汽车疲劳耐久测试系统及车辆的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种汽车疲劳耐久测试系统及车辆。

背景技术

现在的汽车疲劳耐久性试验与验证通常采用建模与仿真、实验室试验，以及试验场试验三种途径。建模与仿真，应用计算机软件对零部件或整车进行有限元建模，并利用应力、循环次数、s-n疲劳曲线进行疲劳寿命预测。建模与仿真在设计阶段即可利用数模进行验证，为设计改善提供参考。建模与仿真不仅耗时少、成本低，而且能够直观显示问题点，便于分析问题的原因。实验室试验，应用台架在实验室环境下模拟实际道路的载荷条件，进行零部件或整车的耐久性验证。实验室试验当样件制作完成即可开展，耗时相对较少(3-4周)、成本适中，并且通过重复输入载荷，可以横向对比不同结构并进行定量分析，指导设计变更。试验场试验，应用整车在试验场地环境下，验证车辆在不同路况下使用的设计寿命。试验场试验当样车制作完成后便可开展，虽然该方法耗时相对较多(3-4月)、成本较高，但是它不仅能提供包括驱动、环境、道路表面和机械工况在内的整车级疲劳耐久性能评价，还能够获得驾驶员人体感受的主观评价。因此试验场试验在疲劳耐久性验证方面具有不可替代性。

上述三种途径主要出现在汽车的设计与试制阶段，不能贯穿整个汽车全部生命周期的活动，并且只针对具体的单一车型，对汽车的改进、升级，以及换代并没有帮助。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供汽车疲劳耐久测试系统及车辆，以缓解了现有汽车疲劳耐久性试验与验证不能贯穿整个汽车全部生命周期的活动的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种汽车疲劳耐久测试系统，所述系统设置在汽车车身，包括：微控制器，以及与所述微控制器连接的传感器单元和存储器；

所述传感器单元包括第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组包括多个传感器，多个所述传感器分别设置在车轮的轴头位置，用于采集路谱信息并将所述路谱信息传递至所述微控制器；

所述第二传感器组包括多个传感器，多个所述传感器分别安装于所述轴头位置垂直上方的车身处，用于采集所述车身对于所述路谱信息的相应信息并将所述响应信息传递至所述微控制器；

所述微控制器用于读取每个所述传感器的信号，将每个所述传感器的信号发送至所述存储器进行存储。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述系统还包括无线数传模块，所述无线数传模块与所述微控制器连接；

所述微控制器还用于通过所述无线数传模块将所述存储器存储的信息发送至外部设备，以便于所述外部设备进行汽车疲劳耐久测试实验。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述微控制器包括通讯接口，所述无线数传模块通过所述通讯接口与所述微控制器连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述微控制器还设置有滤波器；

所述微控制器还用于通过所述滤波器对每个所述传感器发送的信号进行滤波处理，并将滤波处理后信号发送至所述存储器进行存储。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述微控制器还设置有总线接口；

每个所述传感器均通过所述总线接口与所述微控制器连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述微控制器还设置有usb接口；

所述存储器通过所述usb接口与所述微控制器连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述系统还包括电源管理模块；

所述电源管理模块与汽车电瓶连接，用于对所述汽车电瓶的电信号进行转换，给所述系统进行供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一传感器组包括四个传感器，每个所述传感器分别设置在所述车轮的轴头位置。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第二传感器组包括四个传感器，每个所述传感器分别安装于所述轴头位置垂直上方的车身处。

第二方面，本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆包括第一方面所述的汽车疲劳耐久测试系统。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种汽车疲劳耐久测试系统，该汽车疲劳耐久测试系统的第一传感器组能够采集路谱信息，第二传感器组能够采集车身对于路谱信息的响应信息；该路谱信息和该响应信息被微控制器读取并发送至存储器；当安装该系统的汽车返回4s店进行维修或保养时，操作者可以从存储器中下载路谱信息和响应信息。该系统能够伴随整个汽车的生命周期，对汽车整个生命周期都能够进行疲劳耐久测试，且能够安装在多种型号的车辆上，对汽车的改进、升级和换代都能够提供数据支持。

