Badania nad metodą badania hardware-in-the-loop układu hamulcowego typu „by wire” w pojazdach elektrycznych

System Brake-by-Wire (E-Booster) jest ważnym elementem poprawiającym odzysk energii i stabilność hamowania pojazdów elektrycznych. Ta część zawiera wiele interaktywnych elementów i wymaga dużej precyzji i dokładności działania. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie na nim odpowiednich testów. W artykule omówiono metodę testowania układu hamulcowego za pomocą testu symulacyjnego typu hardware-in-the-loop (HIL), który umożliwia wszechstronne sterowanie układem hamulcowym poprzez zbudowanie symulacyjnego środowiska testowego bez prawdziwych pojazdów i rzeczywistych próbek. testy automatyczne.

Układ hamulcowy tradycyjnych pojazdów napędzanych paliwem składa się z pedałów hamulca, elementów wspomagających podciśnienie (EVP) i elementów układu przeciwpoślizgowego (ESP, ABS) itp., bez funkcji odzyskiwania energii hamowania, w przypadku stosowania w pojazdach elektrycznych, duża ilość energii hamowania będzie marnowana energia. System hamulca-by-wire (E-Booster) wykorzystuje sterownik systemu hamulca-by-wire i siłownik hamulca-by-wire (głównie układ silnika serwo) w celu zastąpienia elementów wzmacniacza podciśnienia, co skutecznie rozwiąże problem, który pojawia się energia hamowania tradycyjnego układu hamulcowego nie może zostać odzyskana. Punkty bólowe. Kiedy kierowca hamuje, sterownik układu hamulcowego steruje silnikiem w celu wdrożenia hamowania elektrycznego w zależności od stanu pracy układu napędowego i zapotrzebowania kierowcy na hamowanie, a niewystarczająca siła hamowania silnika jest uzupełniana przez hamowanie hydrauliczne. Podczas procesu hamowania symulator skoku pedału oddzieli siłę pedałowania od ciśnienia w cylindrze koła, dzięki czemu można odzyskać energię elektrycznej części hamującej silnika, co poprawia wytrzymałość pojazdu i poprawia komfort kierowcy podczas procesu hamowania. Ponadto układ hamulcowy współpracuje z inteligentnymi komponentami napędowymi (ADAS) za pośrednictwem swojego sterownika, który może reagować na zapotrzebowanie inteligentnych komponentów napędowych na hamowanie.

Części bezpośrednio związane z układem hamulca-by-wire w pojazdach elektrycznych obejmują sterownik pojazdu (VCU), sterownik silnika (MCU), inteligentne komponenty napędowe (ADAS) i komponenty przeciwpoślizgowe (ABS, ESC) itp. Proces odzyskiwania energii hamowania w układzie hamulcowym przebiega następująco: układ hamulcowy zbiera zapotrzebowanie kierowcy na hamowanie i wysyła żądanie momentu hamowania do VCU, a VCU oblicza maksymalną zdolność hamowania elektrycznego pojazdu silnika, a następnie przesyła go do sterownika systemu hamulcowego-by-wire, następnie sterownik systemu hamulcowego oblicza niedobór siły hamowania i kompensuje to hamowaniem hydraulicznym. W ten sposób hamulec elektryczny zastępuje znaczną część hamulca mechanicznego, zmniejsza straty energii tarcia mechanicznego, zwiększa odzysk energii silnika, a tym samym zwiększa przebieg pojazdu.

Testowanie sprzętu w pętli wykorzystuje Matlab Simulink do modelowania i symulowania systemu części (VCU, MCU, ADAS itp.) w celu łączenia i interakcji. W ten sposób można kontrolować dokładność testu w zależności od rzeczywistej sytuacji testowej, można także w pełni symulować ekstremalne warunki pracy i testy wstrzykiwania usterek, a także można realizować testy automatyczne, pisząc zautomatyzowane skrypty testowe.

Zaproponowana w tym artykule metoda testowania typu hardware-in-the-loop układu hamulcowego typu „by-wire” obejmuje głównie:

(1) opracowanie modelu testowego poprzez Matlab Simulink;

(2) wykorzystanie oprogramowania Configuration Desk firmy Dspace do przeprowadzenia testów we/wy części współpracujących z systemem hamulca-by-wire;

(3) Połącz sterownik układu hamulcowego z systemem symulacji w czasie rzeczywistym za pośrednictwem zewnętrznej wiązki przewodów i skompiluj model testowy;

(4) Zaimportuj skompilowany model testowy do wyższego oprogramowania komputerowego ControlDesk firmy Dspace, a następnie komputer główny steruje systemem symulacji w czasie rzeczywistym w celu przeprowadzenia interaktywnego testu kontrolowanych komponentów i systemu hamulca-by-wire

