EPS实车试验辅助测试系统的设计

２．２传感器
电流传感器：用来测量流过助力电机的电流大 小．测试系统中采用霍尔电流传感器，精度Ｏ．５ ％，供电电压范围３—３２ Ｖ，固定电压增益２０，工 作温度范围一４０℃～８５℃．
扭矩传感器：用来测量驾驶员作用在转向盘上 的力矩大小与方向．目前ＥＰＳ采用的扭矩传感器 主要有接触式和非接触式两种形式．本系统采用的 是转向管柱自带的接触式扭矩传感器．图２为选用
图６ 自主研发和原车ＥＰＳ控制器助力特性（车速为０）
５ 结论
该系统具有操作简便、快速、界面友好、运行 可靠、测试成本低等优点，可以根据测试数据调整 ＥＰＳ控制策略．经过实际应用，ＥＰＳ系统可以满足 实车道路试验的数据采集需要，具有一定的理论研 究和实际应用价值．
江苏大学学报（自然科学版），２００４，２５（２）：１１６—
收稿日期：２００７一１０一ｌｌ 作者简介：刘峰（１９８２一），男，硕士生；丁能根（１９６５一），男，博士，副教授
万方数据
车辆与动力技术
２００８年
能测试试验系统，并对其进行了性能试验研究．实 际的测试和使用表明，该测试系统可以满足ＥＰＳ 实车道路试验的数据采集需要．
１试验系统原理
为了验证所设计ＥＰＳ系统的助力特性，实车 试验是一个很重要的环节．本文建立的试验辅助测 试系统是在试验台架和实车上都能方便使用的测试 系统．主要由装有ＥＰＳ控制器的试验车（经过改 装）、电流传感器、扭矩传感器、数据采集板、上 位机程序等５部分组成．试验系统总体框图如图
参考文献： ［１］ 季学武，马小平，陈奎元．ＥＰＳ性能试验研究［Ｊ］．
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EPS实车试验辅助测试系统的设计
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
刘峰， 丁能根， 余贵珍， 葛尧， LIU Feng， DING Neng-gen， YU Gui-zhen， Ge Yao 刘峰,丁能根,余贵珍,LIU Feng,DING Neng-gen,YU Gui-zhen(北京航空航天大学汽车工程系 ,北京,100083)， 葛尧,Ge Yao(北京恩吉威机电科技发展有限公司,北京,100069)
电动助力转向系统助力转矩的控制…．在ＥＰＳ的 自主研发和测试过程中，有必要设计这样一个数据 采集系统：用单片机采集传感器数据，通过通讯接 口将采集的数据传输到上位机中进行处理并实时显 示，同时将采集的数据按照预先设定的格式保存， 以备离线使用．本文运用单片机设计了数据采集 板，用ＶＢ６．０软件编制了数据采集程序，设计了 一种在试验台架和实车上都能方便使用的ＥＰＳ性
４实车试验结果分析
由于台架试验无法精确的模拟行驶路况，所以 采用经过改装过的试验车来分别测试原车ＥＰＳ控 制器和自主研发ＥＰＳ控制器．
试验目的是通过车辆原地转向测试和车辆行驶 过程转向测试，分别得出两个控制器的助力特性曲 线．试验在普通柏油路面上进行，测试时，方向盘 旋转的次序为：平衡位置一右极限位置一平衡位置 一左极限位置一平衡位置．
１１９．
［２］ ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司．ＭＣ６８ＨＣ９０８ＧＰ３２ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｆｏｒ－ ｍａｔｉｏｎ［Ｚ］，２０００．
［３］王静掌．Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ６．０实用技术开发指南［Ｍ］． 西安：西安电子科技出版社，１９９９．
［４］ 林逸．电动助力转向系统专项性能的客观评价 ［Ｊ］．农业机械学报，２００３，３４（４）４—７
器（ＳＣＣｌ、ＳＣＣ２、ＳＣＣ３）、两个状态寄存器（ＳＣＳｌ、
ＳＣＳ２）、一个数据寄存器（ＳＣＤＲ）、一个波特率寄
存器（ＳＣＢＲ）心Ｊ．利用这些寄存器可以控制ＳＣＩ的
工作方式和波特率，如下程序段为ＳＣＩ模块和波特
率的配置：
／／设置８ｃｉ通讯相关寄存器
ＳＣＢＲ＝０ｘ３０；
／／设置波特率寄存器，
波特率为９６００（ｂ／ｓ）
的扭矩传感器的输出特性．该传感器的输出特性呈 良好的线性，转向盘在中间位置时，传感器的输出 为２．５ Ｖ；转向盘转到左、右极限位置时，传感器 的输出分别为０．９和４．１ Ｖ．ＥＰＳ控制器可根据转 矩传感器输出电压的大小（＝２．５、＞２．５、＜２．５） 判断是否进行转向及其转动方向．
２ ３ ４ ５ ８ ９ １０ ７
Ｍｒ．Ｙａｏ Ｇｅ２
（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＮＧＶ—Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００６９，Ｃｈｉｎａ）
因为车辆行驶过程方向盘的大转角有一定的危 险性，所以系统采用单片机模拟发动机转速和车速 信号，来达到模拟实际行驶工况的目的．这样测试
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车辆与动力技术
２００８经
系统就可以方便的采集到不同车速下的扭矩、电流 信号、助力特性曲线．
图５原车ＥＰＳ控制器实时波形显示
图５为原车ＥＰＳ控制器方向盘向右打时随机 采集到的实时波形显示，曲线①为扭矩信号曲线， 曲线②为电流信号曲线，从图中可以看出ＥＰＳ控 制器能实现助力电机较好的跟随性，这与实际的驾 驶感受相同．
图６为自主研发控制器和原车控制器在车速为 ０时的助力特性．从图中可以看出自制控制器和原 车控制器在扭矩值、电流值大小、死区大小、对称 性方面有一些差距．可以利用测试系统采集的试验 数据对控制器控制参数进行修改，提高ＥＰＳ控制 器的控制效果．用同样的方法得到在不同车速下自 主研发和原车控制器的助力特性．
