專利名稱：硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測試、驗證汽車的ABS、 ASR系統(tǒng)以及自動變速 箱工作過程的模擬實驗臺，尤其是一種硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜 合模擬實驗臺。
背景技術(shù)：
目前，電子控制技術(shù)在汽車中的應(yīng)用越來越廣泛，各種新型的汽車電 子控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如ABS、 ASR和自動變速箱等。為了在教學(xué)過程中 講解ABS、 ASR和自動變速箱的工作原理和工作過程以及驗證自行開發(fā)的 ABS、 ASR和自動變速箱的性能，實驗臺是必不可少的測試裝備。
近年來，已經(jīng)出現(xiàn)了多種用于測試分析ABS、 ASR系統(tǒng)和自動變速箱 系統(tǒng)的實驗臺。根據(jù)用途這些實驗臺可分為兩類 一類是用于科研的實驗 臺，主要是為了開發(fā)某個系統(tǒng)建立的，往往價格比較昂貴；另一類是用于 教學(xué)的實驗臺，主要是介紹某個部件的運行特性，性能往往比較簡單，價 格也比較便宜。根據(jù)其實驗對象，實驗臺也可分為兩類 一類是傳動實驗 臺， 一般用于疲勞實驗、自動變速箱的開發(fā)，價格昂貴；另一類是制動性 能實驗臺，主要用于測試ABS等制動裝置的性能。
現(xiàn)有的這些實驗臺主要存在以下問題實驗臺采用實物方式，價格昂 貴，例如僅用以加載的電渦流測功機就要至少花費十幾萬元人民幣；不能 綜合仿真?zhèn)鲃优c制動系統(tǒng)，而現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢是將驅(qū)動與制動系統(tǒng)綜合 控制以提高整車的性能，如ASR工作過程中就要對ABS制動和發(fā)動機系 統(tǒng)進行綜合控制；另外，科研實驗臺基本不能用于教學(xué)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的傳動、制動實驗臺不能綜合仿真 傳動與制動系統(tǒng)、價格昂貴而且不能同時適用于教學(xué)和科研的問題。
由于進行傳動實驗和制動實驗需要模擬行駛阻力的加載裝置，為了降 低成本，本發(fā)明未采用與發(fā)動機功率相匹配的大功率加載裝置，而采用了小功率的模擬加載裝置。由于自動變速箱工作時需要根據(jù)油門開度、發(fā)動 機轉(zhuǎn)速、車速等參數(shù)選擇相應(yīng)的檔位，因此為測試分析自動變速箱，除配 備了可控制動部件作為加載裝置外，本實驗臺還配有模擬發(fā)動機特性的動 力源即本發(fā)明的變頻電機，并且該動力源的輸出功率與模擬加載功率成適
當比例。另夕卜，在測試ABS、 ASR時，往往需要測試其在不同路面情況下 的工作情況，為此本實驗臺含有模擬路面附著特性的裝置即可控力傳動部 件。
基于以上幾點，本發(fā)明提供了一種硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜 合模擬實驗臺，包括實驗臺機械系統(tǒng)部分和實驗臺電氣系統(tǒng)部分，所述實 驗臺機械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述實驗臺電氣系統(tǒng)部分包 括PC機、接口卡，所述實驗臺機械系統(tǒng)部分中，所述車輪上均設(shè)有ABS 制動系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過可控力傳動部件連 接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動部件，所述機械系統(tǒng)部分 還包括加速踏板、剎車踏板、變頻電機以及變速箱，所述變速箱的輸出軸 與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電 機；所述實驗臺電氣系統(tǒng)部分還包括CAN卡、變頻器、力控制器、轉(zhuǎn)速 傳感器、踏板位置傳感器，所述變頻器與所述變頻電機電連接，所述力控 制器與所述可控力傳動部件和所述可控制動部件電連接，所述旋轉(zhuǎn)軸均設(shè) 有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述變頻電機的電機軸和所述飛輪上也設(shè)有所述轉(zhuǎn)速 傳感器，所述加速踏板和剎車踏板連設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻 器、所述力控制器、所述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡 與PC機電連接，所述PC機與CAN卡電連接。
