線控轉向器檢測系統及被測系統輸出軸角度的計算方法技術方案

本發明專利技術涉及循環球式線控轉向器檢測系統，包括閉環加載系統模塊、高壓油泵系統模塊、數據采集模塊、被測系統模塊和上位機模塊，其中閉環加載系統模塊包括：低壓控制器、低壓驅動電機、渦輪蝸桿減速機構、全液壓轉向器、液壓缸和液壓缸安裝底座，高壓油泵系統模塊包括高壓油泵電機、高壓油泵控制器、泵頭、油箱和油管，數據采集模塊包括拉線式位移傳感器、拉壓力傳感器、高精度角度傳感器以及傳感器安裝底座，被測系統為循環球式線控轉向器、轉向器輸出垂臂、轉向器球銷和轉向器安裝底座。轉向器球銷和轉向器安裝底座。轉向器球銷和轉向器安裝底座。

【技術實現步驟摘要】
線控轉向器檢測系統及被測系統輸出軸角度的計算方法


[0001]本專利技術屬于汽車智能轉向系統性能與可靠性檢測
，特別涉及一種循環球式線控轉向器檢測系統及被測系統輸出軸角度的計算方法。

技術介紹

[0002]隨著智能化科技的迅速發展，汽車轉向系統的技術也有了很大提升，從純機械轉向系統到液壓助力轉向系統(Hydraulic Power Steering，簡稱 HPS)，再發展到電控液壓助力轉向系統(Electric Hydraulic PowerSteering，簡稱EHPS)和電動助力轉向系統(Electric Power Steering，縮寫EPS)，直至如今，助力轉向系統也逐步向智能化的線控轉向系統 (Steering By Wire，縮寫SBW)發展，所以線控轉向系統的功能安全、性能驗證和可靠性驗證成為了研究的熱點。相比于傳統的純機械轉向和助力轉向系統，線控轉向系統更注重人的乘車舒適體驗、智能安全避障與車身穩定性等顯著的優點，讓人的雙手解放出來。
[0003]雖然目前線控轉向系統并未投入大批量生產，但是輔助類的智能駕駛和封閉環境下的自動駕駛已逐步鋪開，這給線控轉向系統的研究和應用帶來了很大的動力和需求。線控轉向系統必將成為未來汽車轉向系統的主流，因此，對線控轉向技術的研究具有很高的理論價值和經濟價值。
[0004]目前轉向閉環加載測試系統大部分采用的是伺服比例閥式的結構，該結構存在成本高、對油液清潔度要求高、需要高壓蓄能器、能耗高等缺點。大部分檢測系統也沒有對系統的輸入輸出響應時間與跟隨延遲時間進行準確檢測。此外大部分檢測系統并未對系統地輸出軸角度進行檢測，這樣，在系統轉向擺動過程中就無法準確地進行輸出端加載和效率檢測。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的是提供一種用于汽車循環球式電動或電液線控轉向系統性能與可靠性檢測的新型試驗臺，以解決現有技術存在的上述問題。
[0006]本專利技術的技術解決方案是所述循環球式線控轉向器檢測系統，其特殊之處在于，包括：閉環加載系統模塊、高壓油泵系統模塊、數據采集模塊、被測系統模塊以及上位機模塊；
[0007]所述高壓油泵系統模塊的高壓油泵控制器在工作狀態下驅動高壓油泵電機旋轉，通過泵頭的作用使得油箱內的油不斷輸出至閉環加載系統模塊的全液壓轉向器內，為檢測系統的加載提供負載驅動力；
[0008]所述數據采集模塊的高精度角度傳感器檢測被測系統輸入軸的角度信息，并將所述高精度角度信息通過CAN總線上傳至上位機模塊，所述數據采集模塊的拉線式位移傳感器和拉壓力傳感器通過信號屏蔽線連接至閉環加載系統的低壓控制器；
[0009]所述閉環加載系統的低壓控制器將拉線式位移傳感器輸出的位移脈沖信號，通過三角形的正余弦定理計算，得到被測系統的輸出軸角度以及負載力矩矢量與被測系統輸出
轉矩矢量之間的夾角，根據所述夾角并結合低壓控制器采集拉壓力傳感器的負載力，通過三角形矢量關系計算得到被測系統的輸出轉矩；
