[发明专利]乘用车电控转向系统模拟试验台

说明书

一种乘用车电控转向系统模拟试验台，其特征在于：包括带有车轮的完整EPS转向系统和完整的前悬架系统，实时仿真平台，工控机，可动转向柱夹具总成，两个车轮驱动机构，两个垂直加载机构，两个滚球式承载装置，两个能量传递及消耗装置，两个龙门夹具，两个第一底部支架和两个第二底部支架，其中两个滚球式承载装置分别位于车轮下方，承受垂直载荷的同时，可以通过车轮和滚球之间的滚动和摩擦模拟现实中滚动的轮胎和路面的作用过程，从而模拟转向阻力。可动转向柱夹具总成可以调节转向柱的固定位置和角度，从而更大限度地对实车转向系统进行还原，本乘用车电控转向系统模拟试验台是一个对乘用车的电控转向系统测试和开发的良好平台。

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种乘用车的电控转向系统模拟试验台。

背景技术

以电动助力转向(ElectricPowerSteering，EPS)，线控转向(Steer-By-Wire，SBW)等为代表的电控转向系统近些年发展迅猛，成为汽车行业的研究热点，相对于传统的液压助力转向(HydraulicPowerSteering，HPS)，电控转向系统具有节省空间，环境友好，易于集成控制，节省能源等优势。然而，对于电控转向系统的研究，硬件在环试验是必不可少的一部分，相对于实车试验，硬件在环试验具有不受天气等环境影响，安全性高，成本低，节省人力物力等优势，十分适合电控转向系统的初期开发和控制策略验证等试验，故而硬件在环试验台的开发成为了汽车工业的热点之一。

阻力模拟加载部分是整个试验台最为核心的部分，基本决定了试验台的模拟精度，同时转向试验台也可根据其进行分类。目前，加载机构可分为以下几种：弹簧加载机构结构简单，成本低廉，可靠性强，但由于弹簧的弹性系数难以改变，故能模拟的工况较少，且精度较差。磁粉制动器加载系统加载原理是通过改变传输给磁粉制动器的电压信号改变其制动力，从而为转向齿条提供阻力。由于磁粉制动器制动力与电流近似成线性关系，故控制简单，此外其运转平稳，噪声小，响应也快。但其缺点在于磁粉易受潮和受温度影响，导致其性能不稳定，故常出现控制不灵和控制失误，此外还需要传动机构将齿条平动转化为转动。伺服液压加载系统和伺服电机加载系统可控性强，可以对各种复杂工况进行模拟，故许多试验台都采用此种加载方式，但是液压加载系统维护成本高，对环境不友好，电机加载系统常配合各种减速传动机构，此外，采用此种加载系统常去除前悬架和转向车轮等装置，只保留转向器部分，以仿真软件的整车模型为基础，提供不同工况的阻力信号，从而驱动液压缸或电机，这对真实工况的模拟均是不利的，因为现实情况是路面通过车轮来反应转向阻力，故其仿真结果与实车上的真实转向过程有一定差距。千斤顶加载机构保留了车轮和前悬架系统，通过千斤顶推动顶部有摩擦涂料的下平台直接加载于轮胎，由于保留了悬架和车轮，其真实性和直观性较强，但是由于车轮不能转动，这种实验平台只能对原地转向工况有较高的模拟精度，无法研究随车速变化的行驶工况，局限性较大。

此外，考虑到转向系统的固定角度和位置也对仿真精度有影响，为了尽可能缩小试验台试验与实车试验的差距，转向系统的固定角度和位置也应当与实车情况相近，因此易于调整，可靠的试验台夹具也是转向试验台研究的一部分。

目前国内对转向试验台已经有一定研究，但由于我国在伺服电机，伺服液压系统等领域在国际上并不处于领先地位，且汽车工业起步晚，故在此领域仍处于起步阶段。授权公告号CN101393081B开发的电动助力转向试验台的加载装置分为两部分，左侧由电动缸连接齿条进行加载，右侧类似千斤顶加载机构，保留了悬架部分和右前轮，由丝杠对转向控制臂自上而下加载，左侧的电动缸用于实现变载荷加载，右侧用于模拟原地转向工况。授权公告号CN101750217B开发的汽车多工况模拟转向试验台采用交流伺服电机配合减速机和联轴器对齿条进行加载，在转向柱处使用了摩擦联轴器进行连接，保护转矩传感器。授权公告号CN103792098开发的汽车电动助力转向系统综合性能试验台，包括旋转台，P/R-EPS(Pinion/Rack Electric Power Steering)输出加载装置，电气控制部分等，能够对多种EPS进行测试。

发明内容