CN113758732B - 电动助力转向模拟装置和电动转向系统的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向模拟装置和电动转向系统的检测方法。该电动助力转向模拟装置包括：输入轴、转向力矩模拟装置、锁止装置、扭矩传感器以及电动助力装置，转向力矩模拟装置包括：导杆、动力装置，导杆进行轴向移动或具有轴向移动趋势，且导杆与输入轴联动，锁止装置适于锁止输入轴，扭矩传感器适于检测输入轴的转矩，电动助力装置与扭矩传感器电连接，且电动助力装置根据扭矩传感器所检测的转矩大小输出相应的助力力矩。该电动助力转向模拟装置的结构简单、且操作简单，不仅可以保证成本较低、携带方便，还可以保证电动助力转向模拟装置可以准确模拟车辆的实际工况，从而可以保证对电动助力装置的电磁兼容能力检测结果准确。

Description

电动助力转向模拟装置和电动转向系统的检测方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种电动助力转向模拟装置和电动转向系统的检测方法。

背景技术

电动助力转向系统具有比机械转向系统和液压转向系统更加优秀的表现，且具有转向跟随性好、操纵方便、灵活、结构紧凑、安全、便携性好、耐久性能好、使用周期长且不易损坏、节能环保等一系列优点，因此，越来越多的车辆使用电动助力转向系统，但是，由于电动助力转向系统为电动助力转向控制，因此，电动助力转向系统可能会对车辆上的其他电子设备存在干扰或其他设备对该系统产生的干扰，因此，需要对电动助力转向系统的电磁兼容能力进行检测。

但是，电动助力转向模拟装置就目前而言，还没有一种既可以兼顾仿真实车所需工况，又可以保证操作简单、成本较低的电动助力转向模拟装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电动助力转向模拟装置，该电动助力转向模拟装置既可以兼顾仿真实车所需工况，又可以保证操作简单、成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明实施例的电动助力转向模拟装置，包括：输入轴、转向力矩模拟装置、锁止装置、扭矩传感器以及电动助力装置，所述转向力矩模拟装置包括：导杆、动力装置，所述动力装置适于对所述导杆施加轴向力，以使所述导杆进行轴向移动或具有轴向移动趋势，且所述导杆与所述输入轴联动，所述锁止装置适于锁止所述输入轴，所述扭矩传感器适于检测所述输入轴的转矩，所述电动助力装置与所述扭矩传感器电连接，且所述电动助力装置根据所述扭矩传感器所检测的转矩大小输出相应的助力力矩；

所述电动助力转向模拟装置形成为：当所述动力装置不对所述导杆施加轴向力时，所述导杆与所述输入轴静止不动，此时所述电动助力转向模拟装置处于车辆直行模拟状态；

当所述动力装置对所述导杆施加轴向力时，所述锁止装置对所述输入轴进行锁止，所述输入轴具有转动的趋势，所述扭矩传感器对所述输入轴处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至所述电动助力装置，所述电动助力装置输出相应的助力力矩，此时所述电动助力转向模拟装置处于车辆转向模拟状态。

根据本发明的一些实施例，所述动力装置包括：弹簧，所述导杆穿设所述弹簧，且所述导杆远离所述输入轴的一端与所述弹簧相连，当所述弹簧具有反弹力时，所述弹簧对所述导杆施加轴向力。

进一步地，所述动力装置还包括：第一支撑座与第二支撑座，所述第一支撑座位于所述弹簧的靠近所述输入轴的一端，所述第二支撑座位于所述弹簧的远离所述输入轴的一端，且所述弹簧适于止抵在所述第一支撑座与所述第二支撑座之间，所述导杆适于依次穿设所述第一支撑座、所述弹簧以及所述第二支撑座，且所述第二支撑座适于相对于所述第一支撑座进行移动。

进一步地，所述第一支撑座设有第一通孔，所述导杆的一端适于穿设所述第一通孔，所述导杆的另一端与所述第二支撑座可移动连接，当所述第二支撑座沿所述导杆移动时，所述第二支撑座与所述第一支撑座之间的距离改变。

进一步地，所述导杆与所述第二支撑座螺纹连接，所述导杆设有外螺纹，所述第二支撑座中设有内螺纹。

根据本发明的一些实施例，所述电动助力转向模拟装置还包括：拉杆，所述拉杆与所述导杆相连，所述拉杆与所述导杆的轴线平行，且所述拉杆上设有齿条部，所述输入轴与所述齿条部通过齿轮实现传动配合。