[0010]所述閉環加載系統模塊的低壓控制器通過CAN總線與USBCAN工具盒連接至上位機模塊，并且接收上位機模塊設置的加載值指令、線控角度指令和線控角速度指令，同時上傳被測系統的輸出軸角度和輸出扭矩信息；所述線控角度指令和線控角速度指令通過CAN總線及線控通訊協議傳輸至被測系統模塊的電控部件；
[0011]所述被測系統模塊的電控部件依據角度指令和角速度指令驅動被測系統輸入軸旋轉至目標角度指令，同時采集被測系統模塊內部角度傳感器的角度信號和電控部件的輸出轉矩信號，并將被測系統輸入軸角度和被測系統電控部件的輸出轉矩上傳至CAN總線；
[0012]所述上位機模塊將接收到的被測系統輸出轉矩和設置的加載值，通過圖形功能顯示為負載跟隨曲線；將接收到的線控角度指令、被測系統輸入軸角度和被測系統輸出軸角度，通過圖形功能顯示為輸入輸出角度曲線；將接收到的被測系統電控部件的輸出轉矩乘以被測系統總體減速比得到理論輸出轉矩，被測系統輸出轉矩除以理論輸出轉矩得到被測系統的效率值，結合被測系統的輸入角度信息，通過圖形功能顯示為效率曲線；將接收到的高精度傳感器角度和被測系統輸入軸角度信息，通過圖形功能顯示為穩態精度曲線；
[0013]所述上位機模塊的負載跟隨曲線體現了檢測系統的加載功能與特性；輸入輸出曲線分析得到被測系統的響應延遲指標、執行時間指標、控制精度指標、輸出軸角度響應延遲指標、超調量指標和超調調整時間指標；效率曲線分析得到被測系統在不同輸入軸角度情況下的整體效率指標；穩態精度曲線分析得到被測系統的穩態精度指標。
[0014]作為優選：所述閉環加載系統模塊由低壓控制器、低壓控制器控制的低壓驅動電機、低壓驅動電機連接的渦輪蝸桿減速機構、所述渦輪蝸桿減速機構連接的全液壓轉向器、所述全液壓轉向器連接安裝在液壓缸安裝底座上的液壓缸組成。
[0015]作為優選：所述高壓油泵系統模塊的油箱出油口與泵頭輸入端連接，泵頭輸出端與所述閉環加載系統模塊的全液壓轉向器的P口連接，所述全液壓轉向器的T口與所述高壓油泵系統模塊的油箱回油口連接；所述全液壓轉向器的A口與所述閉環加載系統模塊的液壓缸的右側進油口連接，全液壓轉向器的B口與所述液壓缸的左側進油口連接。
[0016]作為優選：所述拉壓力傳感器右側通過轉向器球銷與被測系統垂臂下端鉸接，左側剛性固定在液壓缸的拉桿上；所述拉線式位移傳感器安裝在轉向器球銷與液壓缸底座中心點上；所述高精度角度傳感器安裝在高精度角度傳感器底座上，并且輸入端與被測系統的輸入軸花鍵連接；所述低壓控制器、被測系統的電控部件、高精度角度傳感器及上位機模塊通過CAN 總線進行連接。
[0017]作為優選：所述被測系統模塊由轉向器安裝底座、所述轉向器安裝底座上安裝的循環球式線控轉向器、所述循環球式線控轉向器的輸出垂臂、輸出垂臂連接的轉向器球銷組成；所述循環球式線控轉向器可選用電動循環球方向機或電液循環球方向機，通過CAN通訊給定角度和角速度指令，線控方向機通過角度閉環控制將輸入軸執行到給定的角度，穩態精度小于
±
1.0
°
。
[0018]作為優選：所述被測系統輸出軸角度的計算方法，包括以下步驟：
[0019]步驟601：通過米尺測量液壓缸安裝底座中心點A到被測系統輸出軸中心點B的平面距離Lab和被測系統輸出軸中心點B到轉向器球銷中心點C 的平面距離Lbc；
[0020]步驟602：低壓控制器通過拉線式位移傳感器信號采集電路實時檢測液壓缸安裝底座中心點A到轉向器球銷中心點C的距離Lac；
[0021]步驟603：通過線控指令使被測系統的輸入軸轉動至0
°
中間位置，也即輸出軸的0
°
中間位置，此時低壓控制器記錄液壓缸安裝底座中心點A到轉向器球銷中心點C的距離Lac0；
[0022]步驟604：根據三角形的余弦定理推算出被測系統輸入輸出軸的0
°
中間位置時垂臂與AB直線之間的夾角為
