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業(yè)界最權(quán)威精準的轉(zhuǎn)向模型來了，MdynamiX為汽車智能化電氣化的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)提供全流程解決方案

2020-09-24 15:48:01·  來源：北匯信息  作者：卓金堯  
　
Background汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車底盤四大系統(tǒng)之一，從傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）。在伺服電機和大量輔助系統(tǒng)支持下
 
Background
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車底盤四大系統(tǒng)之一，從傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）。在伺服電機和大量輔助系統(tǒng)支持下，已不再單純地用于轉(zhuǎn)向目的，隨著智能駕駛技術(shù)的發(fā)展，ADAS/AD系統(tǒng)也離不開EPS的參與，例如LKAS、智能糾偏避障控制等一系列功能的實現(xiàn)。
 
所以，伴隨著越來越多軟件功能集成，新的駕駛輔助系統(tǒng)的加入，極大的增加了對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高性能開發(fā)測試的需求。
基于HiL的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測試臺架可以實現(xiàn)實車試驗條件下難以達到的測試條件，比如安全保障、外部環(huán)境條件、邊界極限、事故重現(xiàn)和故障注入等，使整車試裝前我們可以更加高效重復地調(diào)試轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能，讓測試更加接近實車，從而加快我們的開發(fā)測試流程和效率。
 
北匯信息本著讓中國的汽車變得越來越安全、越來越舒適、越來越智能的企業(yè)使命，攜手德國MdynamiX公司為汽車行業(yè)客戶提供從模型在環(huán)到整車試驗全流程開發(fā)測試解決方案，以幫助客戶加速其EPS產(chǎn)品的研發(fā)效率。
 
Challenge
現(xiàn)如今轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）在開發(fā)和測試流程中存在主要挑戰(zhàn)是-基于轉(zhuǎn)向模型的高效精準，用于不同的車輛配置的性能操縱感調(diào)試。
 
Solution
適用于汽車智能化電氣化的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)解決方案
 
MXsteering model   可深入到模塊層面的實時反饋三自由度模型
 
精準的轉(zhuǎn)向模型為前期系統(tǒng)開發(fā)或設計提供至關(guān)重要的基礎。MdynamiX自主開發(fā)的 “Pfeffer MXsteering Model” 可以模擬傳統(tǒng)液壓和新型電機轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(管柱助力型、小齒輪助力型和齒條助力型)的運作。擁有三個自由度的實時反饋模型可以深入到模塊層面，全面反映出在高低頻區(qū)域下的機械摩擦、剛度以及阻尼參數(shù)對轉(zhuǎn)向手感的影響。與此同時，轉(zhuǎn)向力矩會被極其精準地預測出來，這對于開發(fā)和優(yōu)化轉(zhuǎn)向手感也是非常重要的。
 
該轉(zhuǎn)向模型已經(jīng)在dSPACE ASM、 IPG CarMaker 和 VI-CarRealTime 的整車模型中運用。用戶也可以集成在 MATLAB/Simulink 中，與其他模塊（比如個性化的ECU控制系統(tǒng)）集成或者結(jié)合ADAS控制系統(tǒng)進行仿真試驗。
 
當然，也可以基于我們的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS）轉(zhuǎn)向應用軟件 MXASWsteering來重新開發(fā)控制策略，或者在開發(fā)早期進行ADAS控制系統(tǒng)對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干擾分析。
 
MXASWsteering   電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS）轉(zhuǎn)向應用軟件
 
MdynamiX自主開發(fā)的轉(zhuǎn)向應用軟件包含了對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向操縱感的控制以及安全措施的實施，每個組件都可以靈活結(jié)合及按照客戶要求校準調(diào)試。
 
轉(zhuǎn)向應用軟件架構(gòu)
靈活的個性化測試臺架配置
 
針對不同的用戶需求可以提供個性化的測試臺架方案，比如對不同的測試范圍可以提供緊湊型到高性能的測試臺架。下文簡單介紹了幾種測試臺架方案，具體的執(zhí)行器選型和參數(shù)可根據(jù)需求另選配置。
Option1：緊湊型測試臺架，經(jīng)濟實惠，大部分性能指標測試都能夠覆蓋，組成部件：
  • 線性執(zhí)行器：采用主軸驅(qū)動器
  • 方向盤致動器：采用交流伺服電機
  • 固定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)底座進行機械連接以實現(xiàn)整體臺架方案
其參數(shù)如下所示：
 