进一步地，所述拉杆与所述导杆螺纹连接配合，所述拉杆与所述导杆中的其中一个设有内螺纹，所述拉杆与所述导杆中的另外一个设有外螺纹。

根据本发明的一些实施例，所述电动助力转向模拟装置还包括：壳体，所述输入轴穿设在所述壳体中，所述锁止装置包括：固定块与挡板，所述挡板与所述壳体固定连接，所述固定块与所述挡板相连，且所述固定块适于锁止所述输入轴。

具体地，所述电动助力装置形成为电机。

相对于现有技术，本发明所述的电动助力转向模拟装置具有以下优势：

本发明所述的电动助力转向模拟装置，该电动助力转向模拟装置的结构简单、且操作简单，不仅可以保证成本较低、携带方便，还可以保证电动助力转向模拟装置可以准确模拟车辆的实际工况，从而可以保证对电动助力装置的电磁兼容能力检测结果准确。

本发明的另一个目的在于提出一种电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法，使用上述的电动助力转向模拟装置，包括如下步骤：

S1：所述电动助力装置与电源电连接，且所述电动助力装置与所述电源之间设有IG开关，且电脑端设置有CANoe设备与CANape设备，所述CANoe设备与所述CANape设备分别与所述电动助力装置电连接；

S2：所述IG开关对所述电动助力装置上电，所述动力装置对所述导杆施加轴向力时，所述锁止装置对所述输入轴进行锁止，所述输入轴具有转动的趋势，所述扭矩传感器对所述输入轴处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至所述电动助力装置，所述电动助力装置输出相应的助力力矩，所述电脑通过所述CANape设备监控所述电动助力装置输出的电流以及力矩；

S3：调节所述动力装置对所述导杆施加的轴向力大小，直至所述CANape设备监控到所述电动助力装置输出的电流为一具体稳定值，并记录力矩大小，使用电磁测试装置对所述电动助力装置的电磁兼容能力进行测试；

S4：卸去所述动力装置对所述导杆施加的轴向力，所述电脑通过所述CANape设备监视所述电动助力装置的输出电流为0A，并记录此时力矩大小，所述电磁测试装置对所述电动助力装置的电磁兼容能力进行测试。

相对于现有技术，本发明所述的电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法具有以下优势：

本发明所述的电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法，可以模拟车辆在直线行驶状态或待机状态，以及模拟车辆在转向状态，并且使电动助力装置输入相应的助力力矩，从而模拟电动助力装置的工作状态，进而对电动助力装置的电磁兼容能力进行测试，并且，操作过程简单、可靠。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的电动助力转向模拟装置的示意图；

图2是电动助力转向模拟装置与电脑、CANoe设备、CANape设备以及电源连接的示意图。

附图标记说明：

电动助力转向模拟装置10、输入轴1、转向力矩模拟装置2、导杆21、弹簧221、第一支撑座222、第二支撑座223、调整螺塞224、锁止装置3、固定块31、挡板32、扭矩传感器4、电动助力装置5、拉杆6、壳体7。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考图1-图2并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1所示，根据本发明实施例的电动助力转向模拟装置10，包括：输入轴1、转向力矩模拟装置2、锁止装置3、扭矩传感器4以及电动助力装置5。

具体地，如图1所示，转向力矩模拟装置2包括：导杆21、动力装置，动力装置适于对导杆21施加轴向力，以使导杆21进行轴向移动或具有轴向移动趋势，且导杆21与输入轴1联动。

也就是说，通过动力装置对导杆21施加轴向力，导杆21便可以带动输入轴1进行转动，从而对输入轴1施加一定的扭矩，从而可以模拟车辆在转向时，车辆反馈给输入轴1的负载扭矩。

进一步地，锁止装置3适于锁止输入轴1，扭矩传感器4适于检测输入轴1的转矩，电动助力装置5与扭矩传感器4电连接，且电动助力装置5根据扭矩传感器4所检测的转矩大小输出相应的助力力矩。

电动助力转向模拟装置10形成为：当动力装置不对导杆21施加轴向力时，导杆21与输入轴1静止不动，此时电动助力转向模拟装置10处于车辆直行模拟状态；

当动力装置对导杆21施加轴向力时，锁止装置3对输入轴1进行锁止，输入轴1具有转动的趋势，扭矩传感器4对输入轴1处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至电动助力装置5，电动助力装置5输出相应的助力力矩，此时电动助力转向模拟装置10处于车辆转向模拟状态。

