作者:

劉 楊銘 - 
周 勝斌 -

一. 引言

suizheshichangjingzhengdejilieheduizaocheliniandeshenrulijie，qichegongsijinjinzaochumanzushichangjibenxuqiudejiaocheyiwufashiyinggenggaocengcidejingzhengheqizishengaopinpaidejianli。weilechixutigaocheliangpinzhi
，duicheliangdekaifayiyoumanzujibenxuqiuzhuanbianweiduixingnengdezhuiqiuyitishengpinpaijiazhi
，zheqizhongduijiaochedipanxingnengdekaifatishengyouweizhongyao。

前期工程師主要通過個人經驗對車輛性能進行估計，無法得到精確車輛性能數據。隨著傳感測試技術、計(ji)算(suan)機(ji)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)等(deng)相(xiang)關(guan)學(xue)科(ke)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)
，工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)需(xu)要(yao)在(zai)車(che)上(shang)布(bu)置(zhi)不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)


，精(jing)確(que)得(de)到(dao)車(che)輛(liang)性(xing)能(neng)數(shu)據(ju)，進(jin)而(er)對(dui)性(xing)能(neng)值(zhi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，以(yi)幫(bang)助(zhu)工(gong)程(cheng)師(shi)對(dui)汽(qi)車(che)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)的(de)改(gai)進(jin)，使(shi)得(de)汽(qi)車(che)性(xing)能(neng)開(kai)發(fa)由(you)粗(cu)放(fang)的(de)主(zhu)觀(guan)估(gu)計(ji)到(dao)精(jing)確(que)的(de)客(ke)觀(guan)測(ce)試(shi)方(fang)向(xiang)逐(zhu)步(bu)發(fa)展(zhan)。

二. 測試係統的設計背景與設計原則

目(mu)前(qian)，市(shi)場(chang)上(shang)針(zhen)對(dui)轎(jiao)車(che)底(di)盤(pan)的(de)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)已(yi)較(jiao)多(duo)
，但(dan)因(yin)轎(jiao)車(che)底(di)盤(pan)形(xing)式(shi)的(de)多(duo)樣(yang)性(xing)以(yi)及(ji)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)的(de)的(de)多(duo)樣(yang)性(xing)
，目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)上(shang)已(yi)有(you)的(de)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)還(hai)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)要(yao)求(qiu)。例(li)如(ru)，汽(qi)車(che)轉(zhuan)向(xiang)性(xing)能(neng)是(shi)汽(qi)車(che)底(di)盤(pan)性(xing)能(neng)中(zhong)的(de)一(yi)項(xiang)重(zhong)要(yao)性(xing)能(neng)，但(dan)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)上(shang)還(hai)沒(mei)有(you)成(cheng)熟(shu)的(de)專(zhuan)門(men)針(zhen)對(dui)轎(jiao)車(che)上(shang)的(de)液(ye)壓(ya)助(zhu)力(li)轉(zhuan)向(xiang)係(xi)統(tong)各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)采(cai)集(ji)的(de)產(chan)品(pin)。為(wei)了(le)得(de)到(dao)性(xing)能(neng)數(shu)據(ju)
，汽(qi)車(che)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)自(zi)己(ji)搭(da)建(jian)底(di)盤(pan)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)。

由於汽車底盤係統測試的特殊性，汽車工程師需要一種能快速改變通道數和同時讀取多種物理參數的測試係統
，這主要表現在：汽車底盤係統性能物理參數種類較多，例如有溫度、壓力
、應力、速度、加速度、位移
、角速度等
；工程師需要采集的參數數量也差別較大，例如為了采集底盤零部件應力需要布置30個以上的通道，而采集轉向力僅需2個ge試shi驗yan通tong道dao。為wei了le支zhi持chi上shang述shu不bu同tong的de測ce試shi目mu的de，通tong常chang需xu要yao開kai發fa針zhen對dui性xing的de測ce試shi軟ruan件jian，但dan汽qi車che工gong程cheng師shi通tong常chang不bu是shi專zhuan業ye的de軟ruan件jian工gong程cheng師shi
，無wu法fa編bian製zhi複fu雜za的de數shu據ju采cai集ji軟ruan件jian
，因yin此ci測ce試shi係xi統tong需xu要yao有you一yi種zhong相xiang對dui簡jian單dan容rong易yi入ru門men的de采cai集ji軟ruan件jian。

