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技术领域

本实用新型涉及汽车教学实训设备领域，具体是一种汽车电动助力转向教学设备。

背景技术

EPS技术在汽车领域已经得到广泛的应用，其对汽车行驶的安全性能起到了很重要 的作用，促进了汽车工业的发展。但EPS装置的原理和结构均较为复杂，在汽车行业的 EPS系统教学过程中，常出现教学困难的问题，因此，在教学过程中将EPS系统完整地 表现出来，也是一项较为困难的工作。目前国内也有企业或学校针对上述问题研制了一 些EPS实验系统，但都普遍存在成本过高，操作复杂，原理解释不明且容易出现故障等 问题，影响教学的质量。由此，需要更为直观有效的EPS教学装置，以解决上述问题。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种汽车电动助力转 向教学设备，能直观地显示EPS系统在不同工作状况下的状态，使学习EPS系统更加简 单有效。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种汽车电动助力转向教学设备， 包括动力驱动系统、与动力驱动系统连接的电动助力转向系统EPS与制动系统，所述电 动助力转向系统EPS包括电子控制单元ECU、助力电机、转向杆，还包括方向伺服系统， 方向伺服系统与制动系统分别连接数据采集系统，数据采集系统通过网络设备连接上位 机系统；

方向伺服系统包括设于转向杆上的伺服电机，伺服电机连接电机驱动器，所述电机 驱动器连接数据采集系统；

制动系统包括脚踩制动板，脚踩制动板上设置推动机构，推动机构通过信号线连接 数据采集系统；

助力电机上设置电流变送器、电压变送器及功率变送器，电流变送器、电压变送器 及功率变送器分别连接至数据采集系统；

电子控制单元ECU分别连接至助力电机与数据采集系统；

动力驱动系统包括汽车前轴以及设于前轴上的车轮、电机。

进一步地，所述伺服电机内设有转角传感器，转角传感器将伺服电机控制转向杆转 动的角度数据通过数据采集系统传输到上位机系统。

进一步地，所述伺服电机内设有转矩传感器，转矩传感器将伺服电机控制转向杆转 动的力矩数据通过数据采集系统传输到上位机系统。

进一步地，所述助力电机为直流无刷电机。

进一步地，所述推动机构为直线电机，所述直线电机的推杆端部连接脚踩制动板， 所述直线电机通过信号线连接至数据采集系统。

进一步地，所述上位机系统包括PLC控制器及与PLC控制器连接的显示器。

有益效果：本实用新型的一种汽车电动助力转向教学设备，通过上位机控制数据采 集系统，由数据采集系统的DA模块向电子控制单元ECU发送模拟的车速信号、发动机 转速信号、以及对伺服电机进行驱动控制；通过数据采集系统的AD功能实时监测采集 各参数信息，通过上位机数据处理系统，实时展示助力与车速及其他相关因素的内在关 系，定性定量的展示各参数间的线性关系。

附图说明

图1为本实用新型汽车电动辅助转向教学设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种汽车电动助力转向教学设备，包括动力驱动系统2、与动力驱动 系统2连接的电动助力转向系统EPS1与制动系统3，电动助力转向系统EPS1包括电子 控制单元ECU、助力电机、转向杆，还包括方向伺服系统6，方向伺服系统6与制动系 统3分别连接数据采集系统5，数据采集系统5通过网络设备7连接上位机系统4；方 向伺服系统6包括安装于转向杆上的伺服电机，伺服电机连接电机驱动器，电机驱动器 连接数据采集系统5；制动系统3包括脚踩制动板，脚踩制动板连接直线电机的推杆端 部，直线电机通过信号线连接数据采集系统；助力电机上设置电流变送器、电压变送器 及功率变送器，电流变送器、电压变送器及功率变送器分别连接至数据采集系统5，电 流变送器用于检测助力电机实时的电流信号，并可向助力电机发送来自上位机系统发出 的电信号，电压变送器用于检测助力电机实时电压信号，并向助力电机发送来自上位机 系统发出的电压信号，功率变送器用于检测助力电机实时工作功率。电子控制单元ECU 分别连接至助力电机与数据采集系统5；动力驱动系统2包括汽车前轴以及设于前轴上 的车轮、电机；伺服电机内设有转角传感器，转角传感器将伺服电机控制转向杆转动的 角度数据通过数据采集系统5传输到上位机系统4；伺服电机内设有转矩传感器，转矩 传感器将伺服电机控制转向杆转动的力矩数据通过数据采集系统5传输到上位机系统 4，上位机系统4包括PLC控制器及与PLC控制器连接的显示器。

通过上位机系统4控制数据采集系统5，由数据采集系统5的DA模块向电子控制 单元ECU发送模拟的车速信号、发动机转速信号，以控制动力驱动系统2的运行参数， 数据采集系统5的DA模块向电机驱动器发送信号，对伺服电机进行驱动控制；通过数 据采集系统5的AD功能实时监测采集各参数信息，然后上位机系统4处理监测得到的 数据，实时展示助力与车速及其他相关因素的内在关系，定性定量的展示各参数间的线 性关系，并显示到上位机系统4的显示器上，可直观地了解EPS系统在不同车速的情况 下，所表现出的不同工作状况。

本实用新型的一种汽车电动助力转向教学设备，可以充分展示电动助力转向系统 EPS的工作原理。在动力驱动系统部分施加相当于汽车电控液压助力转向系统的变阻力 载荷，在0～100km/h车速范围内、按5～20Km/h间隔，向两个方向匀速转动转向杆完 成试验过程，同时记录转向杆转角与转向助力力矩的关系。

可模拟在不同车速及发动机转速转向时，电动助力转向系统EPS的工作情况，展示 其工作过程和控制原理；能通过配套软件表现该系统各传感器及执行器的信号值及波 形，并展示输入转矩及EPS电流特性曲线。

可实现试验过程的自动控制和试验结果的自动显示、打印，转向杆驱动采用伺服无 级调速系统，动力驱动系统部分可实现载荷的线性加载，通过上位机及方向伺服系统、 制动系统，替代人手用手打方向盘的方式以及替代人脚踩刹车，可远程调节发动机转速 和车速。

可完成输入输出特性试验；即把动力驱动系统部分刚性固定或加弹性载荷，设定不 同车速，如从0Km/h至最高速，间隔5～20km/h，分别向两个方向匀速转动转向杆，转 到输入力矩/力至设定值为止，同时纪录各个车速下输入力矩与输出力矩/力关系曲线 并：1、做出不同车速下的转向受力特性；2、分别测出不同车速下左右最大转动力矩/ 力；3、分别计算出各车速下曲线的对称度。

可完成电流特性试验；即系统正常工作，匀速转动转向杆，使输出端载荷达到额定 载荷，设定不同车速，如从0Km/h至最高车速，间隔5～20km/h，记录输入力矩与电流 变化关系并：1、做出不同车速下的电流特性；2、分别测出各车速下最大行程时的左右 最大电流。

本实用新型的汽车电动助力转向教学设备，还可提供传感器、执行器、电子控制单 元ECU的测量口及OBDII接口，通过万用表、示波器、诊断仪可测量实时数据、波形、 数据流及故障码，能通过信号采样装置采集传感器、执行器信号，并通过配套软件显示 信号数值及波形。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本实用新型的保护范围。