在具体实施例中，车辆在行驶过程中主要分为原地启动过程、直线行驶过程、转弯过程，其中，原地启动过程和直线行驶过程在这两种状态期间电动助力转向系统相当于待机状态，电动助力装置5并未进行助力，所以此时对电动助力装置5的电磁兼容能力进行检测时对应的工况为电动助力转向系统为无负载情况，即电动助力装置5无助力输出；而车辆在转弯过程期间相当于电动助力转向系统处于工作状态，电动助力装置5进行助力，即电动助力转向系统为有负载状态

也就是说，输入轴1为手动输入轴1，用于模拟车辆上连接转向盘的转向轴，转向力矩模拟装置2用于模拟当车辆转向行驶时，车辆反馈给方向盘的扭矩载荷，锁止装置3可以对输入轴1进行锁止，从而用于模拟当车辆转弯时的保舵状态，扭矩传感器4可以对锁止装置3对输入轴1进行锁止时，输入轴1处的扭矩大小进行测量，电动助力装置5可以根据扭矩传感器4所测量的扭矩大小输入相应的助力力矩，从而用于模拟车辆在转向时，电动助力转向系统中的电动助力装置5正常工作状态，进而便于对电动助力装置5的电磁兼容能力进行检测。

在具体实施例中，当需要对电动助力转向系统进行电磁兼容能力检测时，可以通过电动助力转向模拟装置10来模拟车辆直线行驶状态或待机状态，以及模拟车辆在转向状态，从而便于对电动助力装置5的电磁兼容能力进行检测。并且，该电动助力转向模拟装置10的结构简单、且操作简单，不仅可以保证成本较低、携带方便，还可以保证电动助力转向模拟装置10可以准确模拟车辆的实际工况，从而保证对电动助力装置5的电磁兼容能力检测结果准确。

其中，需要说明的是，由于电动助力转向系统中的主要工作部件为电动助力装置5，因此，电动助力转向系统的电磁兼容能力主要为检测电动助力装置5的电磁兼容能力，因此，仅需要对电动助力装置5的电磁兼容能力检测即可。另外，本发明实施例的电动助力转向模拟装置10仅是对车辆的实际工况(直线行驶工况、转向行驶工况)下的方向盘状态以及对应的电动助力装置5工作状态进行模拟，在对电动助力装置5的电磁兼容能力进行检测时，需要借助电磁测试装置对其进行电磁兼容能力的检测。

根据本发明的电动助力转向模拟装置10，该电动助力转向模拟装置10的结构简单、且操作简单，不仅可以保证成本较低、携带方便，还可以保证电动助力转向模拟装置10可以准确模拟车辆的实际工况，从而可以保证对电动助力装置5的电磁兼容能力检测结果准确。

进一步地，如图1所示，动力装置可以包括：弹簧221，导杆21穿设弹簧221，且导杆21远离输入轴1的一端与弹簧221相连，当弹簧221具有反弹力时，弹簧221对导杆21施加轴向力。

也就是说，利用弹簧221在被压缩或拉伸时的反弹力，从而对导杆21施加轴向力，进而实现导杆21与输入轴1的联动。

在具体实施例中，可以根据控制弹簧221的变形量(压缩量或拉伸量)，从而对导杆21的轴向力大小进行控制，进而可以对输入轴1处的扭矩力进行控制，保证电动助力转向模拟装置10可以对车辆在不同工况下，输入轴1所受到的反馈扭矩进行模拟，保证电动助力转向模拟装置10可以准确模拟车辆的实际工况。

进一步地，如图1所示，动力装置还可以包括：第一支撑座222与第二支撑座223，第一支撑座222位于弹簧221的靠近输入轴1的一端，第二支撑座223位于弹簧221的远离输入轴1的一端，且弹簧221适于止抵在第一支撑座222与第二支撑座223之间，导杆21适于依次穿设第一支撑座222、弹簧221以及第二支撑座223，且第二支撑座223适于相对于第一支撑座222进行移动。

也就是说，通过在弹簧221的两端分别设置第一支撑座222与第二支撑座223，且导杆21依次穿设第一支撑座222、弹簧221以及第二支撑座223，其中，第二支撑座223可以相对于导杆21移动，因此，当第二支撑座223沿导杆21移动时，第一支撑座222与第二支撑座223会对弹簧221施加作用力，从而弹簧221在自身反弹力的作用下，对第二支撑座223产生移动力，进而对导杆21产生轴向力。

进一步地，第一支撑座222设有第一通孔，导杆21的一端适于穿设第一通孔，导杆21的另一端与第二支撑座223可移动连接，当第二支撑座223沿导杆21移动时，第二支撑座223与第一支撑座222之间的距离改变，从而使弹簧221具有一定的反弹力，进而可以对导杆21施加轴向力。

