底盘测功机的控制系统及方法与流程

专利2022-05-09  9


本发明属于车辆性能测试技术领域,尤其涉及一种底盘测功机的控制系统及方法。



背景技术:

汽车底盘测功机是汽车重要的实验设备,是完成汽车整车实验的台式实验系统,可以模拟汽车道路实验各种工况的道路载荷,在室内完成汽车的经济性试验、动力试验、排放性能与分析、可靠性实验以及汽车传动有关的专项实验,是汽车实验研究、产品开发、质量检验所必备的大型设备,使用汽车底盘测功机在室内完成汽车实验与通常的道路实验相比较有速度快、精度高、费用低等优点。

传统的汽车底盘测功机主要用于:①测量汽车驱动轮输出功率;②检验汽车滑行性能;③检验汽车加速性能;④校验车速表;⑤校验里程表。配备油耗仪的底盘测功机可以在室内模拟道路行驶,测量等速耗油;底盘测功机分为两类:单滚筒底盘测功机,其滚筒直径大(1500~2500mm),制造和安装费用大,但其测试精度高,主要制造厂和科研单位用于完成四驱或六驱车各轴的车轮动力性能测试;双滚筒式底盘测功机,其滚筒直径小(180~500mm),设备成本低,使用方便,但测试精度较差,一般用于双驱汽车的维修及检测。

单滚筒式底盘测功机在实验时,需要用到轮毂对中系统,该系统主要用于将待测车辆的驱动轮调整到滚筒的中心位置。现有的底盘测功机上的轮毂对中系统,通常在测功机上架的两侧对称设有四套滚珠丝杆升降机和与之连接的四只变频电机,每一套滚珠丝杆升降机端部连接一只对中滚筒,启动四只变频电机,每只电机传动各自对应的滚珠丝杆升降机,使其对应的对中滚筒滚动,从而带动待测车辆的轮胎转动对中。但由于四只电机独立控制,同步性差,对中效果不好。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种底盘测功机的控制系统及方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种底盘测功机的控制系统,包括plc控制柜、与所述plc控制柜电连接的道路模拟系统、信号采集系统、安全保障系统和轮毂对中系统;所述道路模拟系统包括滚筒装置、驱动装置、功率吸收装置和惯性模拟装置,所述滚筒装置用于模拟路面,所述驱动装置用于驱动滚筒装置运转,所述功率吸收装置用于模拟车辆行驶过程中所受的阻力,所述惯性模拟装置用于模拟车辆旋转质量的转动惯量及汽车平移质量的惯量;所述信号采集系统包括车速传感器和拉压传感器;所述安全保障系统包括限位挡轮、系留装置和冷却装置,所述限位挡轮位于驱动轮两侧,用于防止驱动轮在旋转过程中驶出滚筒;所述系留装置与车辆相连,防止车辆与地面有相对位移;所述冷却装置用于对车辆的发动机和车轮进行降温;所述轮毂对中系统用于校正车辆轮毂的中心位置,确保车辆轮毂中心轴位于滚筒中心轴的正上方。

具体地,所述滚筒装置包括左滚筒和右滚筒,分别用于匹配车辆的左驱动轮和右驱动轮,所述左滚筒和右滚筒之间通过转轴连接。

进一步地,所述驱动装置为驱动电机,所述驱动电机通过电磁离合器安装在滚筒的转轴上;所述驱动电机驱动滚筒的转轴转动,从而带动左滚筒、右滚筒同步转动。

进一步地,所述功率吸收装置包括电涡流机,所述电涡流机与左滚筒通过联轴器连接,所述电涡流机用于模拟车辆运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等,电涡流式功率吸收装置可控性好、结构简单、体积小、重量轻、便于安装。

进一步地,所述惯性模拟装置包括飞轮组件,所述飞轮组件安装在驱动电机与右滚筒之间,所述飞轮组件包括多个飞轮,多个所述飞轮分别与滚筒的转轴通过电磁离合器连接。采用电磁离合器自动或手动切换飞轮的组合,在允许的误差范围内满足车辆的惯量模拟。

进一步地,所述车速传感器安装在滚筒的转轴上,用于测量车辆的行驶速度;所述拉压传感器安装在功率吸收装置内部,用于测量车辆行驶过程中的瞬时牵引力。当车辆驱动轮带动测功机滚筒及电涡流机转子旋转时,由于磁通密度发生变化使转子表面产生电涡流,该电涡流与磁场相互作用产生反向制动力矩,使定子绕主轴轴线摆动;该制动力矩通过杠杆传递给拉压传感器,由拉压传感器给出相应的电信号,经处理后则可显示出瞬时牵引力值f。与此同时,底盘测功机的车速传感器给出电信号,经处理可显示瞬时的速度值v,经计算用公式p=f*v计算则可得出瞬时的功率值。