Option2：相比第一種方案，因為增加了萬向節(jié)，按照車里的安裝位置，更加能夠接近實車測試的結(jié)果，類似齒條、萬向節(jié)的震動摩擦可以進行深層分析，組成部件如下：
  • 1個線性執(zhí)行器：采用主軸驅(qū)動器
  • 方向盤致動器：采用交流伺服電機
  • 靈活可調(diào)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)底座柔性連接，方便后期調(diào)整位置
其參數(shù)如下所示：
 
Option3：第三種方案增加了一個負載電機，是第二種方案的升級版。在齒條左右各連接了一個電機，可以進行更高負荷范圍測試和耐久性的實驗，組成部件如下：
  • 2個線性執(zhí)行器：采用主軸驅(qū)動器
  • 方向盤致動器：采用交流伺服電機
  • 靈活可調(diào)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)底座柔性連接，方便后期調(diào)整
其參數(shù)如下所示：
 
HiL（硬件在環(huán)）系統(tǒng)
以上臺架可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性測試，也可以結(jié)合整車模型進行硬件在環(huán)的性能測試。
HiL系統(tǒng)硬件組成有實時處理器、豐富的IO資源板卡、通信板卡和故障注入板卡等。HiL硬件與轉(zhuǎn)向測試臺架通過IO通道、總線等進行配置和映射。
 
 
通過HiL與試驗臺的配置和映射，實現(xiàn)EPS試驗臺的控制和相關(guān)信號的采集。
HiL系統(tǒng)軟件層面包括：整車系統(tǒng)模型，主要包括車輛動力學、道路環(huán)境以及駕駛員模型。模型基于Matlab/Simulink環(huán)境建立，根據(jù)車輛相關(guān)特性數(shù)據(jù)，可以通過模型參數(shù)化軟件對車輛模型進行參數(shù)化，使實時車輛模型能夠正確模擬車輛運動，被控對象能夠及時準確響應控制器的控制動作，并把車輛的運動狀態(tài)提供給待測控制器。
 
Advantages
  • 模塊化軟件開發(fā)平臺，保障連貫穩(wěn)定的早期開發(fā)環(huán)境
  • 依據(jù)實車調(diào)整安裝位置，更加能夠接近實車測試的結(jié)果
  • 不同的線性電機組合和參數(shù)范圍選擇：得益于精準的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角、齒條力和位置的控制，最終達到精確的實時測試結(jié)果
  • 滿足需求的定制化車輛模型參數(shù)，實現(xiàn)接近實車測試的閉環(huán)HiL測試環(huán)境
  • 轉(zhuǎn)向測試臺架靈活開放，用戶可以輕松根據(jù)具體需求對轉(zhuǎn)向測試臺架進行包括控制器、ECU界面的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換，也可以實現(xiàn)電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器和自動駕駛功能相結(jié)合的前期測試
  • 可以輕松轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向模擬器，實現(xiàn)早期的駕駛感分析
Our Services
選擇我們，可以在EPS系統(tǒng)測試平臺領(lǐng)域為您提供全面技術(shù)支持服務，包括：
  • 定制化方案和臺架選型咨詢
  • 控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向模型到整車模型的開發(fā)及參數(shù)化經(jīng)驗共享
  • 交鑰匙服務，與現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成集成進行HiL測試
  • 測試服務咨詢和測試臺架維護
  • 新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或新型控制方案的開發(fā)

Conclusion
針對EPS系統(tǒng)的開發(fā)和測試流程，我們可以提供完整的全流程測試方案。包括軟件層面的以控制策略為測試目的的信號級測試（MiL和SiL測試），軟件層面的測試一般由整車廠的ECU供應商進行。
另外就是對EPS系統(tǒng)總成的測試，系統(tǒng)級測試方案的待測對象為整套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。把ECU控制策略和電機驅(qū)動執(zhí)行部分一同測試，其控制器和轉(zhuǎn)向助力總成都是實物，借助測試臺架對EPS系統(tǒng)在最接近于真實EPS在實車工況下的測試進行性能或系統(tǒng)的release（通關(guān)） 測試，這些都是OEM在對比各個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須要進行的測試方案。
 
MdynamiX公司成立于2014年，創(chuàng)始人為來自寶馬、Tüv Süd等的公司技術(shù)專家，總部位于德國慕尼黑。MdynamiX公司作為慕尼黑應用科學大學的附屬研究所，專注于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)、ADAS和自動駕駛技術(shù)，為眾多國際一流OEM如保時捷、寶馬汽車等公司提供專業(yè)技術(shù)方案和服務。
 
北匯信息聯(lián)合MdynamiX公司將為您提供專業(yè)轉(zhuǎn)向模型及XiL全流程（從MiL-SiL-HiL到Vehicle Test）解決方案，以及ADAS和自動駕駛解決方案。
 
注：以上部分圖片來自于MdynamiX 
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