在具体实施例中，通过控制第二支撑座223与第一支撑座222之间距离的大小，便可以对弹簧221的反弹力进行控制，进而对导杆21的轴向力大小进行控制，实现模拟输入轴1在不同车况下的反馈扭矩。并且，动力装置的结构简单，可以保证电动助力转向模拟装置10的成本较低，且操作简单。

进一步地，导杆21与第二支撑座223螺纹连接，导杆21设有外螺纹，第二支撑座223中设有内螺纹。

在具体实施例中，第二支撑座223的外侧设有调整螺塞224，调整螺塞224处设有可以与导杆21进行螺纹配合的内螺纹，因此，当需要调节弹簧221对导杆21的轴向力大小时，仅需要旋转调节螺塞即可调整第一支撑座222与第二支撑座223之间的间距。

进一步地，电动助力转向模拟装置10还可以包括：拉杆6，拉杆6与导杆21相连，拉杆6与导杆21的轴线平行，且拉杆6上设有齿条部，输入轴1与齿条部通过齿轮实现传动配合。

也就是说，导杆21与输入轴1之间通过拉杆6实现间接地齿轮齿条传动配合，从而实现导杆21与输入轴1之间的联动，进而当导杆21具有轴向力时，可以对输入轴1施加具有使其转动的扭矩。

进一步地，拉杆6与导杆21螺纹连接配合，拉杆6与导杆21中的其中一个设有内螺纹，拉杆6与导杆21中的另外一个设有外螺纹。

也就是说，拉杆6与导杆21可拆卸相连，因此，可以保证电动助力转向模拟装置10便于携带。

在其他实施例中，拉杆6与导杆21可以为同一根杆。

根据本发明的一些实施例，电动助力转向模拟装置10还可以包括：壳体7，输入轴1穿设在壳体7中，锁止装置3包括：固定块31与挡板32，挡板32与壳体7固定连接，固定块31与挡板32相连，且固定块31适于锁止输入轴1，从而当导杆21对输入轴1施加转动扭矩时，锁止装置3可以将输入轴1进行锁止，从而模拟车辆在转弯时的保舵状态。

具体地，电动助力装置5形成为电机。

本发明的另一个目的在于提出一种电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法，使用上述的电动助力转向模拟装置10，包括如下步骤：

S1：电动助力装置5与电源电连接，且电动助力装置5与电源之间设有IG开关，且电脑端设置有CANoe设备与CANape设备，CANoe设备与CANape设备分别与电动助力装置5电连接，其中，CANoe设备可以为电动助力装置5模拟车辆的CAN网络信号，CANoe设备可以对电动助力装置5的工作状态进行监测。

S2：IG开关对电动助力装置5上电，动力装置对导杆21施加轴向力时，锁止装置3对输入轴1进行锁止，输入轴1具有转动的趋势，扭矩传感器4对输入轴1处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至电动助力装置5，电动助力装置5输出相应的助力力矩，电脑通过CANape设备监控电动助力装置5输出的电流以及力矩。

S3：调节动力装置对导杆21施加的轴向力大小，直至CANape设备监控到电动助力装置5输出的电流为一具体稳定值，并记录力矩大小，此时为模拟车辆转弯时的保舵状态，使用电磁测试装置对电动助力装置5的电磁兼容能力进行测试。

S4：卸去动力装置对导杆21施加的轴向力，电脑通过CANape设备监视电动助力装置5的输出电流为0A，并记录此时力矩大小，此时为模拟车辆直线行驶或待机状态，电磁测试装置对电动助力装置5的电磁兼容能力进行测试。

通过本发明的电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法，可以模拟车辆在直线行驶状态或待机状态，以及模拟车辆在转向状态，并且使电动助力装置5输入相应的助力力矩，从而模拟电动助力装置5的工作状态，进而对电动助力装置5的电磁兼容能力进行测试，并且，操作过程简单、可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动助力转向模拟装置，其特征在于，包括：

输入轴(1)；

转向力矩模拟装置(2)，所述转向力矩模拟装置(2)包括：导杆(21)、动力装置，所述动力装置适于对所述导杆(21)施加轴向力，以使所述导杆(21)进行轴向移动或具有轴向移动趋势，且所述导杆(21)与所述输入轴(1)联动；

锁止装置(3)，所述锁止装置(3)适于锁止所述输入轴(1)；

扭矩传感器(4)，所述扭矩传感器(4)适于检测所述输入轴(1)的转矩；

电动助力装置(5)，所述电动助力装置(5)与所述扭矩传感器(4)电连接，且所述电动助力装置(5)根据所述扭矩传感器(4)所检测的转矩大小输出相应的助力力矩；

所述电动助力转向模拟装置(10)形成为：当所述动力装置不对所述导杆(21)施加轴向力时，所述导杆(21)与所述输入轴(1)静止不动，此时所述电动助力转向模拟装置(10)处于车辆直行模拟状态；