本實驗臺機械系統(tǒng)中用于測試分析的變速箱、車輪及車輪的制動系統(tǒng) (即ABS制動系統(tǒng)的機械部分)為實物，其余為仿真部件。本實驗臺利用 飛輪模擬汽車系統(tǒng)的慣性，把直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，飛輪的慣量與實 車慣量成比例縮?。焕每煽刂苿硬考M行駛阻力；利用可控力傳動部 件模擬不同路面的地面附著力；利用變頻電機模擬發(fā)動機；可控制動部件、 可控力傳動部件由力控制器驅(qū)動，變頻電機由可以進行轉(zhuǎn)矩控制的變頻器 驅(qū)動。力控制器和變頻器的指令由PC機利用硬件在回路技術(shù)發(fā)出。本發(fā)明中的各部件最大輸出能力根據(jù)所模擬的車輛質(zhì)量進行了相應(yīng) 地縮小計算，這樣可以降低實驗臺的制造成本，同時實驗效果也較精確。
此外，PC機的顯示器可以顯示采集到的各種信息以及ABS、 ASR、 自動變速箱ECU通過CAN總線發(fā)送過來的信息，使ABS、 ASR以及自動 變速箱系統(tǒng)的工作過程清晰的展示出來，有利于進行教學(xué)。
采用以上的結(jié)構(gòu)，本實驗臺既可以模擬傳動又可以模擬制動的特性， 能夠測試分析ABS、 ASR和自動變速箱的控制系統(tǒng)，還能作為駕駛手動、 自動檔車輛的駕駛模擬器，符合現(xiàn)代汽車將傳動與制動系統(tǒng)綜合控制來提 高整車性能的發(fā)展趨勢；并且，實驗過程中既不費油，又比較直觀，降低 了汽車實驗費用開支，既適用于教學(xué)也可以適用于科研，能夠達到較好的 實驗效果。


下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的實施方式做進一步詳細說明 圖1是硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺的機械系統(tǒng) 的示意框圖2是硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺的機械系統(tǒng) 的局部示意圖3是硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺的電氣系統(tǒng) 的示意框圖。
圖2中，1.變速箱輸入軸，2.變速箱輸出軸，3.車輪軸，4.飛輪軸。
具體實施例方式
本發(fā)明的附圖1示出了硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實 驗臺的機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該機械系統(tǒng)模擬并且具有了通常汽車的基本的功 能和配置，能夠順利完成汽車在傳動和制動過程的控制功能。
結(jié)合圖2，可以看出本發(fā)明的機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括
所述實驗臺機械系統(tǒng)部分中含有車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述車輪設(shè)有 剎車制動系統(tǒng)，即ABS系統(tǒng)，所述車輪上有車輪軸3，所述飛輪中有飛輪 軸4，所述飛輪軸連接有可控制動部件，所述車輪軸3與所述飛輪軸4通 過所述可控力傳動部件連接在一起，所述機械系統(tǒng)部分還包括加速踏板(未示出)、剎車踏板(未示出)、離合踏板(未示出)、變頻電機、變速箱以及 各旋轉(zhuǎn)軸，所述變速箱設(shè)有變速箱輸入軸1和變速箱輸出軸2，所述變速 箱輸出軸2連接有所述車輪的車輪軸，所述變速箱輸入軸1連接有所述變 頻電機。
另外，該機械系統(tǒng)中的可控制動部件可以選用電磁制動器，還可以進 一步選擇為電磁粉末制動器即磁粉制動器，該可控制動部件可以模擬車輛
行駛過程中的行駛阻力，通過接受PC機的力控制器輸出的控制電流來控
制制動力的大小。其中的飛輪用來模擬車輛慣性，來模擬汽車自身的質(zhì)量 與載重量，將直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，飛輪的旋轉(zhuǎn)速度即為車速。通常 情況下飛輪速度與車輪速度是一致的。如果發(fā)生滑轉(zhuǎn)或剎車抱死，則二者 速度不一致?？煽亓鲃硬考B接車輪與飛輪，該部件可控制所傳遞力的 最大值，以模擬不同路面情況下的附著力?？煽亓鲃硬考x擇使用磁粉
離合器，力控制器根據(jù)PC機的指令控制磁粉離合器的電流以控制傳遞轉(zhuǎn)