本发明还提供了一种车辆，与汽车耐久测试系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的汽车疲劳耐久测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的汽车疲劳耐久测试系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的汽车疲劳耐久测试系统的电路图；

图4为本发明实施例提供的传感器的安装位置示意图；

图标：10-传感器单元；101-第一传感器组；102-第二传感器组；20-微控制器；201-滤波器；30-存储器；40-无线数传模块；50-电源管理模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前汽车疲劳耐久性试验主要出现在汽车的设计与试制阶段，不能贯穿整个汽车全部生命周期的活动，并且只针对具体的单一车型，对汽车的改进、升级，以及换代并没有帮助。，基于此，本发明实施例提供的一种汽车疲劳耐久测试系统及车辆，可以对汽车整个生命周期都能够进行疲劳耐久测试，且能够安装在多种型号的车辆上，对汽车的改进、升级和换代都能够提供数据支持。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种汽车疲劳耐久测试系统进行详细介绍，

实施例一：

本实施例提供了一种汽车疲劳耐久测试系统，如图1所示，该汽车疲劳耐久测试系统包括微控制器20，以及与微控制器20连接的传感器单元10和存储器30，且该汽车疲劳耐久测试系统设置在汽车车身。

传感器单元10包括第一传感器组101和第二传感器组102，第一传感器组101包括多个传感器，多个传感器分别设置在车轮的轴头位置，用于采集路谱信息并将路谱信息传递至微控制器20；第二传感器组102包括多个传感器，多个传感器分别安装于轴头位置垂直上方的车身处，用于采集车身对于路谱信息的相应信息并将响应信息传递至微控制器20；微控制器20用于读取每个传感器的信号，将每个传感器的信号发送至存储器30进行存储。

具体实施时，第一传感器组101能够采集路谱信息，第二传感器组102能够采集车身对于路谱信息的响应信息；该路谱信息和该响应信息被微控制器20读取并发送至存储器30；当安装该系统的汽车返回4s(sale，sparepart，service，survey)店进行维修或保养时，操作者可以从存储器30中下载路谱信息和响应信息。该系统能够伴随整个汽车的生命周期，对汽车整个生命周期都能够进行疲劳耐久测试，且能够安装在多种型号的车辆上，对汽车的改进、升级和换代都能够提供数据支持。

路谱，指道路路面谱，简称路谱，指的是路面不平度的功率谱密度曲线。作为汽车振动输入的路面不平度，主要采用位移功率谱密度描述其统计特性，路面不平度的时间历程可以视作平稳随机过程处理。路面不平度指的是道路表面对于理想平面的偏离，它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征

第一传感器组101和第二传感器组102所具有的传感器优选为mems(micro-electro-mechanicalsystem,微机电系统)传感器，且mems传感器为三分量mems数字加速度传感器，每只mems传感器的采样率为100hz，通道数为3个，每通道的数据位数为24位。第一传感器组101和第二传感器组102所具有的传感器也可以是其他类型的加速度传感器、速度传感器等。

进一步地，如图3所示，第一传感器组101包括四个传感器，每个传感器分别设置在车轮的轴头位置。优选地，第一传感器组101包括mems传感器a、mems传感器b、mems传感器c和mems传感器d。

进一步地，如图3所示，第二传感器组102包括四个传感器，每个传感器分别安装于轴头位置垂直上方的车身处。优选地，第二传感器组102包括mems传感器e、mems传感器f、mems传感器g和mems传感器h。

如图4所示，以汽车的前轮为例描述传感器单元10的安装位置。mems传感器a安装于c处，mems传感器b安装于d处，mems传感器e安装于a处，mems传感器安装于b处。

需要说明的是，第一传感器组101具有的传感器数量、以及第二传感器组102具有的数量可以根据汽车的车轮数进行调整。例如，当汽车具有六个车轮时，第一传感器组101和第二传感器组102均包括六个传感器。第一传感器组101的传感器类型与第二传感器组102的传感器类型既可以相同，例如，均采用mems传感器；也可以不同，例如，第一传感器组101具有的传感器采用mems传感器，第二传感器采用其他类型的加速度传感器。

