一种液压模拟负载装置及测试系统的制作方法

1.本发明涉及车辆零部件环境及可靠性试验技术领域，尤其涉及一种液压模拟负载装置及测试系统。


背景技术：

2.根据《gb/t 28046.1
‑
5 2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》中对汽车电子电气零部件环境试验的要求，多数环境试验项目要求待测样件工作在典型运行模式下，并要求在试验中和试验后的功能状态分级达到a级，即所有功能均满足设计要求。而对于汽车底盘制动系统的环境试验而言，目前的试验策略多采用不带负载的环境测试，即在试验过程中无法让待测样件工作在典型运行模式下；部分温度类环境试验(高低温存储，阶梯温度等)采用在底盘制动系统性能测试台上制作工装，将ecu及电机部分封闭在可循环的风道中，另一端连接定制温箱，通过循环风达到温度类环境试验的效果。
3.但是，现有底盘制动系统性能测试台设计结构复杂，作为机械负载单元体积庞大，不易于安装在环境仓中；并且，底盘制动系统性能测试台中传感器部件无法正常工作在环境试验的极限温度及盐雾等恶劣条件下，导致试验过程中无法监控产品功能状态，不能达到环境测试规范的测试要求，无法全面有效地验证产品在极限环境下的稳定性及可靠性。
4.因此，需要一种液压模拟负载装置，能够将电机和传感器等部件隔离在环境仓外，免受极限温度与盐雾等恶劣条件的影响，保证模拟结果的准确性与可靠性，也提升整个测试系统的稳定性以及综合效益。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种液压模拟负载装置及测试系统，能够将电机和传感器等部件隔离在环境仓外，免受极限温度与盐雾等恶劣条件的影响，保证模拟结果的准确性与可靠性。
6.本发明提供的一种液压模拟负载装置，包括液压推动单元与液压负载单元，所述液压推动单元包括伺服电机、第一推进主缸与第二推进主缸，所述伺服电机用于与待测样件分离设置；所述伺服电机与所述第一推进主缸连接，所述第一推进主缸与所述第二推进主缸之间通过液压推进管路连接，所述第二推进主缸还用于与所述待测样件连接；
7.所述液压负载单元包括多个液压模拟卡钳，所述液压模拟卡钳用于与所述待测样件通过连接管路连接。
8.进一步地，所述伺服电机与所述第一推进主缸均位于所述第二推进主缸外，并且远离所述第二推进主缸设置，所述液压推进管路用于将所述伺服电机输出的压力传递至所述待测样件。
9.进一步地，所述液压模拟负载装置还设置工装底座，所述工装底座的一端与所述第二推进主缸的一端连接，所述工装底座的另一端用于与所述待测样件连接。
10.进一步地，所述工装底座包括连杆，所述连杆用于将液压推力传递至所述待测样
件。
11.进一步地，所述液压推进管路包括两根输送方向相反的推进油管，所述推进油管的一端与所述第一推进主缸的一端连接，所述推进油管的另一端与所述第二推进主缸的一端连接。
12.进一步地，所述推进油管通过管路快接头连通。
13.进一步地，所述液压模拟卡钳设置压力传感器，用于监测与采集所述连接管路中的液压。
14.进一步地，所述连接管路与所述液压模拟卡钳一一对应设置，所述压力传感器与所述连接管路一一对应设置；所述连接管路另一端用于与所述待测样件通过管路快接头连通。
15.进一步地，所述液压模拟卡钳设置调节部，所述调节部用于通过调整输入位移连续调节所述液压模拟卡钳的压力变化，模拟真实液压负载状态。
16.本发明还提供了一种测试系统，包括电气负载单元、信号采集单元与如上所述的液压模拟负载装置；
17.所述液压模拟负载装置用于模拟底盘制动系统的制动压力；
18.所述信号采集单元用于采集所述底盘制动系统的制动信号；
19.所述电气负载单元至少用于模拟轮速传感器的信号以及根据所述底盘制动系统的制动压力和所述底盘制动系统的制动信号控制所述测试系统对所述待测样件进行测试。
20.实施本发明，具有如下有益效果：
21.1、本发明将待测样件与伺服电机之间隔离设置，能够避免伺服电机的发热量影响温度类环境试验准确度，并且将伺服电机和压力传感器等部件隔离在环境仓外，免受环境仓内极限温度与盐雾等恶劣条件的影响，提升耐受度，保证模拟结果的准确性与可靠性，也提升整个测试系统的稳定性以及综合效益。
