即使在今天,汽车制造商仍然依靠测试工程师的主观评估,在评估机动车的处理性能时。然而,客观评估方法使用可测量特征越来越重要。客观评估可以揭示发展进步的甚至可能比任何主观评估都能更好。
无数传感器衡量驾驶员正在做的事情以及车辆如何移动。为了捕获驾驶员的动作,传感器测量方向盘角度和力矩,制动踏板行程和力,以及加速器踏板行程。为了捕获汽车正在进行的操作,传感器测量道路和轮胎之间的接触区域的三轴力和时刻,以及车轮速度;X,Y和Z中的车轮位置;和每个轮子的脚趾和倾角。另外,确定车辆的主体的运动参数(与车辆的重心相关的三轴角度,速度和加速度)和与参考过程的偏差。由于传感器不能直接位于重心,因此需要坐标变换。
测量方向盘
为了评估转向角,扭矩和速度,Kistler开发了测量方向盘(MSW)。MSW安装在方向盘和转向轴之间。中央光圈使安装容易。为了允许通用应用,可以生产用于连接到转向轴传动装置的适配器。
MSW有两种型号 - 为乘用车和250牛顿仪表版用于卡车的款式。
使用综合应变计测量转向扭矩。使用非接触式光学编码器测量转向角和速度,每个旋转的分辨率高达7,200脉冲。
俯仰和滚动角度测量
通过使用激光传感器在车身上的三个选择点处采用距离测量来确定间距和滚动。
俯仰是车辆的纵轴和它对道路的投影之间的角度。横摇定义为车辆横轴与横轴之间的夹角
投影到道路上。间距和滚动可以计算为来自三角距离关系的电弧切线函数。
激光传感器通过光三角测量测量距离。将可见的红色激光突出到道路上,并通过电荷耦合装置(CCD)捕获反射光。如果已知光束的方向和CCD和光源之间的距离,因此可以计算道路和CCD之间的距离。
轮矢量传感器
车轮矢量传感器是一个五关节测量臂,在接头处具有绝对的增量角度编码器。传感器可以确定X,Y和Z方向上的轮子位置,精度为±1毫米。它可以以±0.1度的精度测量弯曲和脚趾角度。
轮式矢量传感器的可能用途包括确定轴载变速器,同时制动,测量动态车辆操作期间的脚趾和弯曲角度变化,并评估车辆的自我转向效果。为了测量轮胎特性,滑动角度传感器的安装支架可以同轴地朝向轮子的中心连接。
滑角传感器
滑移角是轮胎接触贴片和轮平面的速度矢量之间的角度。非接触式光学传感器可用于同时获取车轮和滑动角度的纵向和横向速度。传感器可容纳每小时最多250公里的速度。其角度范围为±40度,分辨率为±0.1度。
传感器的工作原理是将道路结构投射到一个光网和一个照片接收器上。路面的亮度差异在光接收器中产生一个频率,这个频率与测量方向上的速度成正比。
车轮力测力计
车轮力测功机提供关于车轮载荷分布,车轮接触和侧向力的客观信息。此外,它可以用作基本研究的可靠工具,例如高速下轮胎的不均匀性测量。
压电力传感器位于测功机的心脏。这些传感器提供了一个主要优势,因为它们提供高刚度而不会影响灵敏度。他们不会年龄或疲劳,它们表现出出色的稳定性和高线性。这种传感器的特征在于非常高范围(高达1千赫兹)的自然频率。
取决于极性水晶轴的取向Vis-in-Vis的攻击力的有效线路,工程师可以区分纵向效果,剪切压电效果和横向效应。
当受到外力的影响时,石英板对,与敏感轴相称,排出力比例荷载。在没有任何辅助机械结构的测量元件直接实现攻击力进入其正交组件的击穿。
除了压电传感器之外,测功机还配备了霍尔效应传感器,以确定轮转角。
中心载体加速度计
安装在轮毂载体上的三轴加速度计测量在驾驶在不平坦的道路表面上时,在车轮上通过簧片质量引入车轮定位系统中的脉冲加速度。所用传感器具有高压电灵敏度,这是小型化传感器的重要前提。因为晶体材料表现出高刚度,所以地震元件的谐振高,并且传感器可以测量大频率范围。
