插口 J5的1脚；涡流机电感线圈(17)的正极串接电流表Al后接二极管D13的负极，涡流机电感线圈 (17)的负极接二极管D13的正极，涡流机电感线圈(17)的两端并接电压表Vl ；所述直流电路的结构为二极管D7串接二极管D5，二极管D8串接二极管D6，所述插口 J3的2脚连接二极管D7和二极管D5之间的连线，插口 J3的1脚连接二极管D8和二极管 D6之间的连线；二极管D5的负极与二极管D6的负极并接后接电容El的正极，二极管D7的正极和二极管D8的正极并接后接电容El的负极；所述电容El的正极连接稳压器IC4的输入端1脚，稳压器IC4的输出端3脚分别连接 +12V电源端口、电阻R16的一端和电容E2的正极；所述电阻R16的另一端接稳压器IC5的输入端1脚，所述稳压器IC5的输出端3脚分别连接+5V电源端口和电容E3的正极；电容 El的负极、稳压器IC4的接地端2脚、电容E2的负极、稳压器IC5的接地端2脚和电容E3 的负极均接地；所述控制电路的结构为插口 JO的2脚分别连接电阻RO的一端和NPN型晶体管Q3的 2脚，插口 JO的1脚接地；所述电阻RO的另一端接+5V电源端口 ；所述NPN型晶体管Q3的 1脚接控制芯片ICl的6脚，NPN型晶体管Q3的3脚接地；插口 Jl的1脚接+5V电源端口，插口 Jl的2脚串接电阻Rl后接放大器IC6的5脚， 插口 Jl的3脚接地；所述放大器IC6的6脚分别连接电阻R2的一端和滑动变阻器Wl的一固定端，放大器IC6的7脚并接电容Cl的一端、滑动变阻器Wl的滑动端、电容C2的一端后接控制芯片ICl的11脚，所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均接地；所述电容Cl的另一端并接电容C6的一端、放大器IC6的8脚、电阻R4的一端、电容C5 的一端后接+12V电源端口，所述电容C6的另一端、电容C5的另一端和放大器IC6的4脚接地，所述电阻R4的另一端接控制芯片ICl的6脚；所述插口 J2的2脚接电阻R3的一端，插口 J2的1脚接地；所述电阻R3的另一端并接二极管D2的正极、二极管Dl的负极后接控制芯片ICl的5脚，二极管D2的负极、二极管Dl 的正极、控制芯片ICl的1脚并接后接地；所述控制芯片ICl的9脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接滑动变阻器W2 的一固定端和滑动变阻器W2的滑动端，所述滑动变阻器W2的另一固定端接地；所述控制芯片ICl的10脚、12脚分别串接电容C4、C3后接地，控制芯片ICl的13脚、 16脚均连接+12V电源端口，控制芯片ICl的14脚、15脚分别连接端口 Port2、Portl ；所述的导通截止电路包括两个结构相同的电路第一导通截止电路(18)和第二导通截止电路(19);所述第一导通截止电路(18)的端口 Kl接端口 Port2，所述第二导通截止电路(19)的端口 K2接端口 Portl ；第一导通截止电路(18)的端口 K3、K4、K5、K6分别连接插口 J4的2脚、插口 J4的1脚、插口 J5的2脚、插口 J5的1脚，第二导通截止电路(19)的端口 Κ7、Κ8、Κ9、Κ10分别连接插口 J6的2脚、插口 J6的1脚、插口 J7的2脚、插口 J7的1 脚；所述第一导通截止电路(18)的结构为电阻R6的一端接端口 Κ1，电阻R6的另一端串接发光二极管Ll后接光电耦合器IC2的1脚，所述光电耦合器IC2的2脚接地，光电耦合器IC2的3脚串接电阻RlO后接电容Ε4的负极，光电耦合器IC2的4脚分别连接电阻R8 的一端和PNP型晶体管Ql的1脚；所述电阻R8的另一端并接PNP型晶体管Ql的3脚和电容Ε4的正极后接二极管D3的负极，电容Ε4的负极分别连接端口 Κ4、Κ6，二极管D3的正极接端口 Κ3 ；所述PNP型晶体管 Ql的2脚串接电阻R12后接端口 Κ5 ；电阻R14的一端连接端口 Κ5、电阻R14的另一端连接端口 Κ6。
全文摘要
本发明一种用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，属于汽车动力输出测试技术领域，所要解决的技术问题是提供一种逼真可靠的用电涡流加载器模拟汽车行驶阻力的装置，采用的技术方案是第一部件和第二部件结构相同，对称布置，第一部件和第二部件之间安装有汽车齿轮箱的输出轴；第一部件结构为机架上安装有转子，转子的外部安装有定子，转子同轴上安装有惯性轮，定子的侧边安装有拉压传感器；转子的中心位置安装有转速传感器；拉压传感器和转速传感器分别连接控制器的输入端口；控制器分别连接涡流机控制板和PC机，控制器上设置有液晶显示屏和控制键盘；涡流机控制板与涡流机的控制端连接，本发明可用在汽车动力检测等领域。
文档编号G01L5/13GK102359841SQ20111017704
公开日2012年2月22日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者张光复, 温德恩, 温涛 申请人:太原艾逖汽车检测设备有限公司