硬件在回路半实物汽车传动-制动综合模拟实验台制造技术

本发明专利技术公开了一种硬件在回路半实物汽车传动－制动综合模拟实验台。所述实验台包括实验台机械系统部分和实验台电气系统部分，所述实验台机械系统部分包括车轮、飞轮和旋转轴，所述车轮上均设有ＡＢＳ制动系统，所述车轮的车轮轴和所述飞轮的飞轮轴通过可控力传动部件连接在一起，所述飞轮的飞轮轴还连接有可控制动部件，所述机械系统部分还包括加速踏板、刹车踏板、离合踏板、变频电机以及变速箱，所述变速箱的输出轴与所述车轮的车轮轴连接在一起，所述变速箱的输入轴连接有所述变频电机；所述实验台电气系统部分包括ＰＣ机、接口卡，还包括ＣＡＮ卡、踏板位置传感器、转速传感器、力控制器、变频器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测试、验证汽车的ABS、 ASR系统以及自动变速 箱工作过程的模拟实验台，尤其是一种硬件在回路半实物汽车传动-制动综 合模拟实验台。
技术介绍
目前，电子控制技术在汽车中的应用越来越广泛，各种新型的汽车电 子控制系统不断涌现，如ABS、 ASR和自动变速箱等。为了在教学过程中 讲解ABS、 ASR和自动变速箱的工作原理和工作过程以及验证自行开发的 ABS、 ASR和自动变速箱的性能，实验台是必不可少的测试装备。近年来，已经出现了多种用于测试分析ABS、 ASR系统和自动变速箱 系统的实验台。根据用途这些实验台可分为两类 一类是用于科研的实验 台，主要是为了开发某个系统建立的，往往价格比较昂贵；另一类是用于 教学的实验台，主要是介绍某个部件的运行特性，性能往往比较简单，价 格也比较便宜。根据其实验对象，实验台也可分为两类 一类是传动实验 台， 一般用于疲劳实验、自动变速箱的开发，价格昂贵；另一类是制动性 能实验台，主要用于测试ABS等制动装置的性能。现有的这些实验台主要存在以下问题实验台采用实物方式，价格昂 贵，例如仅用以加载的电涡流测功机就要至少花费十几万元人民币；不能 综合仿真传动与制动系统，而现代汽车发展趋势是将驱动与制动系统综合 控制以提高整车的性能，如ASR工作过程中就要对ABS制动和发动机系 统进行综合控制；另外，科研实验台基本不能用于教学。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的传动、制动实验台不能综合仿真 传动与制动系统、价格昂贵而且不能同时适用于教学和科研的问题。由于进行传动实验和制动实验需要模拟行驶阻力的加载装置，为了降 低成本，本专利技术未采用与发动机功率相匹配的大功率加载装置，而采用了小功率的模拟加载装置。由于自动变速箱工作时需要根据油门开度、发动 机转速、车速等参数选择相应的档位，因此为测试分析自动变速箱，除配 备了可控制动部件作为加载装置外，本实验台还配有模拟发动机特性的动 力源即本专利技术的变频电机，并且该动力源的输出功率与模拟加载功率成适当比例。另夕卜，在测试ABS、 ASR时，往往需要测试其在不同路面情况下 的工作情况，为此本实验台含有模拟路面附着特性的装置即可控力传动部 件。基于以上几点，本专利技术提供了一种硬件在回路半实物汽车传动-制动综 合模拟实验台，包括实验台机械系统部分和实验台电气系统部分，所述实 验台机械系统部分包括车轮、飞轮和旋转轴，所述实验台电气系统部分包 括PC机、接口卡，所述实验台机械系统部分中，所述车轮上均设有ABS 制动系统，所述车轮的车轮轴和所述飞轮的飞轮轴通过可控力传动部件连 接在一起，所述飞轮的飞轮轴还连接有可控制动部件，所述机械系统部分 还包括加速踏板、刹车踏板、变频电机以及变速箱，所述变速箱的输出轴 与所述车轮的车轮轴连接在一起，所述变速箱的输入轴连接有所述变频电 机；所述实验台电气系统部分还包括CAN卡、变频器、力控制器、转速 传感器、踏板位置传感器，所述变频器与所述变频电机电连接，所述力控 制器与所述可控力传动部件和所述可控制动部件电连接，所述旋转轴均设 有所述转速传感器，所述变频电机的电机轴和所述飞轮上也设有所述转速 传感器，所述加速踏板和刹车踏板连设有所述踏板位置传感器，所述变频 器、所述力控制器、所述转速传感器和所述踏板位置传感器均经由接口卡 与PC机电连接，所述PC机与CAN卡电连接。本实验台机械系统中用于测试分析的变速箱、车轮及车轮的制动系统 (即ABS制动系统的机械部分)为实物，其余为仿真部件。本实验台利用 飞轮模拟汽车系统的惯性，把直线运动转变为旋转运动，飞轮的惯量与实 车惯量成比例縮小；利用可控制动部件模拟行驶阻力；利用可控力传动部 件模拟不同路面的地面附着力；利用变频电机模拟发动机；可控制动部件、 可控力传动部件由力控制器驱动，变频电机由可以进行转矩控制的变频器 驱动。