市場競爭對汽車性能和開發(fā)周期提出了更高要求。在開發(fā)階段進行多系統(tǒng)多領域的并行開發(fā)和快速迭代,盡量多的在實驗室內進行精準的仿真測試成為剛需,這需要具備多種功能的仿真測試設備。
智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺可針對車輛智能懸架系統(tǒng)開發(fā)和整車匹配過程,進行1/4車輛懸架試驗、懸架ECU硬件在環(huán)仿真、懸架實物硬件在環(huán)仿真、整車懸架性能試驗等仿真測試項目,平臺具有多功能快速切換,各個功能之間可共享參數,減少了試驗系統(tǒng)在多個臺架之間的反復拆裝和調試,因此可極大地提供工作效率,而且用戶可以省去購買多個功能單一臺架的重復部分,節(jié)省費用和占地面積。
1.主要功能
1.1.1/4車輛懸架性能測試
圖 1 1/4車輛懸架性能測試
應用場景:
- 基于RCP的智能懸架控制算法開發(fā)、參數標定;
- 減振器/空簧性能調教;
功能特色:
- 安裝全部空氣懸架組件,簧上質量可調節(jié),精準復現懸架組件在車輛中的空間姿態(tài)和受力狀態(tài);
- 伺服激振器準確輸出道路譜,模擬車輪受到的路面不平激勵;
- 利用高精度實驗室級傳感器進行車載傳感器的檢驗標定;
- 臺架參數測量功能,包括簧上/簧下質量、彈簧剛度、減震器阻尼等;
- 具備數據采集、數據記錄、數據回放及曲線實時顯示功能
- 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理
1.2.智能懸架ECU硬件在環(huán)仿真(HIL)
圖 2 智能懸架ECU硬件在環(huán)仿真
應用場景:
功能特色:
- 實時運行仿真模型,包括整車動力學模型、路面/駕駛員/測試場景模型、傳感器模型和空氣懸架執(zhí)行機構模型等;
- 仿真模型可選CarMaker、Carsim等商業(yè)軟件或自主開發(fā):
- 具備數據采集、數據記錄、數據回放及曲線實時顯示功能
- 具備故障注入、故障保持、故障定位功能
1.3.四通道整車智能懸架半實物仿真
圖 3 四通道整車智能懸架半實物仿真
應用場景:
- 整車懸架控制算法開發(fā)、參數標定;
- 減振器/空簧性能調教;
功能特色:
- 四套1/4車輛懸架加載臺架分別安裝對應空簧/減振器實物;
- 實時運行仿真模型包括整車動力學模型、路面/駕駛員/測試場景模型、空氣懸架控制算法模型等;
- 整車仿真輸出懸架變形信息通過伺服激振器對減振器/空簧實施激振,產生的垂直力反饋給整車模型,形成閉環(huán);
- 可進行包括激烈轉向、加減速等的全工況空氣懸架半實物仿真試驗;
- 具備數據采集、數據記錄、數據回放及曲線實時顯示功能
- 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理
2.技術指標
1/4車輛懸架加載臺架:
- 簧上質量滑塊:
質量調整范圍:150~800kg
運動范圍:±350mm
重載直線導軌
任意位置鎖止 - 電液伺服激振系統(tǒng):
最大動態(tài)力:15kN
最大行程:±125mm
最高速度:2m/s
最高輸出頻率:30Hz
輸出波形:正弦波、掃頻正弦波、三角波、隨機波形 - 車規(guī)傳感器:
車身加速度:±2g PSI5接口
車輪加速度:±16g PSI5接口
懸架高度:0~90° PWM輸出 - 高精度測量傳感器:
車身加速度:±6g,精度0.3%
車輪加速度:±16g,精度0.3%
車身位移:800mm磁柵尺,精度50μm
車輪位移:200mm磁致伸縮,精度0.02%
激振位移:250mm磁致伸縮,精度0.3%
激振力:±25kN疲勞級力傳感器,精度0.03%
實時機柜
- NI-PXIe 17 slots機箱
- NI-PXIe Intel Xeon或Core-i7實時處理器
- 通用I/O:
模擬量輸入:>32通道
模擬量輸出:>16通道
數字量I/O:>32通道 - 傳感器信號輸入:
模擬電壓:>16通道
PWM:>8通道
PSI5:>8通道 - 傳感器信號仿真輸出:
模擬電壓:>12通道
PWM:>8通道
PSI5:>8通道 - CAN總線:3通道,支持CAN FD
- 功率驅動:4通道5A,12通道1A
- 程控電源:12V100A
- 故障注入板卡
- 分線箱BOB
- 定制ECU線束接口
上位機系統(tǒng)
- 主機:
Intel i7處理器,32G內存,1T固態(tài)硬盤
2×27”LCD顯示器
Windows 10專業(yè)版 - 軟件:
Matlab 2021b
NI VeriStand
NI TestStand
CarMaker/Carsim
3.系統(tǒng)組成
智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺由1/4車輛懸架加載臺架、實時機柜和上位機系統(tǒng)等三部分構成,如圖 4所示:
圖 4 智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺系統(tǒng)組成
3.1.1/4車輛懸架加載臺架
1/4車輛懸架加載臺架的作用是安裝被測懸架系統(tǒng),并按試驗測試要求施加特定的激勵,它由A型支架、直線導軌、代表1/4車輛模型中的簧上質量的滑塊、懸架安裝夾具、伺服激振系統(tǒng)和被測懸架系統(tǒng)組成,如圖 5所示:
圖 5 1/4車輛懸架加載臺架
1/4車輛懸架加載臺架具有如下特點:
- 適配麥弗遜、雙橫臂、多連桿等多種懸架形式;
- 可安裝車輪、減振器/空簧、擺臂、拉桿等在內的全套懸架組件;
- 精準復現懸架組件在車輛中的空間姿態(tài)和受力狀態(tài);
- 簧上質量滑塊與A型支架之間采用重載直線導軌,簧上質量運動順滑、摩擦力小;
- 具有簧上質量支撐、移動和鎖止機構;
- 采用電液伺服激振系統(tǒng),可輸出正弦、掃頻正弦、三角波、隨機路譜等波形;
- 安裝車身加速度、車輪加速度、懸架高度等車規(guī)級傳感器和可測量簧上質量垂直位移、加速度、車輪垂直位移加速度、激振力、激振加速度的高精度測量傳感器:
3.2.實時機柜
實時機柜為42U標準工業(yè)機柜,內部以NI-PXI實時處理器為核心,配置外圍模塊組成實時I/O、運算和控制平臺,具體包括:
- NI-PXIe 17 slots機箱
- NI-PXIe Intel Xeon實時處理器
- 模擬量IO、數字量IO板卡、CAN總線通訊板卡
- 傳感器輸入信號調理模塊
- 模擬量、PWM、PSI5傳感器信號仿真模塊
- 適應CDC、MRD減振器及空簧系統(tǒng)驅動的功率驅動模塊
- 故障注入板卡
- 分線箱BOB
- 定制ECU線束接口
- 大功率程控電源模塊
3.3.上位機系統(tǒng)
- 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理
- Matlab/Simulink平臺下基于模型的控制算法開發(fā)
- 基于CarMaker、Carsim等商業(yè)軟件或基于Matlab/Simulink自主開發(fā)的仿真模型:
- 整車動力學仿真模型
- 路面、駕駛員及測試場景模型
- 傳感器模型
- 智能懸架執(zhí)行機構模型
- 智能懸架控制算法模型
- 動態(tài)數據采集、數據記錄、數據回放及曲線實時顯示功能
- 故障注入、故障保持、故障定位功能