如图3所示，存储器30优选为海量存储器30。海量存储器30是一种大规模存储器30，用于存储实时、连续、多通道的加速度数字信号。海量存储器30以年为单位能存储的数据量可由下式计算。

其中，t为海量存储器30能够存储的加速度数据量，c为海量存储器30的存储容量，d为每年的天数，h为每天的小时数，m为每小时的分钟数，s为每分钟的秒数，rsmaple为每秒钟的采样数，ch为每只传感器的通道数，b为每通道加速度数据的字节数，n为传感器的个数。

假设海量存储器30的存储容量为1t(1024g)字节，的一种基于mems传感器的汽车全生命周期疲劳耐久测试系统，其rsmaple＝100，ch＝3，b＝3，n＝8。由公式(1)可知，此海量存储器30能保持8只mems传感器4.84年的数据，也就是4年零10个月的数据。海量存储器30的引入为汽车疲劳耐久测试系统长周期的、连续的数据采集提供了必要条件，使得全生命周期的疲劳耐久测试成为可能。

存储器30还可以是u盘、移动硬盘、只读存储器30(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器30(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

进一步地，如图2所示，该汽车疲劳耐久测试系统还包括无线数传模块40，无线数传模块40与微控制器20连接；微控制器20还用于通过无线数传模块40将存储器30存储的信息发送至外部设备，以便于外部设备进行汽车疲劳耐久测试实验。

无线数传模块40可以是基于无线模式的数据传输模块，如wi-fi，(wirelessfidelity，无线局域网)，无线数传模块40还可以是3g/4g等无线通信模块。

若无线数传模块40采用wi-fi模块，当汽车返回4s店进行维修或保养时，操作者可以通过wi-fi将存储器30中的数据下载下来。若无线数传模块40采用3g/4g通讯模块，则该汽车疲劳耐久测试系统能够将存储器30中的数据实时进行向外传送，操作者可以通过接收设备进行实时下载。操作者从存储器30中下载的数据能够反映整个汽车生命周期的疲劳耐久性，对汽车的改进、升级和换代都能够提供数据支持。

进一步地，微控制器20具有通讯接口，无线数传模块40通过通讯接口与微控制器20连接。该通讯接口优选为uart(universalasynchronousreceiver/transmitter，通用异步收发/传输器)接口，如图3所示，无线数传模块40与微控制器20通过uart总线连接，在微控制器20的控制下用于实现汽车疲劳耐久测试数据的向外传输。

进一步地，如图2所示，该微控制器20还设置有滤波器201，微控制器20还用于通过滤波器201对每个传感器发送的信号进行滤波处理，并将滤波处理后信号发送至存储器30进行存储。

滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器201对微控制器20接收的传感器的信号进行滤波，能够过滤掉干扰信号，保证存储器30中存储的数据的准确性，使该数据能够准确反映汽车整个生命周期的疲劳耐久性。

进一步地，微控制器20还设置有总线接口；每个传感器均通过总线接口与微控制器20连接。如图3所示，mems传感器a、mems传感器b、mems传感器c、mems传感器d、mems传感器e、mems传感器f、mems传感器g和mems传感器h均通过can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线与微控制器20连接。

进一步地，微控制器20还设置有usb(universalserialbus，通用串行总线)接口；存储器30通过usb接口与微控制器20连接。如图3所示，海量存储器30与微控制器20通过usb总线连接。

进一步地，该汽车疲劳耐久测试系统还包括电源管理模块50；该电源管理模块50能够将汽车电瓶提供的直流12v电源转换成其它各部分工作所需的电源。例如，该电源管理模块50可以是变压器。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种车辆，该车辆包括实施例一提供的汽车疲劳耐久测试系统。

本实施例提供的车辆，与上述实施例提供的汽车耐久测试系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器30(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器30(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。