[发明专利]1/4车辆制动模拟与性能实验测试系统与方法

权利要求书

1.1/4车辆制动模拟与性能实验测试方法，其特征在于采用1/4车辆制动模拟与性能实验测试系统，所述系统包括电机(1)、滚筒组、扭矩控制器(3)、飞轮(4)和1/4车辆悬架(5)；所述电机(1)与滚筒组连接；所述滚筒组与扭矩传感器(8)的一端相连接，扭矩传感器(8)的另一端与扭矩控制器(3)的输出端相连接；所述扭矩控制器(3)的输入端与飞轮(4)相连接；所述1/4车辆悬架(5)位于滚筒组之上使车轮(12)与滚筒组表面接触；还包括信号采集处理系统，采集扭矩传感器(8)和滚筒转速传感器(9A)、飞轮转速传感器(9B)的信号发送至上位机，上位机将输入控制信号发送至下位机作用于扭矩控制器(3)，

首先电机(1)带动滚筒组转动，滚筒组表面与轮胎始终紧密接触不产生滑移，滚筒组带动扭矩控制器(3)的输出轴转动，进而带动末端的飞轮(4)转动；当车轮达到测试的初始速度时，断开电机(1)作用，同时下达制动指令，由于飞轮(4)的惯性作用通过扭矩控制器(3)和滚筒组传递到车轮，车轮在惯性作用产生的力矩和车轮的制动器制动力矩的共同作用下继续转动，直至制动结束；其中所述信号采集处理系统经A/D转换器将扭矩传感器(8)和滚筒转速传感器(9A)、飞轮转速传感器(9B)的模拟信号转化为数字信号后发送至上位机，上位机通过飞轮(4)和滚筒转速的数字信号计算出滑移率的值，根据轮胎模型计算出当前的路面附着系数，扭矩控制器(3)的输出扭矩与滚筒的惯性矩的和除以1/4车辆重量与滚筒半径的乘积得到路面附着系数的数值，即可得出路面附着系数与扭矩控制器(3)的控制信号之间的数学关系，进而可计算得到输入控制信号，经D/A转换后发送至下位机作用于扭矩控制器(3)，具体的：

扭矩控制器输出扭矩M_c与输入电流I之间呈线性关系：

M_c＝f(I) ①

对该系统的硬件部分进行受力分析可得：

M_μ＝μmgR ②

M_μ：路面制动力矩

M_μ′为M_μ的反力矩

M_b：制动器制动力矩

M_c：扭矩控制器输出扭矩

M_c′：M_c的反力矩

μ：附着系数

m：1/4车辆质量

R：轮胎滚动半径

r：滚筒半径

J：滚筒转动惯量

滚筒角加速度

所以可以推导出模拟路面附着系数μ的表达式为：

所以，根据公式⑤可知，通过控制扭矩控制器(3)的输出扭矩达到路面制动模拟的目的，具体地说，信号采集处理系统采集得到滚筒和飞轮(4)的转速，计算出滑移率，再根据轮胎模型计算出路面附着系数μ，控制输入电流I，根据公式⑤得到对应的附着系数μ，即通过改变输入电流I来实时模拟变化的附着系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述扭矩控制器(3)为磁粉离合器、磁流变离合器或者电流变离合器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述滚筒组包含主动滚筒(2A)和从动滚筒(2B)，所述主动滚筒(2A)的一端和电机(1)输出轴相连，另一端与扭矩传感器(8)相连，主动滚筒(2A)与从动滚筒(2B)通过第二传送带(7B)相连。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是：电机(1)输出轴通过第一传送带(7A)与主动滚筒(2A)连接，扭矩控制器(3)的输入端通过第三传送带(7C)与飞轮(4)相连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：电机(1)输出端与主动滚筒(2A)之间安装超越离合器(6)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述1/4车辆悬架(5)采用龙门架固定于滚筒组上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述上位机和下位机集成于控制器内。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是：车轮的制动器为线控制动器。