三. 測試係統的總體設計

根據不同的目的
，底盤係統需要測試的性能參數數量較多，本文主要以轉向力測試為例說明測試係統的總體設計和詳細設計。

測試係統主要包括以下兩部分：

1）硬件部分，包括

①傳感器子模塊：通過傳感器將各性能物理值轉換為電信號；

②數據采集模塊：實現對傳感器輸入的模擬信號進行濾波、調理及模擬信號轉為數字信號
；

2）軟件部分：實現讀取硬件部分輸出的數字信號並根據需要對信號進行濾波、分析，同時按照一定格式將信號存儲於計算機硬盤中。

其功能示意圖如圖1所示：

圖1 轉向測試係統功能示意圖

四. 測試係統的詳細設計說明

1. 硬件部分

在(zai)轎(jiao)車(che)上(shang)，使(shi)用(yong)光(guang)學(xue)車(che)速(su)傳(chuan)感(gan)器(qi)采(cai)集(ji)車(che)速(su)信(xin)號(hao)，在(zai)方(fang)向(xiang)盤(pan)處(chu)布(bu)置(zhi)力(li)矩(ju)方(fang)向(xiang)盤(pan)采(cai)集(ji)轉(zhuan)向(xiang)力(li)矩(ju)和(he)轉(zhuan)角(jiao)信(xin)號(hao)。根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)工(gong)程(cheng)師(shi)還(hai)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)傳(chuan)感(gan)器(qi)，例(li)如(ru)為(wei)了(le)考(kao)察(cha)轉(zhuan)向(xiang)油(you)液(ye)壓(ya)力(li)和(he)溫(wen)度(du)對(dui)轉(zhuan)向(xiang)力(li)的(de)影(ying)響(xiang)，額(e)外(wai)增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)。針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，選(xuan)用(yong)合(he)適(shi)的(de)采(cai)集(ji)設(she)備(bei)和(he)方(fang)案(an)，主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)以(yi)下(xia)C係列采集模塊：

NI-9203為8通道模擬電流采集模塊，壓力傳感器輸出信號為4-20mA電流，對於這類輸出為標準電流信號的傳感器接入NI-9203。

NI-9201為8通道模擬電壓采集模塊，光學車速傳感器、測力方向盤輸出信號為0-10V電壓，對於這類輸出為電壓信號的傳感器接入NI-9201。

NI-9217為4通道RTD專用采集模塊
，熱電阻接入NI-9217。

2.軟件部分

使用Labview中的DAQ助手以及While循環等子VI編製采集軟件，在終端硬件的支持下主要實現信號數據的采集、分析和存儲功能。工程師可以修改采樣率、濾波截止頻率等，軟件提示工程師對數據保存路徑進行確認。軟件主要實現功能如下：

1)底盤性能物理參數與電信號的轉換：

測試係統從傳感器處讀取得到的是經過轉換的電信號，為了讀取本測試係統中的壓力、轉矩、車速等物理量
，需要利用標定證書提供的曲線或參數完成傳感器讀數向物理量的轉換。

2)數據處理

某mou些xie轎jiao車che底di盤pan性xing能neng特te征zheng參can數shu需xu要yao對dui采cai集ji得de到dao的de數shu據ju處chu理li後hou才cai能neng間jian接jie得de到dao，例li如ru對dui采cai集ji得de到dao的de方fang向xiang盤pan轉zhuan角jiao信xin號hao進jin行xing求qiu導dao，得de到dao工gong程cheng師shi需xu要yao的de方fang向xiang盤pan轉zhuan角jiao速su度du信xin號hao。

在(zai)物(wu)理(li)學(xue)中(zhong)
，對(dui)一(yi)個(ge)物(wu)體(ti)移(yi)動(dong)的(de)位(wei)移(yi)進(jin)行(xing)求(qiu)導(dao)，得(de)到(dao)該(gai)物(wu)體(ti)的(de)速(su)度(du)。用(yong)該(gai)方(fang)法(fa)，對(dui)方(fang)向(xiang)盤(pan)的(de)轉(zhuan)角(jiao)位(wei)移(yi)進(jin)行(xing)求(qiu)導(dao)，得(de)到(dao)方(fang)向(xiang)盤(pan)的(de)轉(zhuan)速(su)度(du)。數(shu)學(xue)中(zhong)使(shi)用(yong)公(gong)式(shi)①對函數進行求導：

