在當今車輛開發(fā)日新月異的背景下,MTS作為車輛測試行業(yè)和控制技術領域的長期可靠伙伴,正以前所未有的創(chuàng)新力,引領著開發(fā)工具的深刻變革。我們深知,客戶的每一個需求,都是激勵我們前行的動力。面對車輛開發(fā)中的三大核心挑戰(zhàn):傳統(tǒng)試驗驗證方式難以契合設計部門在市場驅動下的新要求、傳統(tǒng)測試產品如何順應當前車輛開發(fā)變革的浪潮、以及對ADAM/Car車輛數(shù)字模型精度的持續(xù)憂慮,MTS深入剖析并精準把握了客戶的迫切需求: OEM客戶亟需一套高效的開發(fā)工具包,實現(xiàn)數(shù)字模型與物理驗證之間的無縫銜接,探索出緊跟時代步伐的新方法,從而加速開發(fā)與驗證的進程。

為此,我們提供切實可行的解決方案---基于車輛數(shù)字模型的臺架試驗加速開發(fā)工具包,包括:mHIL硬件在環(huán):實現(xiàn)底盤電動化控制算法的高效開發(fā)在底盤電動化控制算法領域,MTS推出了mHIL(Mechanical Hardware in the Loop)硬件在環(huán)技術。它將線控底盤子系統(tǒng)算法與車輛數(shù)字模型的動力學無縫結合,為子系統(tǒng)正向開發(fā)提供了快速迭代的利器。?從最初的建立單個商業(yè)查表類車輛數(shù)字模型和物理臺架的交互,到如今覆蓋幾乎所有查表類車輛數(shù)字商業(yè)模型(ASM、CarSim、CarMaker、Vedyna),mHIL不斷進化,滿足了客戶多樣化的需求。?從最初基于四個懸架被動減震器的mHIL原型到覆蓋橫向動力學的轉向mHIL、2自由度垂向動力學1/4 懸架帶車身控制主動懸架mHIL、準靜態(tài)和動態(tài)K&C mHIL,甚至迭代式輪胎mHIL。?我們持續(xù)優(yōu)化模型和臺架之間的通訊方式,從EtherCAT到最優(yōu)最快的反射內存通訊。?我們實現(xiàn)了將MTS K&C車輛動力學特性參數(shù)直接導入數(shù)字模型。2024年MTS中國系統(tǒng)集成工程師與國內知名OEM客戶緊密合作,幫助其建立了基于最新實時仿真平臺和車輛模型的硬件在環(huán)能力(mHIL),創(chuàng)建了基于GBT6323-2014完整7大類操穩(wěn)工況的交互式mHIL自動化試驗,包括駕駛員在環(huán)的轉向回正、基于CG加速要求自動化的轉向角階躍和脈沖等,為車輛開發(fā)提供了有力支持。    2025年我們將持續(xù)與國內客戶合作進行以下開發(fā):?實現(xiàn)基于符合人類前庭神經對運動-視覺-聽力滯后時間要求(50ms以內),多個動力學mHIL系統(tǒng)聯(lián)合運行的底盤聯(lián)調,滿足OEM對試驗室級底盤預調教要求,且符合智能駕駛對底盤域控方面的期望。?如何在單個mHIL系統(tǒng)上(如轉向或可變阻尼減震器CDC),為實現(xiàn)試驗室級底盤預調教而對商業(yè)車輛數(shù)字模型進行用戶關聯(lián)方面的探索,以及為了能在mHIL平臺上引入試車場駕駛感受而做的模型關聯(lián)或調教。