矩的大小，控制對車輪的力，以模擬不同的路面摩擦力。該實驗臺由變頻 調(diào)速電機(即變頻電機)模擬發(fā)動機輸出動力，所述變頻電機與電源連接， 與實物變速箱結(jié)合模擬汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)。
該實驗臺采用半實物結(jié)構(gòu)，其機械系統(tǒng)中用于測試分析的變速箱、車
輪及車輪的制動系統(tǒng)(即ABS制動系統(tǒng)的機械部分)為實物，其中含有制 動盤和與制動盤相對應(yīng)的制動鉗，用來進行模擬汽車的制動；其余為仿真 部件。
同時在本發(fā)明的實施中，各部件最大輸出能力應(yīng)根據(jù)所模擬的車輛質(zhì) 量進行相應(yīng)地縮小計算，這樣可以降低實驗臺的制造成本和實驗臺的價格， 同時實驗效果也較精確。
所述變速箱可以為手動變速箱，也可以為各種類型的自動變速箱。另 外，在采用手動變速箱或電控機械式自動變速箱的情況下，為便于描述， 在本發(fā)明的實施例中將離合器部件看作是本發(fā)明所述變速箱的一部分，離 合器部件與變速箱的連接方式采用公知技術(shù)，因此在附圖1中未示出變速 箱以外的部件。
本發(fā)明的附圖3示出了硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實 驗臺的電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)該圖可以看出
7實驗臺電氣系統(tǒng)部分包括PC機、接口卡，還包括CAN卡、變頻器、
力控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器，變頻器與變頻電機電連接，力 控制器與可控力傳動部件和可控制動部件電連接，旋轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有轉(zhuǎn)速傳 感器，變頻電機的電機軸和飛輪上也設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，加速踏板、離合踏 板和剎車踏板設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻器、所述力控制器、所
述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡與PC機電連接，并且 PC機與CAN卡電連接。機械部分中的變速箱可以為自動變速箱，其中含 有自動變速箱ECU (未示出)，也可以為手動變速箱。
另外，由于本實驗臺與ASRECU、 ABSECU (ECU指汽車專用微機 控制器)和自動變速箱ECU相對獨立，因此本發(fā)明可以通過以下連接進行 實驗本實驗臺經(jīng)由CAN卡連接ABS ECU、 ASRECU和自動變速箱ECU 中的任意一個以上部件，并且將實驗臺的轉(zhuǎn)速傳感器和位置傳感器與CAN 卡所連接的ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU直接相連接，以傳送 傳感器數(shù)據(jù)。所述ABSECU、 ASRECU和自動變速箱ECU可以是現(xiàn)有技 術(shù)中通用的產(chǎn)品(或部件)，也可以是自主研制開發(fā)的產(chǎn)品(或部件)，這 樣，本實驗臺可以配合科研開發(fā)，快速實驗并且反饋上述ECU的性能，達 到較好的實驗效果。所述ASRECU系統(tǒng)一般包含有所述ABS ECU部分。 所述自動變速箱ECU經(jīng)由CAN卡與PC機電連接。ABS ECU、 ASR ECU 和自動變速箱ECU經(jīng)由CAN卡相互電連接。
本發(fā)明的保護范圍涵蓋采用上述ASRECU、 ABS ECU和自動變速箱 ECU中的任意一個以上產(chǎn)品或部件與本實驗臺接合在一起的產(chǎn)品。不論是 本實驗臺與其中的一個還是全部三個或是其中的任意兩個結(jié)合，均落入本
發(fā)明的保護范圍。
圖3所示的實驗臺電氣系統(tǒng)部分中，以PC機作為實驗臺的中控單元， 該PC機可以經(jīng)由接口卡實時接收各旋轉(zhuǎn)軸、飛輪和電機軸和各踏板位置 傳感器傳來的數(shù)據(jù)，使用PC機帶有的顯示器(附圖中未示出)，根據(jù)轉(zhuǎn)速 傳感器實時傳來的數(shù)據(jù)實時顯示狀態(tài)和控制參數(shù)，并能根據(jù)采集的狀態(tài)參 數(shù)和預(yù)先在實驗臺中預(yù)置的實際發(fā)動機的輸出特性曲線、行駛阻力特性曲 線、設(shè)定的路面情況等的數(shù)據(jù)進行計算并給力控制器和變頻器發(fā)出指令。
各轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器也與ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU直接相連接。由于本實驗臺在包括變頻電機的轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)軸均安裝了轉(zhuǎn)速傳感器，因此能夠?qū)崟r檢測車速和各車輪的速度，當車速和各
車輪中的任意一個或一個以上的車輪速度不一致時，ASRECU自動啟動。其中變頻器，經(jīng)由接口卡接受PC機按照當時踏板位置、電機軸轉(zhuǎn)速以及被測試的ASR ECU發(fā)出的指令等信息計算出來的轉(zhuǎn)矩控制指令，可以控制由圖1中的變頻電機模擬發(fā)動機輸出的動力。本發(fā)明的變頻器采用帶轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器，從而順利進行上述運行。在踩加速踏板的情況下，PC機按照當時加速踏板的信號和當時的轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩給變頻器，由變頻器控制變頻電機以仿真發(fā)動機特性。
由于本發(fā)明采用的是變頻調(diào)速電機，該變頻電機經(jīng)由變頻器和接口卡連接到PC機，經(jīng)PC機的指令控制，則可實現(xiàn)智能地控制變頻調(diào)速電機的轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)控制由圖1中的變頻電機模擬發(fā)動機輸出的動力。其中力控制器，根據(jù)PC機發(fā)出的指令控制可控力傳動部件和可控制動部件；其中轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器經(jīng)由接口卡與PC機相連接并且傳送數(shù)據(jù)，同時轉(zhuǎn)速傳感器和踏板位置傳感器也連接至ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU，以傳送數(shù)據(jù)。
下面描述本發(fā)明的幾個實施例，以使更清楚地示出本發(fā)明的各種具體功能。
自動變速箱測試的實施例
由于自動變速箱ECU與本實驗臺相對獨立，進行自動變速箱測試，首先將自動變速箱ECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時，電機軸轉(zhuǎn)速傳感器、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器等信號直接與自動變速箱的ECU相連接。自動變速箱與自動變速箱ECU相連接。其中該實驗臺中各傳感器的信號已經(jīng)接到PC機中，PC機與自動變速箱ECU之間可以通過CAN卡通信。
PC機根據(jù)發(fā)動機動力特性得出變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩來對變頻電機進行控制，根據(jù)行駛阻力特性自動得出力控制器的輸出轉(zhuǎn)矩對可控制動部件進行控制，模擬不同的阻力。在本發(fā)明中的變速箱采用自動變速箱時，在PC機模擬控制的行駛路況發(fā)生變化時如上坡，或駕駛?cè)瞬扔烷T踏板時，所述自動變速箱ECU可以根據(jù)油門踏板位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速等信號進行檔位判斷并控制自動變速箱進行換檔。同時PC機可以實時顯示轉(zhuǎn)速曲線，直觀演示換檔時機、換檔過程。也可以采用手動變速箱作為手動檔汽車的駕駛模擬器，通過鼠標對PC機操作設(shè)置不同的情況，觀看學(xué)員的駕駛表現(xiàn)，尤其是換檔表現(xiàn)。
同時PC機可以根據(jù)傳感器傳來的數(shù)據(jù)實時顯示轉(zhuǎn)速曲線，直觀演示換檔時機、換檔過程。
此外還可以通過PC機附帶的鼠標(附圖中未示出)對PC機操作，設(shè)置如坡道角度等參數(shù)，對自動變速箱在不同道路情況下的換檔特性進行實驗。
由于實驗臺內(nèi)預(yù)置了發(fā)動機特性和阻力特性，可以直觀顯示汽車理論中的驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖和動力特性圖，輔助該部分內(nèi)容的教學(xué)。實驗
臺PC機可以經(jīng)由網(wǎng)卡連接到局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，進行遠程教學(xué)。
ABS系統(tǒng)的實施例