  …………………………………公式①

3)數字濾波

在轎車發動機艙中布置的傳感器受到發動機的高溫、zhendongdengyingxiangjiaoda，huichanshenghenduoganraozaosheng。weilegengzhunqueduqujiaochedipanxingnengtezhengcanshu，xuyaoduixinhaojinxingguolv，zhezhongguolvyibankeyicaiyongditonglvbodefangshi
，shixiandeshihoukeyicaiyongfuzhiyufenxidefangshiquedingjiezhipinlv。

4) 數據存儲

將采集以及分析後得到的數據按照時間標簽存入數據文件。工程師點擊“開始采集”後彈出存儲路徑選擇，需要工程師輸入存儲路徑及文件名
，或軟件自動以某個固定的文件名覆蓋存儲於提前設定的某個存儲區內。

如圖2所示為軟件界麵。

圖2 軟件界麵

某次測試結果如圖3：

圖3 某此快速轉向過程中的測試曲線

從該圖中可以看出，駕駛員快速轉動方向盤，峰值速度可以達到1500deg/s


，此時方向盤力矩可以達到27.5N.m，遠大於正常的轉向力4N.m，這說明車輛轉向係統有問題
，需要改進。

從圖3中(zhong)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，在(zai)快(kuai)速(su)轉(zhuan)向(xiang)工(gong)況(kuang)中(zhong)轉(zhuan)向(xiang)油(you)液(ye)的(de)流(liu)量(liang)在(zai)降(jiang)低(di)，高(gao)壓(ya)管(guan)壓(ya)力(li)也(ye)同(tong)樣(yang)在(zai)降(jiang)低(di)

，說(shuo)明(ming)車(che)輛(liang)的(de)轉(zhuan)向(xiang)助(zhu)力(li)明(ming)顯(xian)正(zheng)在(zai)減(jian)弱(ruo)，據(ju)此(ci)可(ke)以(yi)初(chu)步(bu)推(tui)測(ce)出(chu)是(shi)液(ye)壓(ya)助(zhu)力(li)降(jiang)低(di)導(dao)致(zhi)的(de)車(che)輛(liang)轉(zhuan)向(xiang)力(li)明(ming)顯(xian)變(bian)大(da)的(de)問(wen)題(ti)，工(gong)程(cheng)師(shi)據(ju)此(ci)改(gai)進(jin)了(le)轉(zhuan)向(xiang)助(zhu)力(li)
，最(zui)終(zhong)車(che)輛(liang)快(kuai)速(su)轉(zhuan)向(xiang)轉(zhuan)向(xiang)力(li)變(bian)大(da)的(de)問(wen)題(ti)得(de)到(dao)了(le)解(jie)決(jue)。

五． 結論

使用NI CompactDAQ係統和數量眾多的C係列模塊
，可以很好的滿足轎車底盤係統的性能測試要求。事實證明
，NI CompactDAQ係統設計非常靈活，通過增減C係列采集模塊，能滿足對電流
、電壓
、應變等多種輸入信號的采集要求

，快速增加或減少采集通道
，滿足日益複雜的轎車底盤性能開發需要。 Labview軟件強大的數據采集和信號處理功能以及容易入門的圖形化開發環境
，保證汽車工程師可以輕鬆完成高質量地數據采集、信號處理和數據存儲的工作。NI CompactDAQ係統和LabVIEW開kai發fa環huan境jing無wu縫feng連lian接jie使shi汽qi車che工gong程cheng師shi能neng輕qing鬆song的de快kuai速su建jian立li多duo樣yang化hua的de數shu據ju采cai集ji應ying用yong，滿man足zu了le轎jiao車che底di盤pan懸xuan架jia和he轉zhuan向xiang係xi統tong性xing能neng測ce試shi的de目mu的de，為wei轎jiao車che底di盤pan性xing能neng開kai發fa提ti供gong了le靈ling活huo
、強大的數據支持。