当所述动力装置对所述导杆(21)施加轴向力时，所述锁止装置(3)对所述输入轴(1)进行锁止，所述输入轴(1)具有转动的趋势，所述扭矩传感器(4)对所述输入轴(1)处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至所述电动助力装置(5)，所述电动助力装置(5)输出相应的助力力矩，此时所述电动助力转向模拟装置(10)处于车辆转向模拟状态。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述动力装置包括：弹簧(221)，所述导杆(21)穿设所述弹簧(221)，且所述导杆(21)远离所述输入轴(1)的一端与所述弹簧(221)相连，当所述弹簧(221)具有反弹力时，所述弹簧(221)对所述导杆(21)施加轴向力。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述动力装置还包括：第一支撑座(222)与第二支撑座(223)，所述第一支撑座(222)位于所述弹簧(221)的靠近所述输入轴(1)的一端，所述第二支撑座(223)位于所述弹簧(221)的远离所述输入轴(1)的一端，且所述弹簧(221)适于止抵在所述第一支撑座(222)与所述第二支撑座(223)之间，所述导杆(21)适于依次穿设所述第一支撑座(222)、所述弹簧(221)以及所述第二支撑座(223)，且所述第二支撑座(223)适于相对于所述第一支撑座(222)进行移动。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述第一支撑座(222)设有第一通孔，所述导杆(21)的一端适于穿设所述第一通孔，所述导杆(21)的另一端与所述第二支撑座(223)可移动连接，当所述第二支撑座(223)沿所述导杆(21)移动时，所述第二支撑座(223)与所述第一支撑座(222)之间的距离改变。

5.根据权利要求4所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述导杆(21)与所述第二支撑座(223)螺纹连接，所述导杆(21)设有外螺纹，所述第二支撑座(223)中设有内螺纹。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，还包括：拉杆(6)，所述拉杆(6)与所述导杆(21)相连，所述拉杆(6)与所述导杆(21)的轴线平行，且所述拉杆(6)上设有齿条部，所述输入轴(1)与所述齿条部通过齿轮实现传动配合。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述拉杆(6)与所述导杆(21)螺纹连接配合，所述拉杆(6)与所述导杆(21)中的其中一个设有内螺纹，所述拉杆(6)与所述导杆(21)中的另外一个设有外螺纹。

8.根据权利要求1所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述电动助力转向模拟装置(10)还包括：壳体(7)，所述输入轴(1)穿设在所述壳体(7)中，所述锁止装置(3)包括：固定块(31)与挡板(32)，所述挡板(32)与所述壳体(7)固定连接，所述固定块(31)与所述挡板(32)相连，且所述固定块(31)适于锁止所述输入轴(1)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电动助力转向模拟装置，其特征在于，所述电动助力装置(5)形成为电机。

10.一种电动转向系统的电磁兼容能力的检测方法，使用权利要求1-9中任一项所述的电动助力转向模拟装置(10)，其特征在于，包括如下步骤：

S1：所述电动助力装置(5)与电源电连接，且所述电动助力装置(5)与所述电源之间设有IG开关，且电脑端设置有CANoe设备与CANape设备，所述CANoe设备与所述CANape设备分别与所述电动助力装置(5)电连接；

S2：所述IG开关对所述电动助力装置(5)上电，所述动力装置对所述导杆(21)施加轴向力时，所述锁止装置(3)对所述输入轴(1)进行锁止，所述输入轴(1)具有转动的趋势，所述扭矩传感器(4)对所述输入轴(1)处的扭矩进行检测，且将检测信号传递至所述电动助力装置(5)，所述电动助力装置(5)输出相应的助力力矩，所述电脑通过所述CANape设备监控所述电动助力装置(5)输出的电流以及力矩；

S3：调节所述动力装置对所述导杆(21)施加的轴向力大小，直至所述CANape设备监控到所述电动助力装置(5)输出的电流为一具体稳定值，并记录力矩大小，使用电磁测试装置对所述电动助力装置(5)的电磁兼容能力进行测试；

S4：卸去所述动力装置对所述导杆(21)施加的轴向力，所述电脑通过所述CANape设备监视所述电动助力装置(5)的输出电流为0A，并记录此时力矩大小，所述电磁测试装置对所述电动助力装置(5)的电磁兼容能力进行测试。