座轨加速度计
三轴电容加速度计可以安装在座椅轨道上,以测量X,Y和Z轴的加速度,范围为±10g。测量座椅轨道的加速是评估车辆内部舒适性的一种方式。
Gyros和GPS
为了检测地球表面上的主体的确切位置,惯性导航系统(INS)已经使用了很长时间。INS使用三个陀螺通道来测量转速和三个加速度通道,以测量线性加速度。加速度计还用于使系统保持在稳定状态下分析平衡,占地球重力的方向。陀螺仪在运动下的任何瞬间计算三维的角度。
该系统提供高带宽,低数据延迟,平移和旋转数据以及相对位置。
与INS的主要缺点是位置和速度的计算可以随时间漂移。为了克服这个问题,差分全球定位系统(GPS)技术用于瞬间纠正漂移错误。这产生了准确到厘米的位置信息。精确的速度和时间测量也可以来自DGPS信号。
陀螺系统可以确定角度速度,动态路线和位置角,以及浮动角度。它还获得精确的加速度,速度和位置数据。
轮胎温度测量
轮胎内的温度是轮胎负荷和压力最可靠的指标之一。此外,跟踪内部轮胎温度随着时间的推移,可以提供有关轮胎使用寿命的信息。目标是优化轮胎设计和微调车辆性能。
使用PT-100电阻传感器在轮胎的胎面和肩部中测量轮胎温度。
同步数据采集
传感器数据的同步性对于车辆动力学测试尤为重要。到目前为止,由不同传感器和系统获得的数据只能彼此相关,具有主要的误差容差和相当大的时间投资。
现在,DeWetron推出了具有80兆赫兹的精确,石英稳定的循环速率的强大数据采集单元,以及2纳秒的斜率精度。系统将测量数据与各种来源同步,并为它们提供实时戳。所有传入数据和它们的时间相关信息都在中央数据库中提交。
模拟信号,例如加速度,温度,应变,压力和力,可以直接连接到仪器,以及GPS,计数器,编码器和四个摄像机。
另外,内部系统循环可以与外部循环信号相干地耦合,以使用GPS卫星的定位信号绝对同步测量,例如,其已经在其他应用中使用。
随着Dewetron的技术,模拟和数字信息在同一周期中读出。与系统周期的同步也适用于CAN总线,局域网和其他异步接口和总线系统。
从直线制动
制动是车辆动力学测试的主要重点。从直线制动时的车辆运动提供有关车辆减速能力的信息,以及在硬盘停止期间的车辆稳定性。目标是实现最短的制动距离,同时优化舒适度和响应性。
为了准确测试,道路的抓握性能应尽可能一致地绕整个制动距离。为了测试防姑式制动系统,车辆应具有不同的握持性能的道路。
制动试验的主要测量参数包括:
- 制动压力在系统的各个点。
- 制动踏板力。
- 制动距离。
- 驾驶速度。
- 纵向减速。
- 俯仰角(评估设计实现的防潜效果)。
- 驾驶操纵在偶数道路上,从每小时100公里的起始速度和恒定的制动减速(每秒2,4和6米)。ABS已关闭。
- 以下参数用于评估车辆稳定性:
- 方向盘角度。
- 偏航速度。
- 偏航加速。
- 横向速度或浮动角度。
- 横向加速度。
- 偏离课程。
- 车轮在X, Y, Z方向的力。
车道更换测试
车道改变测试是闭环测试,其中车辆操作员必须在不击中锥体的情况下尽可能短的时间通过标准化的锥形衬里车道。测试是在没有电子稳定性控制的情况下进行的。
- 此测试的主要参数包括:
- 驱动速度,车辆纵向和横向速度。
- 方向盘转动角度和方向盘扭矩。
- 轮子力,时刻和速度。
- 脚趾和弯角角度,以及x,y和z的轮运动。
- 车辆浮动角度(水平和路面相关)。
- 在车轮上滑动角度。
- 俯仰,滚动和偏航角(水平和车辆相关)。
- 纵向、横向和偏航加速度(水平和车辆相关)。