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種循環球式線控轉向器檢測系統，其特征在于，包括：閉環加載系統模塊、高壓油泵系統模塊、數據采集模塊、被測系統模塊以及上位機模塊；所述高壓油泵系統模塊的高壓油泵控制器在工作狀態下驅動高壓油泵電機旋轉，通過泵頭的作用使得油箱內的油不斷輸出至閉環加載系統模塊的全液壓轉向器內，為檢測系統的加載提供負載驅動力；所述數據采集模塊的高精度角度傳感器檢測被測系統輸入軸的角度信息，并將所述高精度角度信息通過CAN總線上傳至上位機模塊，所述數據采集模塊的拉線式位移傳感器和拉壓力傳感器通過信號屏蔽線連接至閉環加載系統的低壓控制器；所述閉環加載系統的低壓控制器將拉線式位移傳感器輸出的位移脈沖信號，通過三角形的正余弦定理計算，得到被測系統的輸出軸角度以及負載力矩矢量與被測系統輸出轉矩矢量之間的夾角，根據所述夾角并結合低壓控制器采集拉壓力傳感器的負載力，通過三角形矢量關系計算得到被測系統的輸出轉矩；所述閉環加載系統模塊的低壓控制器通過CAN總線與USBCAN工具盒連接至上位機模塊，并且接收上位機模塊設置的加載值指令、線控角度指令和線控角速度指令，同時上傳被測系統的輸出軸角度和輸出扭矩信息；所述線控角度指令和線控角速度指令通過CAN總線及線控通訊協議傳輸至被測系統模塊的電控部件；所述被測系統模塊的電控部件依據角度指令和角速度指令驅動被測系統輸入軸旋轉至目標角度指令，同時采集被測系統模塊內部角度傳感器的角度信號和電控部件的輸出轉矩信號，并將被測系統輸入軸角度和被測系統電控部件的輸出轉矩上傳至CAN總線；所述上位機模塊將接收到的被測系統輸出轉矩和設置的加載值，通過圖形功能顯示為負載跟隨曲線；將接收到的線控角度指令、被測系統輸入軸角度和被測系統輸出軸角度，通過圖形功能顯示為輸入輸出角度曲線；將接收到的被測系統電控部件的輸出轉矩乘以被測系統總體減速比得到理論輸出轉矩，被測系統輸出轉矩除以理論輸出轉矩得到被測系統的效率值，結合被測系統的輸入角度信息，通過圖形功能顯示為效率曲線；將接收到的高精度傳感器角度和被測系統輸入軸角度信息，通過圖形功能顯示為穩態精度曲線；所述上位機模塊的負載跟隨曲線體現了檢測系統的加載功能與特性；輸入輸出曲線分析得到被測系統的響應延遲指標、執行時間指標、控制精度指標、輸出軸角度響應延遲指標、超調量指標和超調調整時間指標；效率曲線分析得到被測系統在不同輸入軸角度情況下的整體效率指標；穩態精度曲線分析得到被測系統的穩態精度指標。2.根據權利要求1所述的循環球式線控轉向器檢測系統，其特征在于，所述閉環加載系統模塊由低壓控制器、低壓控制器控制的低壓驅動電機、低壓驅動電機連接的渦輪蝸桿減速機構、所述渦輪蝸桿減速機構連接的全液壓轉向器、所述全液壓轉向器連接安裝在液壓缸安裝底座上的液壓缸組成。3.根據權利要求1所述的循環球式線控轉向器檢測系統，其特征在于，所述高壓油泵系統模塊的油箱出油口與泵頭輸入端連接，泵頭輸出端與所述閉環加載系統模塊的全液壓轉向器的P口連接，所述全液壓轉向器的T口與所述高壓油泵系統模塊的油箱回油口連接；所述全液壓轉向器的A口與所述閉環加載系統模塊的液壓缸的右側進油口連接，全液壓轉向器的B口與所述液壓缸的左側進油口連接。4.根據權利要求1所述的循環球式線控轉向器檢測系統，其特征在于，所述拉壓力傳感
器右側通過轉向器球銷與被測系統垂臂下端鉸接，左側剛性固定在液壓缸的拉桿上；所述拉線式位移傳感器安裝在轉向器球銷與液壓缸底座中心點上；所述高精度角度傳感器安裝在高精度角度傳感器底座上，并且輸入端與被測系統的輸入軸花鍵連接；所述低壓控制器、被測系統的電控部件、高精度角度傳感器及上位機模塊通過CAN總線進行連接。5.根據權利要求1所述的循環球式線控轉向器檢...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐雷華，黎慶發，劉金山，王佐平，
申請(專利權)人：深圳市知行智驅技術有限公司，
類型：發明
國別省市：