[发明专利]一种汽车电动助力转向系统性能检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种汽车电动助力转向系统性能检测系统，其特征在于，包括：电动助力转向系统模块、车辆状态模拟模块以及上位机模块；

所述电动助力转向系统模块包括：主控制器、助力转向机构以及信号传感单元，所述主控制器包括：主控制芯片、转矩信号处理电路、车速信号处理电路、电流采样电路、转速信号处理电路、PWM控制器以及H桥驱动电路，所述助力转向机构包括助力电机、离合器、减速机构、转向轴、中间传动轴，所述离合器的两端分别与助力电机和减速机构连接，所述减速机构和转向轴以及中间传动轴连接，所述转向轴和中间传动轴同轴连接，所述信号传感单元包括转矩传感器、车速传感器、电流传感器；

所述车辆状态模拟模块包括：用于模拟方向盘转动的伺服电机、用于模拟车速的电动缸以及与中间传动轴连接的转向器；

所述上位机模块包括运动控制卡、数据采集仪以及触摸屏模块。

2.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统，其特征在于，所述触摸屏模块包括电动助力转向系统工况控制模块和电动助力转向系统助力性能显示模块。

3.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统，其特征在于，所述上位机模块和电动助力转向系统模块通过数据采集仪建立通讯连接，所述数据采集仪采集电动助力转向系统返回的数据，通过触摸屏模块显示。

4.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统，其特征在于，所述触摸屏模块的软件设计采用易于设计且稳定性相对较高的MCGS嵌入版组态软件。

5.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统，其特征在于，所述上位机模块采用USB系列的数据采集仪和虚拟仪器开发平台Labview软件共同配合完成数据采集的任务。

6.一种汽车电动助力转向系统性能检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：上位机模块采集运动信号，由采集信号的值反馈给运动控制卡进而控制伺服电机和电动缸运动，伺服电机带动转向轴运动模拟方向盘转动，电动缸加载模拟不同路况的车速；

步骤2：转矩传感器自动采集伺服电机的模拟的方向盘的转角和转矩信号，车速传感器采集电动缸加载模拟不同路况的车速信号；

步骤3：主控制器将转矩传感器和车速传感器采集的信号通过PID控制器计算出助力电机的目标电流，使助力电机输出相应的转向器转动所需的力矩；

步骤4：数据采集仪采集电动助力转向系统返回的数据，通过触摸屏模块显示助力性能曲线。

7.根据权利要求6所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统的检测方法，其特征在于，步骤3中的过程为：

步骤301：转矩信号处理电路对转矩传感器检测到的转矩信号经过低通滤波处理，车速信号处理电路将车速传感器检测到的车速信号整形成规则的数字信号，转速信号处理电路将发动机转速传感器测得的发动机转速信号整形成规则的数字信号，电流采样电路通过霍尔传感器将电流传感器检测到的电流信号转换为电压信号；

步骤302：主控制芯片通过A/D转换器将转矩信号和车速信号转换成数字形式的信号并通过PID控制器进行模糊PID控制算法处理，计算出助力电机的目标电流的大小，PWM控制器输出目标电流的PWM占空比对目标电流进行脉冲宽度调制；

步骤303：H桥驱动电路对PWM调制后的目标电流进行逆变，控制助力电机转动以输出相应的力矩，使驾驶员在汽车转向时，人工操作更加舒适，车辆运行更加平稳。

8.根据权利要求6所述的汽车电动助力转向系统性能检测系统的检测方法，其特征在于，步骤4中所述助力性能曲线可以用以下函数表示：

式中，其中I为助力电机的目标电流，I_max为助力电机最大工作电流，T_d为模拟方向盘的伺服电机的输入力矩，K(V)为助力性能曲线的梯度，随车速增加而减小，T_d0为转向系统开始助力时的模拟方向盘的伺服电机的输入力矩，T_dmax为转向系统提供最大助力时的模拟方向盘的伺服电机的输入力矩。