优选地,所述轮毂对中系统包括光电收发装置和遮光杆,所述遮光杆可拆卸式安装在车辆轮毂的中心轴上;所述光电收发装置包括光发射器和光接收器,所述光发射器和光接收器沿竖直方向相对布置;所述光发射器为线性光源,所述光接收器为线性光接收器,所述光发射器与光接收器之间产生的光域面与车辆轮毂的中心轴线垂直,且所述光域面的中心点位于车辆轮毂的中心轴线所在的竖直平面内。

与上述控制系统相对应的,本发明还公开了一种底盘测功机的控制方法,包括以下步骤:

s1,驾驶车辆行驶至测功机的滚筒处,使车辆驱动轮刚好与滚筒接触,将车辆熄火并拉手刹;

s2,将遮光杆安装在车辆轮毂的中心位置,并开启光电收发装置;

s3,控制电磁离合器闭合,将驱动电机接入滚筒装置,驱动滚筒正向转动,滚筒带动车辆位移,遮光杆随着滚筒的转动做弧线上升运动;

s4,当遮光杆刚进入光域面时,控制滚筒停止转动,并记录此时滚筒的角位移θ1;

s5,控制滚筒继续转动,当遮光杆刚离开光域面时,控制滚筒停止转动,并记录此时滚筒的角位移θ2;

s6,计算角位移θ1和θ2的中点θ中;

s7,根据角位移θ2到中点θ中的角位移差值,控制滚筒反向转动,直到滚筒转动到中点θ中为止,此时,车辆轮毂中心轴刚好位于滚筒中心轴的正上方,即完成车辆轮毂与测功机滚筒的对中工序;

s8,关闭光电收发装置,取下遮光杆,控制电磁离合器断开,将驱动电机接出滚筒装置;

s9,在车辆驱动轮的两侧分别安装限位挡轮,将地面的系留装置与车辆相连,开启冷却装置;

s10,车辆启动,通过车辆的发动机驱动车辆的驱动轮转动,带动滚筒转动;

s11,通过车速传感器检测车辆行驶过程中的瞬时速度,通过拉压传感器检测车辆行驶过程中的瞬时牵引力,根据车辆行驶过程中的瞬时速度和瞬时牵引力计算瞬时功率。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过在测功机的滚筒外侧设置光电收发装置,在车辆的轮毂中心位置安装遮光杆,通过滚筒转动带动车辆位移,分别记录遮光杆刚进入光域面和刚离开光域面时滚筒的角位移,通过计算两个时刻对应角位移的中点即可得到车辆轮毂与滚筒的对中位置;本发明的轮毂对中系统相较于现有技术结构更加简单,定位更加精准,从而提高了底盘测功机检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例一种底盘测功机的控制系统的示意框图;

图2为本发明实施例中道路模拟系统的结构示意图;

图3为本发明实施例中车辆轮毂在测功机的滚筒上的运动轨迹示意图;

图4为本发明实施例中遮光杆经过光域面的运动轨迹示意图;

图中:1、滚筒装置;2、轮毂;3、驱动电机;4、电涡流机;5、飞轮组件;6、车速传感器;7、拉压传感器;8、转轴;9、联轴器;10、光电发射器;11、光电接收器。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示,本实施例提供了一种底盘测功机的控制系统,包括plc控制柜、与所述plc控制柜电连接的道路模拟系统、信号采集系统、安全保障系统和轮毂对中系统;所述道路模拟系统包括滚筒装置1、驱动装置、功率吸收装置和惯性模拟装置,所述滚筒装置1用于模拟路面,所述驱动装置用于驱动滚筒装置1运转,所述功率吸收装置用于模拟车辆行驶过程中所受的阻力,所述惯性模拟装置用于模拟车辆旋转质量的转动惯量及汽车平移质量的惯量;所述信号采集系统包括车速传感器6和拉压传感器7;所述安全保障系统包括限位挡轮、系留装置和冷却装置,所述限位挡轮位于驱动轮两侧,用于防止驱动轮在旋转过程中驶出滚筒;所述系留装置与车辆相连,防止车辆与地面有相对位移;所述冷却装置用于对车辆的发动机和车轮进行降温;所述轮毂对中系统用于校正车辆轮毂2的中心位置,确保车辆轮毂2中心轴位于滚筒中心轴的正上方。

