一种线控转向系统试验台架.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106706346A(43)申请公布日2017.05.24(21)申请号201611259014.0(22)申请日2016.12.30(71)申请人南昌大学地址330063江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人张庭芳何新毅曹铭张超敏曲志林郭劲林(74)专利代理机构南昌市平凡知识产权代理事务所36122代理人夏材祥(51)Int.Cl.G01M17/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种线控转向系统试验台架(57)摘要一种线控转向系统试验台架，包括主控模块、容错模块、转向操纵模块、转向执行模块和阻力加载模块及其连接零件的设计；转向盘与转向柱助力式方向机相连来模拟路面反馈；两个不同功率的齿轮齿条式方向机通过零件连接，通过主控单片机接收传感器信号，利用Flexray总线传输PWM信号来实现转向及阻力模拟。去除了转向执行及操纵之间的机械连接，可以自由设计传动比和路感来改变系统力传递特性及角传递特性，节约了汽车的布置空间，改善了车辆的操纵稳定性。可以模拟各种状态下的路面阻力，提高了系统的准确性。本发明所述SBW试验台架搭建方法简单有效，可用于SBW系统控制算法、容错算法、总线技术的试验研究。CN106706346ACN106706346A权利要求书1/2页1.一种线控转向系统试验台架，其特征在于，所述试验台架结构包括上下两层，上层为主控模块由ECU构成，下层为转向操纵模块、转向执行模块、阻力加载模块和容错模块；转向操纵模块由方向盘、路感电机、电机控制器、转矩传感器、转角传感器和电流传感器构成；转向执行模块由转向执行电机、电机控制器、电流传感器、线位移传感器和拉压力传感器构成；阻力加载模块由阻力模拟电机、电机控制器和电流传感器构成；容错模块由RECU构成，所述试验台架系统采用12V的电源，包含为传感器和控制芯片供电的12V转5V的电源电路接口，车速信号由信号发生器提供；所述SBW系统试验台架的上层主控模块ECU和容错模块RECU，包括一个16位微控制器、Flexray驱动电路；本发明所述线控转向系统即SBW试验台架工作过程如下：试验人员通过给定方向盘转矩、转角，ECU采集转矩及转角传感器信号以及信号发生器的随机车速信号，通过ECU内部的算法运算，计算出驱动路感电机、转向执行电机、阻力模拟电机的PWM控制信号，通过Flexray总线传输到下层各电机控制板，路感电机控制板接收路感电机PWM控制信号实现路感模拟，转向执行模块接收转向执行电机PWM控制信号来实现转向，反馈线位移信号实现转向执行闭环控制及反馈拉压力信号用于主控模块阻力及路感计算，阻力加载模块接收阻力模拟电机PWM控制信号来实现阻力模拟；各电流传感器反馈给ECU电流信号，用于电机闭环控制。2.根据权利要求1所述的一种线控转向系统试验台架，其特征在于，所述ECU和RECU采用嵌入式微控制器——飞思卡尔的16位单片机MC9S12XF512，该芯片增加了X-GATE协处理器，具有较强的数据处理能力和控制功能；Flexray驱动电路以TJA1080为收发器；MC9S12XF512内部集成2路Flexray控制器，FlexRay总线两个信道上的数据速率最大达到10Mbps,总数据速率达到20Mbit/秒；S12MCU总线频率为25MHz，方便实现一些复杂的均衡控制算法和多总线通讯控制；在MCU外围还通过IIC总线接入实时时钟芯片和EEPROM存储芯片，2路Flexray的RX和TX脚分别接TJA1080收发器构成内部和外部双Flexray通讯网络；所述下层转向操纵模块路感电机采用C-EPS方向机，选用功率为150W—350W直流电机式C-EPS方向机，采用MC9S12XF512作为电机控制板并设计以DRV8301为驱动芯片的电机驱动电路及以TJA1080为收发器的Flexray驱动电路；转角传感器采用光电编码器，精度为0.5度左右；转矩传感器采用非接触扭矩传感器；电流传感器采用霍尔式电流传感器，转向操纵模块单独使用铝型材台架搭建，下层设立隔板用来放置控制板及电源；所述下层转向操纵模块转向执行电机采用R-EPS或P-EPS方向机，采用功率600W—900W直流电机式R-EPS或P-EPS方向机；以MC9S12XF512作为电机控制板并设计以DRV8301为驱动芯片的电机驱动电路及以TJA1080为收发器的Flexray驱动电路；线位移传感器采用拉杆式直线位移传感器，拉压力传感器采用S型拉压力传感器；所述下层阻力加载模块由阻力模拟电机、电机控制器和电流传感器构成；阻力模拟电机也采用R-EPS或P-EPS方向机，选用功率为150W—350W直流电机式R-EPS或P-EPS方