圖1: mHIL標準報告 轉向中心區(qū)On Center操作穩(wěn)定性試驗評價

圖2: 5軸轉向mHIL,對于同樣角階躍,K&C數(shù)據(jù)影響-SWB可變轉向比影響-綜合完整條件下數(shù)據(jù)對比

圖3: 四角減震器mHIL,粗糙路面輸入的系統(tǒng)跟隨和PSD,適合舒適性評價          

HSRC w/RestBus帶殘余總線模擬的混合系統(tǒng)響應集合:底盤電動化可靠性驗證的得力助手

在底盤電動化和車身結構可靠性驗證方面,歷經十余年持續(xù)研發(fā),經過兩代產品的發(fā)展,MTS最新開發(fā)出了基于試車場數(shù)字路面和商業(yè)化輪胎模型,實現(xiàn)主動/半主動懸架ECU與MTS系統(tǒng)之間通訊,帶RestBus殘余總線模擬的生成式迭代技術 – HSRC with RestBus(Hybrid System Response Convergence)。這個全新的解決方案,解決了以下行業(yè)痛點:?傳統(tǒng)的試車場載荷采集不但周期長,有時所采數(shù)據(jù)也不完全符合現(xiàn)狀。?傳統(tǒng)的物理建模的車輛數(shù)字模型無法對電控或者線控底盤進行有效建模,無法關聯(lián)車輛運動和主動系統(tǒng)。?無法用實際試車來代替室內試驗,因為不能保持最新版底盤電動化或線控化ECU策略更新。而與底盤電動化需求相契合的HSRC w/RestBus混合試驗技術,在本地化方面具有以下獨特優(yōu)勢:?為處在底盤電動化大潮中的國內主機廠,在整車臺架上對日新月異的電控懸架策略進行可靠驗證提供解決方案。    ?源于客戶在開發(fā)首款半主動懸架時的需求,我們將RestBus引入已有的HSRC,實現(xiàn)了在傳統(tǒng)329整車試驗中激活懸架ECU。?從第一代集成于RPC Pro,使用復雜傳遞函數(shù)設置的HSRC模型,到當下RPC Connect v3.0的交互式圖形界面(集成車輛參數(shù)、輪胎模型傳遞函數(shù)設置向導、HSRC模型/虛擬懸架/虛擬車身引導傳遞函數(shù)設置向導等),極大簡化了用戶設置過程。?從HSRC僅支持浮動車身的整車試驗發(fā)展到包括整車浮動模式、4個角固定反力前后橋同時試驗模式、2角固定反力三模式單橋車橋試驗模式(物理后橋+虛擬前橋、物理前橋+虛擬后橋、前后均為虛擬橋的3種模式)。?對數(shù)字輪胎模型的支持: 從初代F-Tire到CD-Tire和F-Tire,再到RPC Connect最新版本兼容市場上的主流輪胎模型;集中支持F-Tire,從F-Tire標準模型,擴展到F-Tire HiL模型(實時版本),顯著提高了混合迭代的效率。同時由于所有輪胎模型的建模參數(shù)均來自于MTS Flat-Trac CT六分力試驗臺架,便于我們幫助客戶梳理不同輪胎模型和版本選項。          圖4: HSRC vs RLDA數(shù)據(jù)比對:Pothole坑洼路 – 縱向和垂向載荷          圖5: RestBus殘余總線參與的迭代控制       圖6: 整車HSRC? :  4-角 浮動車身整車試驗模式

圖7: 整車HSRC? :  4-角 固定反力前后橋同時試驗模式

圖8: 整車HSRC, 2角固定反力三種模式單車橋試驗模式

VPG和整車模型載荷提取支持工具：傳統(tǒng)工具的創(chuàng)新應用MTS在傳統(tǒng)的可靠性驗證領域擁有絕對數(shù)量的整車329軸耦合道路模擬試驗臺架,絕大部分客戶仍然面臨著傳統(tǒng)底盤和車輛的可靠性驗證需求,比如對于不需要正向開發(fā)的車型、引進車輛異地生產或車輛輕量化的可靠性驗證。在這些案例中,基于車輛數(shù)字模型實現(xiàn)試驗載荷的提取不失為一種長期有效的方式。   針對開篇談及的第三個挑戰(zhàn),MTS憑借著完整的車輛開發(fā)測試產品(包括329、K&C和輪胎測試設備等)以及豐富的客戶資源和應用經驗,綜合不同客戶對物理建模車輛數(shù)字模型的關注以及提取載荷在臺架迭代試驗中的應用反饋,形成了一套獨特的基于329橋試驗臺架與車輛模型進行物理關聯(lián)的技術,并以試驗咨詢的服務產品方式呈現(xiàn)給客戶。?針對車輛數(shù)字模型無法直接導入K&C底盤參數(shù)的問題,基于MTS K&C測量臺架程序,我們在329橋試驗臺架上復現(xiàn)了K&C試驗。其目的并非取代傳統(tǒng)K&C臺架(其精度329 K&C功能無法比擬),而是考慮到多數(shù)OEM客戶缺乏K&C測量臺架和動態(tài)設備,需要在靜態(tài)K&C參數(shù)基礎上,通過比對車橋動態(tài)參數(shù)(如系統(tǒng)阻尼和動剛度)來進行模型關聯(lián)。?我們基于329臺架的輸入耦合特性,考慮模型對路面不平高頻載荷的敏感方向,有效選擇并定義與模型動態(tài)關聯(lián)的加載方向、臺架與模型的結合點信號類型、頻帶以及加載工況類型等細節(jié),為客戶搭建起CAE與試驗驗證之間的溝通橋梁。?我們目前正在探索如何將MTS 329虛擬試驗臺架應用于物理建模整車數(shù)字模型(ADAMS/Car)來進行載荷數(shù)據(jù)比對,比如基于上一代產品的軸頭六分力信號,通過虛擬迭代關聯(lián)新舊兩版數(shù)字模型,來量化車輛硬點上的載荷差異。                        圖9: K&C測試VVT垂向同步加載,車輪中心運動比對,GOM光學測量vs K&C車輪運動測量系統(tǒng)vs 329多項式擬合結果    

圖10: 縱向動態(tài)力關聯(lián),載荷和頻率示例          

MTS的每一次投入和創(chuàng)新,都源于客戶的需求和驅動。我們持續(xù)深耕車輛測試領域,以更加創(chuàng)新、高效的產品和本地化服務,推動測試技術的進步,期待與廣大中國合作伙伴攜手,共同應對未來的挑戰(zhàn), 為中國汽車行業(yè)的發(fā)展貢獻智慧和力量!

本文作者介紹李明本科畢業(yè)于上海大學機械學院,同濟大學汽車學院試驗技術專業(yè)碩士。擁有8年在知名主機廠從事產品驗證和試驗工作的經歷。2012年初加入MTS公司,擔任高級系統(tǒng)集成工程師一職,負責MTS各種地面車輛試驗系統(tǒng)的應用、培訓及試驗咨詢工作。在道路模擬系統(tǒng)、車輛動力學測量系統(tǒng)試驗,硬件在環(huán)混合仿真、基于數(shù)值耐久的模型標定應用等方面積累了深厚的經驗,是MTS地面車輛全球試驗咨詢及系統(tǒng)集成專家組重要成員。