22.2、伺服电机与压力传感器能够集成设置，极大地减小了液压模拟负载装置在环境仓中的占用体积，节省空间。
23.3、采用液压模拟卡钳替代真实卡钳，大大节省空间，同时，液压模拟卡钳能够连续调节得到连续变化的压力和负载，从而模拟出真实卡钳的液压负载状态，模拟效果准确可靠；此外，压力传感器设置在待测样件与液压模拟卡钳之间的连接管路中，能够保证实时采集待测样件作用在连接管路中的液压曲线。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
25.图1为本发明提供的一种可能的实施方式中液压模拟负载装置的结构示意图；
26.图2为图1中液压模拟负载装置的俯视图。
27.其中，图中附图标记对应为：1
‑
伺服电机，2
‑
第一推进主缸，3
‑
第二推进主缸，4
‑
工装底座，41
‑
连杆，5
‑
待测样件，6
‑
液压模拟卡钳，7
‑
压力传感器，8
‑
管路连接组，81
‑
液压推
进管路，82
‑
连接管路，83
‑
管路快接头。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；并且，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例
30.环境试验规范中规定了大部分试验项目要求样件的工作模式为3.2，即要求样件处于典型工作模式下进行环境测试，而作为待测样件的底盘制动系统要处于典型工作模式下需要提供必要的驱动条件支持，包括底盘制动系统刹车踏板力及底盘制动系统的液压卡钳的负载。传统方案是将伺服电机直接与底盘制动单元连接模拟踏板力；将真实卡钳直接与底盘制动单元连接实现工作模式。但环境仓体积较小传统方案无法全部放置入内，且环境仓有高温、低温、盐雾、振动等极限环境条件，传统方案中用于检测轮缸压力的传感器及伺服电机无法耐受，电机等其他热源也会影响温度类环境试验的准确性导致实验结果不可靠。
31.为了保证电机与传感器能够正常工作在环境试验的条件下且尽量减少放入环境仓的装置体积，如说明书附图1
‑
2所示，本实施例提供一种液压模拟负载装置，包括液压推动单元，该液压推动单元包括伺服电机1、第一推进主缸2与第二推进主缸3，其中，第一推进主缸2与伺服电机1连接，第二推进主缸3一端与待测样件5连接，而第一推进主缸2与第二推进主缸3之间通过液压推进管路81连接使得伺服电机1能够与待测样件5之间隔离较远的位置，也就是说，使得该液压模拟负载装置中的部件分离，待测样件5能够安装在环境仓中，而伺服电机1所在的位置可以设置隔离箱，将伺服电机1等部件设置于隔离箱内部，即能够达到隔离于环境仓外的效果，免受极限温度与盐雾等恶劣影响，保证待测工件5工作在典型运行模式下，在各种环境试验中均能够实时监测待测样件5的功能与工作状态，运行稳定性高，可靠性好。
32.具体地，如说明书附图1
‑
2所示，伺服电机1与第一推进主缸2设置在一起，并且第一推进主缸2能够将伺服电机1产生的动力通过液压的方式输出，而为了将伺服电机1分离，使其免受极限环境条件的影响，伺服电机1与第二推进主缸3之间距离较远，而第二推进主缸3与待测样件5距离较近，则伺服电机1远离第二推进主缸3设置，即伺服电机1远离待测样件5设置；同时，液压推进管路81两端分别连接第一推进主缸2与第二推进主缸3，能够将第一推进主缸2输出的液压通过液压推进管路81传递到第二推进主缸3，进而传递到与第二推进主缸3连接的待测样件5上；由于液体的不可压缩性，伺服电机1的动作形成的液体压力(即液压)直接作用在第二推进主缸3的两侧，这样，通过控制伺服电机1的输出可以准确模拟出踏板力的力矩和力矩加速度，精确度高，可靠度好。
33.具体地，如说明书附图1
‑
2所示，液压推进管路81包括两根输送方向相反的推进油