力控制器和变频器的指令由PC机利用硬件在回路技术发出。本专利技术中的各部件最大输出能力根据所模拟的车辆质量进行了相应 地縮小计算，这样可以降低实验台的制造成本，同时实验效果也较精确。此外，PC机的显示器可以显示采集到的各种信息以及ABS、 ASR、 自动变速箱ECU通过CAN总线发送过来的信息，使ABS、 ASR以及自动 变速箱系统的工作过程清晰的展示出来，有利于进行教学。采用以上的结构，本实验台既可以模拟传动又可以模拟制动的特性， 能够测试分析ABS、 ASR和自动变速箱的控制系统，还能作为驾驶手动、 自动档车辆的驾驶模拟器，符合现代汽车将传动与制动系统综合控制来提 高整车性能的发展趋势；并且，实验过程中既不费油，又比较直观，降低 了汽车实验费用开支，既适用于教学也可以适用于科研，能够达到较好的 实验效果。附图说明下面结合附图和本专利技术的实施方式做进一步详细说明 图1是硬件在回路半实物汽车传动-制动综合模拟实验台的机械系统 的示意框图2是硬件在回路半实物汽车传动-制动综合模拟实验台的机械系统 的局部示意图3是硬件在回路半实物汽车传动-制动综合模拟实验台的电气系统 的示意框图。图2中，1.变速箱输入轴，2.变速箱输出轴，3.车轮轴，4.飞轮轴。 具体实施例方式本专利技术的附图1示出了硬件在回路半实物汽车传动-制动综合模拟实 验台的机械系统的结构，该机械系统模拟并且具有了通常汽车的基本的功 能和配置，能够顺利完成汽车在传动和制动过程的控制功能。结合图2，可以看出本专利技术的机械系统的结构主要包括所述实验台机械系统部分中含有车轮、飞轮和旋转轴，所述车轮设有 刹车制动系统，即ABS系统，所述车轮上有车轮轴3，所述飞轮中有飞轮 轴4，所述飞轮轴连接有可控制动部件，所述车轮轴3与所述飞轮轴4通 过所述可控力传动部件连接在一起，所述机械系统部分还包括加速踏板(未示出)、刹车踏板(未示出)、离合踏板(未示出)、变频电机、变速箱以及 各旋转轴，所述变速箱设有变速箱输入轴1和变速箱输出轴2，所述变速 箱输出轴2连接有所述车轮的车轮轴，所述变速箱输入轴1连接有所述变 频电机。另外，该机械系统中的可控制动部件可以选用电磁制动器，还可以进 一步选择为电磁粉末制动器即磁粉制动器，该可控制动部件可以模拟车辆行驶过程中的行驶阻力，通过接受PC机的力控制器输出的控制电流来控制制动力的大小。其中的飞轮用来模拟车辆惯性，来模拟汽车自身的质量 与载重量，将直线运动转化为旋转运动，飞轮的旋转速度即为车速。通常 情况下飞轮速度与车轮速度是一致的。如果发生滑转或刹车抱死，则二者 速度不一致。可控力传动部件连接车轮与飞轮，该部件可控制所传递力的 最大值，以模拟不同路面情况下的附着力。可控力传动部件选择使用磁粉离合器，力控制器根据PC机的指令控制磁粉离合器的电流以控制传递转矩的大小，控制对车轮的力，以模拟不同的路面摩擦力。该实验台由变频 调速电机(即变频电机)模拟发动机输出动力，所述变频电机与电源连接， 与实物变速箱结合模拟汽车发动机运转。该实验台采用半实物结构，其机械系统中用于测试分析的变速箱、车轮及车轮的制动系统(即ABS制动系统的机械部分)为实物，其中含有制 动盘和与制动盘相对应的制动钳，用来进行模拟汽车的制动；其余为仿真 部件。同时在本专利技术的实施中，各部件最大输出能力应根据所模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬件在回路半实物汽车传动－制动综合模拟实验台，包括实验台机械系统部分和实验台电气系统部分，所述实验台机械系统部分包括车轮、飞轮和旋转轴，所述实验台电气系统部分包括ＰＣ机、接口卡，其特征在于：所述实验台机械系统部分中，所述车轮上均设有ＡＢＳ制动系统，所述车轮的车轮轴和所述飞轮的飞轮轴通过可控力传动部件连接在一起，所述飞轮的飞轮轴还连接有可控制动部件，所述机械系统部分还包括加速踏板、刹车踏板、变频电机以及变速箱，所述变速箱的输出轴与所述车轮的车轮轴连接在一起，所述变速箱的输入轴连接有所述变频电机；　所述实验台电气系统部分还包括ＣＡＮ卡、变频器、力控制器、转速传感器、踏板位置传感器，所述变频器与所述变频电机电连接，所述力控制器与所述可控力传动部件和所述可控制动部件电连接，所述旋转轴均设有所述转速传感器，所述 变频电机的电机轴和所述飞轮上也设有所述转速传感器，所述加速踏板和刹车踏板设有所述踏板位置传感器，所述变频器、所述力控制器、所述转速传感器和所述踏板位置传感器均经由接口卡与ＰＣ机电连接，所述ＰＣ机与ＣＡＮ卡电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈潞，李洪斌，王品，于京诺，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]