具体地,所述滚筒装置1包括左滚筒和右滚筒,分别用于匹配车辆的左驱动轮和右驱动轮,所述左滚筒和右滚筒之间通过转轴8连接。

进一步地,所述驱动装置为驱动电机3,所述驱动电机3通过电磁离合器安装在滚筒的转轴8上;所述驱动电机3驱动滚筒的转轴8转动,从而带动左滚筒、右滚筒同步转动。

进一步地,所述功率吸收装置包括电涡流机4,所述电涡流机4与左滚筒通过联轴器9连接,所述电涡流机4用于模拟车辆运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等,电涡流式功率吸收装置可控性好、结构简单、体积小、重量轻、便于安装。

进一步地,所述惯性模拟装置包括飞轮组件5,所述飞轮组件5安装在驱动电机3与右滚筒之间,所述飞轮组件5包括多个飞轮,多个所述飞轮分别与滚筒的转轴8通过电磁离合器连接。采用电磁离合器自动或手动切换飞轮的组合,在允许的误差范围内满足车辆的惯量模拟。

进一步地,所述车速传感器6安装在滚筒的转轴8上,用于测量车辆的行驶速度;所述拉压传感器7安装在功率吸收装置内部,用于测量车辆行驶过程中的瞬时牵引力。当车辆驱动轮带动测功机滚筒及电涡流机4转子旋转时,由于磁通密度发生变化使转子表面产生电涡流,该电涡流与磁场相互作用产生反向制动力矩,使定子绕主轴轴线摆动;该制动力矩通过杠杆传递给拉压传感器7,由拉压传感器7给出相应的电信号,经处理后则可显示出瞬时牵引力值f。与此同时,底盘测功机的车速传感器6给出电信号,经处理可显示瞬时的速度值v,经计算用公式p=f*v计算则可得出瞬时的功率值。

优选地,所述轮毂对中系统包括光电收发装置和遮光杆,所述遮光杆可拆卸式安装在车辆轮毂2的中心轴上;所述光电收发装置包括光发射器和光接收器,所述光发射器和光接收器沿竖直方向相对布置;所述光发射器为线性光源,所述光接收器为线性光接收器,所述光发射器与光接收器之间产生的光域面与车辆轮毂2的中心轴线垂直,且所述光域面的中心点位于车辆轮毂2的中心轴线所在的竖直平面内。

本实施例还提供了一种底盘测功机的控制方法,包括以下步骤:

s1,驾驶车辆行驶至测功机的滚筒处,使车辆驱动轮刚好与滚筒接触,将车辆熄火并拉手刹;

s2,将遮光杆安装在车辆轮毂2的中心位置,并开启光电收发装置;

s3,控制电磁离合器闭合,将驱动电机3接入滚筒装置1,驱动滚筒正向转动,滚筒带动车辆位移,遮光杆随着滚筒的转动做弧线上升运动,如图3所示;

s4,当遮光杆刚进入光域面时,控制滚筒停止转动,并记录此时滚筒的角位移;

s5,控制滚筒继续转动,当遮光杆刚离开光域面时,控制滚筒停止转动,并记录此时滚筒的角位移;

s6,计算角位移和的中点,如图4所示;

s7,根据角位移到中点的角位移差值,控制滚筒反向转动,直到滚筒转动到中点为止,此时,车辆轮毂2中心轴刚好位于滚筒中心轴的正上方,即完成车辆轮毂2与测功机滚筒的对中工序;

s8,关闭光电收发装置,取下遮光杆,控制电磁离合器断开,将驱动电机3接出滚筒装置1;

s9,在车辆驱动轮的两侧分别安装限位挡轮,将地面的系留装置与车辆相连,开启冷却装置;

s10,车辆启动,通过车辆的发动机驱动车辆的驱动轮转动,带动滚筒转动;

s11,通过车速传感器6检测车辆行驶过程中的瞬时速度,通过拉压传感器7检测车辆行驶过程中的瞬时牵引力,根据车辆行驶过程中的瞬时速度和瞬时牵引力计算瞬时功率。

具体实施过程中,本实施例的滚筒装置1可设置4个滚筒,分别对应四驱车辆的4个驱动轮,即本实施例的控制方法可用于两驱或四驱车辆的性能检测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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