管，每根推进油管的一端与第一推进主缸2的一端连接，另一端与第二推进主缸3的一端连接，但两根推进油管在第二推进主缸3上的连接点分别位于第二推进主缸3的两端，两根推进油管在第一推进主缸2上的连接点分别位于第一推进主缸2的两端，使得第二推进主缸3能够模拟出踏板的推进与回缩动作；例如，以图1中所示方向为基准，假设第二推进主缸3左端连接的推进油管为第一液压油管，控制回缩动作，该第一液压油管中液体的传输方向为从第二推进主缸3到第一推进主缸2，而第二推进主缸3右端连接的推进油管为第二液压油管，控制推进动作，该第二液压油管中液体的传输方向为从第一推进主缸2到第二推进主缸3；当第一液压油管中的液压推力大于第二液压油管中的液压推力时，则模拟出踏板的回缩动作，反之，当第一液压油管中的液压推力小于第二液压油管中的液压推力时，则模拟出踏板的推进动作；而在本说明书的一个可能的实施方式中，也可以根据实际需求，将第一液压油管与第二液压油管的位置对调，灵活性好，两路输送方向相反的推进油管能够保证精确模拟出踏板的动作，可靠性好。
34.具体地，如说明书附图1
‑
2所示，该液压模拟负载装置还设置工装底座4，其一端与第二推进主缸3的一端连接，用于固定第二推进主缸3，而工装底座4的另一端与待测样件5连接，能够固定待测样件5，实现待测样件5与第二推进主缸3的连接固定，同时保证在进行环境试验的过程中待测样件5的稳定性，也避免固定不稳导致的待测样件5晃动、掉落以及损坏的情况。
35.具体地，如说明书附图2所示，在工装底座4中还设置连杆41，该连杆41一端与液压推进主缸3的液压输出端连接，另一端与待测样件5的液压输入端连接，使得液体推力能够进一步从第二推进主缸3传递至待测样件5，保证液压推力传输的准确可靠；则从伺服电机1到待测样件5形成第一液压推力传输路径，该路径为：伺服电机1、第一推进主缸2、液压推进管路81、第二推进主缸3、工装底座4或者连杆41、待测样件5，通过控制伺服电机1的输出，准确模拟出真实情景下踏板力的力矩和力矩加速度。
36.具体地，如说明书附图1
‑
2所示，该液压模拟负载装置还包括液压负载单元，该液压负载单元包括四个液压模拟卡钳6，这四个液压模拟卡钳6替代车辆制动系统中四个车轮上的真实卡钳，用于模拟四个真实卡钳不同的压力与负载状态；其中，该液压模拟卡钳6上设置调节部，能够通过调整输入位移连续调节液压模拟卡钳6的压力变化，即提供一种连续可调节的行程，对应得到连续变化的压力负载，从而模拟出真实的液压负载状态；另外，考虑到真实卡钳的体积与占用空间，采用液压模拟卡钳6能够极大地缩小占用空间，进而降低整个液压模拟负载装置的占用空间，节省空间、材料以及相应的成本，适用性好。
37.具体地，每一个液压模拟卡钳6均通过一根连接管路82与待测样件5连接，即连接管路82与液压模拟卡钳6一一对应设置，用于将待测样件5输出的液体推力传输至四个液压模拟卡钳6，从而模拟出真实卡钳受到底盘制动系统制动时的液压负载状态；则从待测样件5到液压模拟卡钳6形成第二液压推力传输路径，该路径为：待测样件5、连接管路82、液压模拟卡钳6。
38.具体地，如说明书附图1
‑
2所示，每一个液压模拟卡钳6均配备一个压力传感器7，一一对应地设置在每一根连接管路82上，用于监测连接管路82中对应的液压，保证能够准确实时地采集到四路液压曲线。
39.具体地，伺服电机1与待测样件5分离设置，则伺服电机1、第一推进主缸2以及液压
推进管路81能够单独设置在一起，只要设置于环境仓外即可；同样地，压力传感器7为了免受环境仓极限环境条件的影响，也可以与连接管路82以及液压模拟卡钳6一起，三者设置在一起，而与待测样件5分离设置，通过较长的连接管路82与待测样件5连接，既保证液压模拟负载装置能够正常运行，又保证了压力传感器7不受极端恶劣条件的影响，精确度、稳定性与可靠性高。
40.在本实施例中，液压推进管路81与连接管路82同属于管路连接组8，考虑到空间利用率的问题，伺服电机1、压力传感器7等部件可以集成化设置在一起，如图1
‑
2所示，伺服电机1、第一推进主缸2、压力传感器7能够集成于隔离箱内，而液压模拟卡钳6固定设置在隔离箱的边壁上，并且在隔离箱的箱体上设置多个管路快接头83，其中两个管路快接头83用于连通隔离箱内的液压推进管路81与第二推进主缸3上的液压推进管路81，使第一推进主缸2与第二推进主缸3之间连成通路；而另外四个管路快接头83与连接管路82一一对应，用于连通隔离箱内的连接管路82与待测样件5上的连接管路82，使待测样件5与压力传感器7(或者液压模拟卡钳6)之间连成通路。
