专利名称：汽车动力学仿真试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仿真模拟设备技术领域，特别涉及汽车仿真设备技术领域，具体是指一种汽车动力学仿真试验台。
背景技术：
随着汽车工业的迅速发展，各种汽车电控装备相继研发成功并市场化运营，许多新的系统还在不断地研发之中。车辆底盘控制系统相继出现了 ABS/ASR(防抱死/驱动防滑系统)、RSC(RSS)防侧翻稳定性控制、ESP(ESC)车身电子稳定系统、EBS电子刹车系统、ACC主动巡航控制系统等等，这些系统需要大量的实车试验才能验 证其性能。研发这些系统时，一般首先建立一个仿真系统，在仿真系统下对控制器E⑶的软硬件进行调试和测试，达到目标性能后再进行实车试验，减少实车试验的危险性和降低研发成本。因而，一些实时仿真系统相继研发，如dSPACE模拟器等。然而这些系统耗资巨大，并且不便于对具体控制器进行适应性改动，对于不同控制器的适应性差。对于特定的控制器，需要特定的机械和电气部件，对这些部件进行建模和仿真需要额外的时间和费用开销。因此，现有技术中需要一种实体的车辆动力学仿真试验台，所有的部件均为可方便插拔的，从而可以提高研发速度，降低研发成本。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种采用实物部件代替仿真软件，可以方便地根据不同的控制器进行部分部件的替换，大大提高车辆电控装备的研发速度。且结构简单，交互性、实时性和扩展性较佳，性能可靠，成本低廉，应用范围广泛的汽车动力学仿真试验台。为了实现上述的目的，本实用新型的汽车动力学仿真试验台具有如下构成其包括车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、指示装置和传感器装置，所述的车辆运行参数仿真模型装置分别连接所述的控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、指示装置和传感器装置，所述的控制器装置还分别连接所述的轮速控制装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，所述的驾驶员操作装置还连接所述的制动控制装置。该汽车动力学仿真试验台中，所述的车辆运行参数仿真模型装置包括车身仿真单元、轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、车辆转向单元以及三维动画显示单元，所述的车身仿真单元分别连接所述的轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、三维动画显示单元以及车辆转向仿真单元，车身仿真单元通过适配器连接控制器装置，所述的轮胎仿真单元还通过数字输出卡(D0板卡)连接所述的轮速控制装置，所述的发动机仿真单元连接所述的驾驶员操作装置。该汽车动力学仿真试验台中，所述的车辆运行参数仿真模型装置还包括数模转换单元，所述的驾驶员操作装置和制动控制装置均通过所述的数模转换单元分别连接到车辆运行参数仿真模型装置和发动机仿真单元。该汽车动力学仿真试验台中，所述的驾驶员操作装置包括油门踏板、刹车踏板、方向盘和多个功能选择按钮，所述的油门踏板、方向盘和多个功能选择按钮均连接所述的数模转换单元的输入端，所述的刹车踏板直接与制动控制装置相连接。该汽车动力学仿真试验台中，所述的制动控制装置包括储气筒、制动气室、ABS电磁阀、ASR阀、继动阀、空压机、气压传感器和空气干燥器，所述的空压机通过所述的空气干燥器连通所述的储气筒，所述的储气筒通过所述的ABS电磁阀连通所述的制动气室，所述的制动气室还连通继动阀和驾驶员操作装置，继动阀的控制口连通所述的驾驶员操作装置或ASR阀，所述的制动气室还通过所述的气压传感器连接到所述的车辆运行参数仿真模型装置的数模转换单元，所述的ABS电磁阀和ASR阀的信号输入端连接所述的控制器装置。该汽车动力学仿真试验台中，所述的传感器装置包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器、横摆角速度传感器和压力传感器，所述的横向加速度传感器、纵向加速度传感 器、横摆角速度传感器和压力传感器的输出端均通过模拟信号或者CAN信号与所述的控制器装置连接。该汽车动力学仿真试验台中，所述的轮速控制装置包括多个步进电机，所述的各步进电机上均安装有齿圈，各齿圈附近还安装有轮速传感器，所述的各步进电机均连接所述的轮胎仿真单元的输出端，所述的各轮速传感器均连接所述的控制器装置的输入端。采用了该实用新型的汽车动力学仿真试验台，由于其车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，除了车辆运行参数仿真模型装置包含的车辆动力学模型和单元外，各装置均为可替换的实物部件，从而可以方便地根据不同的控制器进行部分部件的替换，大大提高车辆电控装备的研发速度。且本实用新型的汽车动力学仿真试验台，其结构简单，交互性、实时性和扩展性较佳，性能可靠，成本低廉，应用范围也较为广泛。