２．４下位机软件设计
下位机软件使用Ｃ语言编写，主要包括系统
主程序、系统初始化子程序、中断子程序、ＡＤ转
换子程序、ＳＣＩ通讯子程序．中断子程序的主要功
能是：定时２ １１１８将标志位置１．主程序流程如图３
所示．
伍蔬 （单片机初始化）
开中断
·３３·
④踮 ≮要步气
上型标志位置ｏ ｌ
电流、扭矩ｌ 信号ＡＤ转换ｌ
２００８年第２期
车辆与动力技术
Ｖｅｈｉｃｌｅ＆Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１００９—４６８７（２００８）０２—００３１—０４
总第１１０期
ＥＰＳ实车试验辅助测试系统的设计
刘 峰１， 丁能根１， 余贵珍１， 葛 尧２
（１．北京航空航天大学汽车工程系，北京１０００８３；２． 北京恩吉威机电科技发展有限公司，北京１０００６９）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｆｉｎｉｓｈ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｏａｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ＥＰＳ，Ａｎ ＥＰＳ ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｗｉｔｈ ｇｉｖｉｎｇ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｈａｒｔ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｒｅｃｅｉｖｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＥＰＳ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｈｅｌｐ ａｍｅｎｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｔｈｅｓｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｗｅｒｅ ｓｅｎｄ ｔｏ ＰＣ ｂｙ ＳＣＩ ｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐｌｉｅｄ ａ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ＰＣ，ｉｔ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｓｈａｐｅ，ｓａｖｅｓ ｒｅｃｅｉｖｅ ｄａｔａ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ
图４数据采集流程图
３．２数据处理和实时波形显示
用串口进行数据采集时，由于采样数据量较 大，同时要保存所采集数据，所以在实时显示波形 时，会出现较大的延迟．为了得到实时性较好的波 形，需要对采集数据进行处理。首先，采用定时器 将一定时间间隔内采集到的数据存储到文件名固定。 的ｔｘｔ文件中，同时将存储采集数据的缓冲区清零， 以便接收新的数据；其次，减少有效数据的接收， 每接收到５组数据只有一组数据被存储、实时显 示．这样在内存中的数据量是一个确定的值，不会 耗费太多的内存，从而影响实时性．经过实验验 证，这样既能采集到满足要求的数据又能保证波形 具有很好的实时性．
３．１数据采集
在ＥＰＳ开发和测试试验项目中，最关键的试 验之一是方向盘扭矩／电机电流关系特性试验，即 助力特性测试试验［４】．为此，本系统最重要的功 能就是通过下位机采集扭矩传感器的扭矩值和助力 电机的电流值，把经过Ａ／Ｄ转换的数字信号通过 ＳＣＩ发送到上位机，上位机界面将接收到的数据显 示成实时波形。并存储接收到的数据，以便做精确 的分析，根据分析来调整控制策略，完成ＥＰＳ的 开发．图４所示为数据采集流程图．
ｓａｖｅｄ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ＥＰＳ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｏａｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｏｒｑｕｅ ｓｅｎｓｏｒ；ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
转据传感器输出电压（ｖ） 主系统：３．４辅助系统：８－９
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１０ ８ ６ ４ ２ ０ ２ ４ ６ ８ １０
左旋扭杆的扭转角Ｐ） 右旋
图２扭矩传感器输出特性
２．３串行通信
ＭＣ６８ＨＣ９０８ＧＰ３２内含串行通信接口ＳＣＩ，支
持高速异步的全双工通信功能．它有３个控制寄存
摘要：为完成电动助力转向系统（ＥＰＳ）的实车道路试验，设计了ＥＰＳ辅助测试系统，包括测试系统的硬件设 计方案和软件实现方法．利用该测试系统可以采集ＥＰＳ控制过程中各种信息，为ＥＰＳ控制策略和控制参数的修改 提供依据．数据由基于ＭＣ６８ＨＣ９０８ＧＰ３２单片机的数据采集板采集后，以ＳＣＩ方式发送到上位机．在上位机编写 了用户操作界面，可实现实时波形显示、数据存储、历史波形回放等功能．使用结果表明，该系统满足ＥＰＳ实车 道路试验的数据采集需要．