由于ABS ECU與本實驗臺相對獨立，進行ABS系統(tǒng)測試，首先將ABSECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時，剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號直接連接到ABS ECU中。ASB制動系統(tǒng)機械部分與該ABS ECU部分直接相連接。
然后，踩下實驗臺中的剎車踏板，裝車輪上的制動系統(tǒng)中的制動鉗夾緊制動盤進行作用，制動系統(tǒng)起作用，車輪和飛輪開始減速，逐漸地，當制動系統(tǒng)的制動力大于可控力傳動模擬的地面附著力時，車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象，飛輪轉(zhuǎn)速不為零而車輪轉(zhuǎn)速為零。由于在各旋轉(zhuǎn)軸上都安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，并且將剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號分成兩路同時給PC機和ABS ECU。因此在踩剎車踏板時，ABSECU能夠通過安裝在剎車踏板下的傳感器傳來的剎車數(shù)據(jù)，實時檢測到本實驗臺進行了剎車操作，并且能夠檢測到任一車輪轉(zhuǎn)速接近為0的時刻，在此情況下經(jīng)過ABSECU的分析，ABS系統(tǒng)自行啟動，這樣，在車輪上的制動系統(tǒng)中的制動盤與制動鉗相對速度接近零時，制動鉗開始放松，制動盤又開始旋轉(zhuǎn)，然后制動鉗再次夾緊制動盤，經(jīng)過制動一放松一再制動這樣多次反復(fù)，使車輪的速度逐漸下降，提高了車輛運行的安全性。由于在旋轉(zhuǎn)軸上安裝的轉(zhuǎn)速傳感器實時提供數(shù)據(jù)給PC機，在制動過程中，PC機根據(jù)各傳感器的信息計算制動時間和實時制動轉(zhuǎn)速，則可以得
出制動距離并顯示出來，直觀的展示ABS的工作過程和性能，有利于進行教學(xué)展示。PC機可以根據(jù)阻力特性曲線和采集到的飛輪轉(zhuǎn)速計算出行駛阻力，由于路面系數(shù)由可控力傳動部件模擬，通過在PC機中選擇不同的路面，PC機自動計算出路面的最大附著力，并通過力控制器控制可控力傳動部件所能傳動的最大轉(zhuǎn)矩即可測試在不同路面情況下ABS的工作情況。由于是在PC機和ABS ECU共同作用下進行的ABS系統(tǒng)模擬，因此可以設(shè)置不同的初始速度以及不同的慣性質(zhì)量，能夠模擬測試汽車在該條件下制動時ABS的工作情況；另外，通過改變飛輪的質(zhì)量，也能夠模擬測試不同慣性質(zhì)量的汽車制動時ABS系統(tǒng)的工作情況。
在本發(fā)明應(yīng)用于教學(xué)的情況下，如上所述，將車輪轉(zhuǎn)速傳感器各踏板位置傳感器與被分析測試的現(xiàn)有ABS ECU如上所述進行連接，并將CAN卡與ABS ECU連接，即可完成上述的ABS系統(tǒng)工作過程的演示。
在將本發(fā)明應(yīng)用于科研開發(fā)的情況下，可以在實驗臺之外設(shè)計安裝好相關(guān)的技術(shù)構(gòu)成部分，含軟硬件部分，然后放置到實驗臺上，即將車輪轉(zhuǎn)速傳感器各踏板位置傳感器與被分析測試的現(xiàn)有ABS ECU如上所述進行連接，并將CAN卡與ABSECU連接，就可以檢測研發(fā)設(shè)計的效果，以利于快速反饋信息，以再次改進，促進研發(fā)工作的開展。
ASR系統(tǒng)的實施例
由于ASR ECU與本實驗臺相對獨立，進行ASR系統(tǒng)測試，首先將ASRECU模塊(產(chǎn)品或部件)與CAN卡相連接，同時，各旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速傳感器、電機軸的轉(zhuǎn)速傳感器直接與ASRECU相連接。在ASRECU包含ABS ECU的情況下，ASB制動系統(tǒng)機械部分與該ABS ECU部分直接相連接。
由于汽車在加速時因車輪打滑而產(chǎn)生了側(cè)滑的情況下，ASR系統(tǒng)起作用。因此，需要操作者在PC機中設(shè)置適當?shù)目刂齐娏鱽砜刂屏刂破鞯淖畲髠鬟f轉(zhuǎn)矩，以使可控力傳動部件模擬路面附著力的大小。在本實施例中，可控力傳動部件選擇使用磁粉離合器，即力控制器根據(jù)PC機發(fā)出的指令控制磁粉離合器；當然也可選擇皮帶傳動、摩擦輪傳動等傳動形式，通過控制壓力來控制所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小。