图I为本实用新型的汽车动力学仿真试验台的结构示意图。图2为本实用新型的汽车动力学仿真试验台中的制动控制装置结构示意图。图3为本实用新型的汽车动力学仿真试验台中的轮速控制装置结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图I所示，为本实用新型的汽车动力学仿真试验台的结构示意图。在一种实施方式中，该汽车动力学仿真试验台包括车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，所述的车辆运行参数仿真模型模型装置分别连接所述的控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置和指示装置，所述的控制器装置还分别连接所述的轮速控制装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，所述的驾驶员操作装置还连接所述的制动控制装置。所述的各装置，除了车辆运行参数仿真模型装置包含的车辆动力学模型和单元外，其余均采用可替换的实物部件。从而可以方便地根据不同的控制器进行部分部件的替换，不再如同现用技术中需要进行复杂的软件调试，以此大大提高车辆电控装备的研发速度。所述的车辆运行参数仿真模型装置包括车身仿真单元、轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、车辆转向单元以及三维动画显示单元，所述的车身仿真单元分别连接所述的轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、三维动画显示单元以及车辆转向仿真单元，车身仿真单元通过适配器连接控制器装置，所述的轮胎仿真单元还通过数字输出卡(D0板卡)连接所述的轮速控制装置，所述的发动机仿真单元连接所述的驾驶员操作装置。所述的车辆运行参数仿真模型装置还包括数模转换单元，所述的驾驶员操作装置和制动控制装置均通过所述的数模转换单元分别连接到车辆运行参数仿真模型装置和发动机仿真单元。所述的驾驶员操作装置包括油门踏板、刹车踏板、方向盘和多个功能选择按钮，所述的油门踏板、方向盘和多个功能选择按钮均连接所述的数模转换单元的输入端，所述的 刹车踏板直接与制动控制装置相连接。所述的制动控制装置，如图2所示，包括储气筒、制动气室、ABS电磁阀、ASR阀、继动阀、空压机、气压传感器和空气干燥器，所述的空压机通过所述的空气干燥器连通所述的储气筒，所述的储气筒通过所述的ABS电磁阀连通所述的制动气室，所述的制动气室还连通继动阀和驾驶员操作装置，继动阀的控制口连通所述的驾驶员操作装置或ASR阀，所述的制动气室还通过所述的气压传感器连接到所述的车辆运行参数仿真模型装置的数模转换单元，所述的ABS电磁阀和ASR阀的信号输入端连接所述的控制器装置。所述的传感器装置包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器、横摆角速度传感器和压力传感器，所述的横向加速度传感器、纵向加速度传感器、横摆角速度传感器和压力传感器的输出端均通过模拟信号或者CAN信号与所述的控制器装置连接。所述的轮速控制装置，如图3所示，包括多个步进电机，所述的各步进电机上均安装有齿圈，各齿圈附近还安装有轮速传感器，所述的各步进电机均连接所述的轮胎仿真单元的输出端，所述的各轮速传感器均连接所述的控制器装置的输入端。在实际应用中，本实用新型的结构装置化程度极高，如图I所示，分为车辆运行参数仿真模型装置、轮速控制装置、驾驶员输入装置、制动控制装置、传感器输入装置以及指示装置。轮速控制装置如图3所示，由齿圈、轮速传感器、步进电机以及相应的线束、开关组成。其主要作用是将车辆仿真模型输出地电压值变为齿圈的转速，通过轮速传感器将轮速信息传到控制器的ECU中。轮速控制装置模拟真实的车轮转动，但轮胎的动力学特性参数(侧偏角、充气程度等)则在车辆仿真模型中。轮速传感器是ABS/ASR/RSC/ESC/ACC等控制系统中不可缺少的。图3，六个齿圈31 36安装在六个步进电机37 42上，步进电机的控制线路连接输入口 19上，控制信号由车辆仿真模型的目标机发出。而六个轮速传感器43 48则将采集到的信号通过线束发送到控制器E⑶中。驾驶员输入装置包括制动踏板、油门踏板和方向盘，以及功能选择按钮。制动踏板与制动控制装置的气路相连接；油门踏板将油门开度的信息以电压的形式发送到车辆仿真模型中；方向盘是实物，和转角传感器结合，以电压信号的形式将方向盘转角信号发送到车辆仿真模型中。[0030]制动控制装置由制动气室、ABS电磁阀、ASR阀、继动阀、空压机、气压传感器、空气干燥器和压缩空气管路组成。除气压传感器外，制动控制装置其它部件再加上驾驶员输入装置的车辆的真实制动气路。气压传感器将制动气室气压发送到车辆仿真模型中。如图2所示，前桥制动气室16、17的制动压力来自制动踏板7，由储气筒25负责供气，分别受电磁阀1、2的控制。第二轴和第三轴的制动气室18 21的制动压力来自继动阀9，且分别受电磁阀3 6的控制。继动阀9的供气气源为储气筒24，继动阀9的控制口的气压则来自制动踏板7或者ASR阀8。压缩空气由空压机22经干燥器23进入储气筒24和25中。气压传感器10 15将气室制动压力信号经输出口 2 6传送到车辆仿真模型，同时，电磁阀I 6、ASR阀8的控制信号则由输入口 27输入。控制信号由控制器E⑶发出。其中的制动踏板7则属于驾驶员输入装置。传感器输入装置包括横向和纵向加速度传感器、横摆角速度传感器、压力传感器。压力传感器将车辆气路中某一处的压力信号发送给控制器ECU,其它的传感器则将车辆的运动学信号发送给控制器ECU，这些传感器得信号亦可以通过车辆仿真模型输出，通过开关进行选择。传感器输入信号的部件是可选的，根据具体的控制器应用而进行取舍。指示装置包括各种连接线束和开关、指示灯。能够模拟各种部件(如轮速传感器短路、电磁阀电压过高)等故障，用以检验ECU的诊断功能和在故障模式下的系统功能是否合乎设计。本实用新型通过结合实物部件和仿真部件，成功地搭建出汽车动力学仿真试验台，可用于483331 、1 (』3 、40等控制器^^的功能试验。各种输入均为实车实物的输入，且具有三维动画显示功能。