41.本发明实施例还提供一种测试系统，包括电气负载单元、信号采集单元与如上所述的液压模拟负载装置；其中，液压模拟负载装置用于模拟底盘制动系统、也就是待测样件5作用在真实卡钳上的制动压力，并通过压力传感器7实时监测；同时，信号采集单元用于采集底盘制动系统的制动信号，包括压力传感器7监测到的制动压力；而电气负载单元中设置有控制模块，能够根据底盘制动系统的制动压力和底盘制动系统的制动信号控制测试系统对待测样件5进行测试。
42.具体地，该电气负载单元还能够用于模拟轮速传感器的信号，从而还原出四个车轮的真实轮速的信息，而轮速传感器在底盘制动系统中可以根据实际需求选择为磁电式轮速传感器或者霍尔式轮速传感器；在本说明书的一个可能的实施方式中，电气负载单元模拟磁电式轮速传感器的信号，而磁电式轮速传感器是由磁感应传感头和齿圈构成，输出正弦电压信号，信号频率与轮速的大小和每圈的齿数成正比；轮速越快，齿密度越大，输出信号的幅值也越大；则能够采用fpga板卡加载车速与电压波形的处理模型，再通过控制模块输入给fpga板卡车速(至少包括轮胎直径、齿数与传感器类型的信号)，fpga板卡输出变化的正弦电压给控制模块中的信号处理单元进行保护及隔离，采用1:1的变压器进行信号模拟并输出；而相对应地，此时信号采集单元中设置电压信号采集模块，能够采集模拟的磁电式轮速传感器的电压信号，通过控制模块中的信号调理单元调理后，可以实现采集底盘制动系统中轮缸的压力传感器电压，用于测试不同工况下的轮缸压力，即能够测试不同工况下传输到真实卡钳的液压推力。
43.在本说明书的另一个可能的实施方式中，电气负载单元模拟霍尔式轮速传感器的信号，相比于被动式的磁电式轮速传感器，主动式的霍尔式轮速传感器输出信号的幅值不受轮速的影响，能够采集到很低的轮速信息；在本实施例中，轮速传感器输出0ma
‑
7ma
‑
14ma的电流方波信号，车速和输出方波信号的处理同样可以加载于fpga板卡，fpga板卡也可以采集控制模块的自检信号，模拟真实轮速传感器的电流变化；相对应地，此时信号采集单元中设置电流信号采集模块，通过控制模块中的信号调理单元调理后，能够采集待测样件5的控制器发出的驱动四个车轮上加压或者减压电磁阀进行动作的控制信号，该控制信号根据轮速传感器模拟的信号所识别出的加速工况或者减速工况调整，而控制模块能够实时采
集、记录并存储相应的电流波形，以用于测试底盘制动系统的功能与工作状态。
44.工作时伺服电机1输出动力，经过第一推进主缸2、液压推进管路81、第二推进主缸3与工装底座4给待测样件5施加一个模拟踏板力，使得底盘制动系统根据该模拟踏板力的角度与速度等进行刹车，同时底盘制动系统的控制器进行信息处理计算，然后通过连接管路82输出到四个液压模拟卡钳6不同的液压推力，并由压力传感器7实时进行监测；而在底盘制动系统中，设置有电磁阀来控制各个管路的通断与流量，若电磁阀工作不正常，例如模拟踏板力过大、则经过底盘制动系统控制器输出到四个车轮中的刹车力也大。电磁阀就会按照控制器给出的指令控制不同的开关模拟不同的动作，导致最终输送到连接管路82以及液压模拟卡钳6的液压推力也过大，那么压力传感器7监测到的液压推力也会相应改变，不会与液压模拟卡钳6模拟的预设液压推力曲线贴合，则能够通过压力传感器7监测到的液压推力的曲线，判断电磁阀的功能与工作状态是否正常。
45.通过本实施例可知，本发明具有如下有益效果：
46.1、本发明将待测样件与伺服电机之间隔离设置，能够避免伺服电机的发热量影响温度类环境试验准确度，并且将伺服电机和压力传感器等部件隔离在环境仓外，免受环境仓内极限温度与盐雾等恶劣条件的影响，提升耐受度，保证模拟结果的准确性与可靠性，也提升整个测试系统的稳定性以及综合效益。
47.2、伺服电机与压力传感器能够集成设置，极大地减小了液压模拟负载装置在环境仓中的占用体积，节省空间。
48.3、采用液压模拟卡钳替代真实卡钳，大大节省空间，同时，液压模拟卡钳能够连续调节得到连续变化的压力和负载，从而模拟出真实卡钳的液压负载状态，模拟效果准确可靠；此外，压力传感器设置在待测样件与液压模拟卡钳之间的连接管路中，能够保证实时采集待测样件作用在连接管路中的液压曲线。
49.以上所描述的仅为本发明的一些实施例而已，并不用于限制本发明，本行业的技术人员应当了解，本发明还会有各种变化和改进，任何依照本发明所做的修改、等同替换和改进都落入本发明所要求的保护的范围内。