然后，實驗臺模擬汽車啟動或加速過程，當磁粉離合器提供的路面附著力小于模擬發(fā)動機的變頻電機輸出的力時，車輪開始滑轉(zhuǎn)。車輪滑轉(zhuǎn)的特點是車輪的轉(zhuǎn)速與車速不一致，由于本實驗臺在包括變頻電機的電機軸的各旋轉(zhuǎn)軸安裝了轉(zhuǎn)速傳感器，因此能夠?qū)崟r檢測車速和各車輪的速度，
當車速和各車輪中的任意一個或一個以上的車輪速度不一致時，ASRECU判斷為汽車滑轉(zhuǎn)，則自動啟動ASR系統(tǒng)，進行安全保護。
ASR系統(tǒng)的運行可以通過兩種方式進行。第一種方式是通過控制ABS系統(tǒng)來實現(xiàn)。由于ASR系統(tǒng)是ABS系統(tǒng)的頂層系統(tǒng)，含有ABS系統(tǒng)，也可以控制ABS系統(tǒng)，因此在ASR系統(tǒng)啟動時，也可以通過控制ABS系統(tǒng)來進行制動，適當降低車輪旋轉(zhuǎn)速度，維持車輛行駛方向的穩(wěn)定性，保持好的操控性及最適當?shù)尿?qū)動力，達到較好的行車安全。
ASR系統(tǒng)進行工作運行的第二種方式是通過改變模擬發(fā)動機轉(zhuǎn)矩來
進行。計算發(fā)動機特性的PC機通過CAN總線與ASRECU通信，可以接
受ASR系統(tǒng)發(fā)出的發(fā)動機控制指令。根據(jù)事先輸入的發(fā)動機特性曲線，與
采集到的加速踏板位置數(shù)據(jù)、電機軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)以及被測試的ASR系統(tǒng)發(fā)出
的指令等信息，PC機可以基于動力特性計算出模擬發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩值，
以直流電壓方式或其它方式輸出相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號給變頻器，經(jīng)由變頻器
控制變頻電機輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩。以此來改變模擬發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，達到較好的行車安全。
即使在非對稱路面的情況下制動時，由于本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集并不要求所有車輪的速度與車速不一致，因此只要一個以上車輪速度與車輪速度不一致，本發(fā)明的ASR系統(tǒng)就立即自行啟動，所以本發(fā)明可以模擬非對稱路面制動時ASR的工作情況。
在將本發(fā)明應(yīng)用于教學(xué)的情況下，ASR系統(tǒng)啟動后，PC機根據(jù)各傳感器的信息實時顯示車輪輪速和飛輪模擬的車速的變化，展示ASR的工作過程和性能，從而清晰明了地展示ASR系統(tǒng)的工作過程。
在將本發(fā)明應(yīng)用于科研開發(fā)的情況下，可以在實驗臺之外設(shè)計安裝好
ASRECU，含軟硬件部分，然后放置到實驗臺上即與傳感器傳感器直接連接，并且與CAN卡相連接，來檢測研發(fā)設(shè)計的效果，以利于快速反饋信
12息，以再次改進，促進研發(fā)工作的開展。
根據(jù)圖3的虛線框部分可以看出，本發(fā)明中的上述ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU可以與實驗臺其它部分相對獨立，上述ABS ECU、 ASRECU和自動變速箱ECU可以由技術(shù)開發(fā)人員設(shè)計，放置在該 實驗臺進行實驗，以進行改進，另外，也可以使用在市場購買的ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU來驗證其性能，而構(gòu)成驗證ABS ECU、 ASR ECU和自動變速箱ECU的實驗系統(tǒng)。這也是本發(fā)明作為硬件在回路的仿 真方法的具體體現(xiàn)。
本發(fā)明可以廣泛用于教學(xué)和研發(fā)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1. 