本实用新型的车辆动力学仿真平台使得车辆控制器ECU的功能试验十分方便。不仅可以快速地开发各种底盘控制系统，而且由于安装和拆卸方便、制造成本较低，因此本实用新型对底盘控制系统的生产有极大的推广价值。本实用新型的汽车动力学仿真试验台的上述技术方案中，其中所包括的各个功能装置和功能单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此这些装置和单元仅利用硬件电路结构就可以实现，不需要辅助以特定的控制软件即可以自动实现相应功能。采用了该实用新型的汽车动力学仿真试验台，由于其包括车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，且各装置均为可替换的实物部件，从而可以方便地根据不同的控制器进行部分部件的替换，大大提高车辆电控装备的研发速度。且本实用新型的汽车动力学仿真试验台，其结构简单，交互性、实时性和扩展性较佳，性能可靠，成本低廉，应用范围也较为广泛。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的试验台包括车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、指示装置和传感器装置，所述的车辆运行参数仿真模型装置分别连接所述的控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、指示装置和传感器装置，所述的控制器装置还分别连接所述的轮速控制装置、制动控制装置、传感器装置和指示装置，所述的驾驶员操作装置还连接所述的制动控制装置。
2.根据权利要求I所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的车辆运行参数仿真模型装置包括车身仿真单元、轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、车辆转向单元以及三维动画显示单元,所述的车身仿真单元分别连接所述的轮胎仿真单元、适配器单元、发动机仿真单元、功能选择单元、三维动画显示单元以及车辆转向仿真单元，车身仿真单元通过适配器连接控制器装置，所述的轮胎仿真单元还通过数字输出卡连接所述的轮速控制装置，所述的发动机仿真单元连接所述的驾驶员操作装置。
3.根据权利要求2所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的车辆运行参数仿真模型装置还包括数模转换单元，所述的驾驶员操作装置和制动控制装置均通过所述的数模转换单元分别连接到车辆运行参数仿真模型装置和发动机仿真单元。
4.根据权利要求3所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的驾驶员操作装置包括油门踏板、刹车踏板、方向盘和多个功能选择按钮，所述的油门踏板、方向盘和多个功能选择按钮均连接所述的数模转换单元的输入端，所述的刹车踏板直接与制动控制装置相连接。
5.根据权利要求3所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的制动控制装置包括储气筒、制动气室、ABS电磁阀、ASR阀、继动阀、空压机、气压传感器和空气干燥器，所述的空压机通过所述的空气干燥器连通所述的储气筒，所述的储气筒通过所述的ABS电磁阀连通所述的制动气室，所述的制动气室还连通继动阀和驾驶员操作装置，继动阀的控制口连通所述的驾驶员操作装置或ASR阀，所述的制动气室还通过所述的气压传感器连接到所述的车辆运行参数仿真模型装置的数模转换单元，所述的ABS电磁阀和ASR阀的信号输入端连接所述的控制器装置。
6.根据权利要求3所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的传感器装置包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器、横摆角速度传感器和压力传感器，所述的横向加速度传感器、纵向加速度传感器、横摆角速度传感器和压力传感器的输出端均通过模拟信号或者CAN信号与所述的控制器装置连接。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的汽车动力学仿真试验台，其特征在于，所述的轮速控制装置包括多个步进电机，所述的各步进电机上均安装有齿圈，各齿圈附近还安装有轮速传感器，所述的各步进电机均连接所述的轮胎仿真单元的输出端，所述的各轮速传感器均连接所述的控制器装置的输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车动力学仿真试验台，包括车辆运行参数仿真模型装置、控制器装置、轮速控制装置、驾驶员操作装置、制动控制装置、指示装置和传感器装置，车辆运行参数仿真模型装置分别连接其余各装置，控制器装置还分别连接轮速控制装置、制动控制装置和指示装置，驾驶员操作装置还连接了制动控制装置。采用该种结构的汽车动力学仿真试验台，除车辆运行参数仿真模型装置外，其余各装置均为可替换的实物部件，从而可以方便地根据不同的控制器进行部分部件的替换和取舍，大大提高车辆电控装备的研发速度。且本实用新型的汽车动力学仿真试验台，其结构简单，交互性、实时性和扩展性较佳，性能可靠，成本低廉，应用范围也较为广泛。
文档编号G05B23/02GK202548643SQ201220089370
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者曹晨光, 沈准, 陈晓青 申请人:东风电子科技股份有限公司