一種硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，包括實驗臺機械系統(tǒng)部分和實驗臺電氣系統(tǒng)部分，所述實驗臺機械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述實驗臺電氣系統(tǒng)部分包括PC機、接口卡，其特征在于所述實驗臺機械系統(tǒng)部分中，所述車輪上均設(shè)有ABS制動系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過可控力傳動部件連接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動部件，所述機械系統(tǒng)部分還包括加速踏板、剎車踏板、變頻電機以及變速箱，所述變速箱的輸出軸與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電機；所述實驗臺電氣系統(tǒng)部分還包括CAN卡、變頻器、力控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器，所述變頻器與所述變頻電機電連接，所述力控制器與所述可控力傳動部件和所述可控制動部件電連接，所述旋轉(zhuǎn)軸均設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述變頻電機的電機軸和所述飛輪上也設(shè)有所述轉(zhuǎn)速傳感器，所述加速踏板和剎車踏板設(shè)有所述踏板位置傳感器，所述變頻器、所述力控制器、所述轉(zhuǎn)速傳感器和所述踏板位置傳感器均經(jīng)由接口卡與PC機電連接，所述PC機與CAN卡電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述變速箱為自動變速箱，所述自動變速箱與自動變速箱ECU相連接，所述CAN卡與自動變速箱ECU相連接，并且所述變頻電機的電機軸和所述飛輪上設(shè)有的轉(zhuǎn)速傳感器及所述踏板位置傳感器也與自動變速箱ECU相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述變速箱為手動變速箱，所述機械系統(tǒng)還包括離合踏板，所述離合踏板設(shè)有踏板位置傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述CAN卡與ABSECU相連接，ABS制動系統(tǒng)與所述ABSECU相連接，剎車踏板位置傳感器、車輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器信號以及飛輪軸的轉(zhuǎn)速傳感器也與ABS ECU相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述CAN卡與ASRECU相連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速傳感器、所述車輪的轉(zhuǎn)速傳感器、飛輪的轉(zhuǎn)速傳感器、踏板位置傳感器、變頻電機軸的轉(zhuǎn)速傳感器與ASRECU相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實 驗臺，其特征在于所述ABS制動系統(tǒng)與ASRECU相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實 驗臺，其特征在于所述PC機經(jīng)由所述CAN卡與CAN網(wǎng)絡(luò)電連接，或 經(jīng)由網(wǎng)卡與局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實 驗臺，其特征在于所述可控制動部件為電磁制動器，所述可控力傳動部 件為磁粉離合器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述電磁制動器為磁粉制動器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺，其特征在于所述變速箱和車輪為實物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硬件在回路半實物汽車傳動-制動綜合模擬實驗臺。所述實驗臺包括實驗臺機械系統(tǒng)部分和實驗臺電氣系統(tǒng)部分，所述實驗臺機械系統(tǒng)部分包括車輪、飛輪和旋轉(zhuǎn)軸，所述車輪上均設(shè)有ABS制動系統(tǒng)，所述車輪的車輪軸和所述飛輪的飛輪軸通過可控力傳動部件連接在一起，所述飛輪的飛輪軸還連接有可控制動部件，所述機械系統(tǒng)部分還包括加速踏板、剎車踏板、離合踏板、變頻電機以及變速箱，所述變速箱的輸出軸與所述車輪的車輪軸連接在一起，所述變速箱的輸入軸連接有所述變頻電機；所述實驗臺電氣系統(tǒng)部分包括PC機、接口卡，還包括CAN卡、踏板位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、力控制器、變頻器。
文檔編號G01M17/007GK101476985SQ20091000511
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者于京諾, 李洪斌, 品 王, 潞 陳 申請人:魯東大學(xué)