3.1-Konstrukcja modelu testowego

Model testowy typu hardware-in-the-loop układu hamulcowego typu „brake-by-wire” jest podzielony na cztery moduły konstrukcyjne, a mianowicie Simulator, E-booster, BusSystems i MDL. Budowa modelu symulatora służy głównie do sterowania i monitorowania stanu szafy symulacyjnej w czasie rzeczywistym, takiego jak napięcie zasilania szafy, górne i dolne wartości graniczne prądu, zwolnienie stanu wyłączenia, polecenie mocy wyjściowej, zbieranie napięć w szafie, pobieranie prądu w szafie, zbieranie stanu zasilania i innych stanów; Moduł Booster służy do budowy modelu interfejsu sprzętowego. Moduł ten będzie realizował konfigurację interaktywnych właściwości pinów sprzętowych systemu symulacji w czasie rzeczywistym i systemu hamulca-by-wire; BusSystems to podstawowy moduł do budowania modeli. właściwości sygnałów tekstowych. MDL jest także podstawowym modułem budowania modeli. Jest to moduł symulacyjny kontrolowanego obiektu całego pojazdu. Dla sterowanego obiektu układu hamulcowego należy w tym module zabudować modele VCU, MCU, ADAS oraz części przeciwpoślizgowe hamulców.

3.2-Konfiguracja interfejsu we/wy

Test sprzętu w pętli systemu hamulca-by-wire umożliwia konfigurację portów wejściowych i wyjściowych systemu testu sprzętu w pętli za pomocą oprogramowania ConfigurationDesk. Zawartość konfiguracji obejmuje: konfigurację portu sprzętowego układu hamulcowego-by-wire, konfigurację portu płytki systemu symulacyjnego w czasie rzeczywistym oraz konfigurację portu modelowego.

(1) Konfiguracja portu sprzętowego układu hamulca-by-wire. Najpierw zarządzaj typami portów w grupach, takimi jak porty cyfrowe, porty analogowe i porty z przebiegiem PWM itp., A następnie zdefiniuj nazwę, opis i typ urządzenia portu, na przykład zdefiniuj wejście i wyjście, numer portu, typ portu itp., zdefiniuj te właściwości i przeciągnij je do obszaru roboczego konfiguracji.

(2) Konfiguracja portów sprzętowych systemu symulacji w czasie rzeczywistym. Z istniejących zasobów sprzętowych systemu czasu rzeczywistego wybierz port odpowiadający portowi sprzętowemu systemu hamulca-by-wire, przeciągnij go do obszaru roboczego konfiguracji, a następnie skonfiguruj właściwości portu, takie jak numer portu, opis , potencjał i wtrysk usterek. Następnie, zgodnie z numerem atrybutu, za pomocą zewnętrznej wiązki przewodów połączyć sterownik układu hamulcowego z systemem symulacyjnym w czasie rzeczywistym. Na razie ukończono połączenie systemu hamulcowego z systemem symulacyjnym w czasie rzeczywistym.

(3) Konfiguracja interfejsu modelu, kliknij prawym przyciskiem myszy port sprzętowy systemu symulacji w czasie rzeczywistym, aby wygenerować odpowiedni interfejs modelu, który jest pomostem do interakcji pomiędzy modelem testowym a systemem symulacji w czasie rzeczywistym, za pośrednictwem którego model testowy może realizować kontrolę systemu symulacji w czasie rzeczywistym.

Po zakończeniu konfiguracji modelu testowego i interfejsu we/wy użyj oprogramowania Configuration Desk do skompilowania całego projektu i wygeneruj odpowiedni plik SDF po zakończeniu kompilacji.

3.3-Wdrażanie testów

Test sprzętu w pętli układu hamulca-by-wire jest realizowany w oprogramowaniu ControlDesk. Otwórz oprogramowanie ControlDesk, zaimportuj skompilowany plik SDF modelu środowiska testowego opisany w punkcie 2.1.2 tego artykułu, uruchom model i użyj oprogramowania, aby system dynamiczny symulował wysyłanie informacji sterujących. Informacje zwrotne z układu hamulcowego można również wyświetlić w oprogramowaniu ControlDesk.

(1) Test sygnału wejściowego sprzętu hamulca przewodowego: Weźmy na przykład test sygnału wejściowego skoku pedału hamulca, znajdź port modelu pedału hamulca skonfigurowany w wersji 2.1.2 w oprogramowaniu ControlDesk, przeciągnij go do interfejsu testowego i powiąż z odpowiednich wtyczek, a następnie sterować systemem symulacyjnym w czasie rzeczywistym, aby symulować i wysyłać skok pedału hamulca do sterownika układu hamulcowego poprzez zmianę wartości zmiennej, a następnie obserwować wyniki wykonania hamulca system by-wire, który realizuje test sprzętowego sygnału wejściowego systemu.

(2) Test sygnału wejściowego sieci CAN układu hamulca przewodowego: Jako przykład wykorzystaj analogowy VCU, aby wysłać test sygnału komunikatu CAN „maksymalne hamowanie elektryczne dozwolone przez silnik” do układu hamulca przewodowego, znajdź sygnał „silnik zezwalający na maksymalne hamowanie elektryczne” modułu BusSystems VCU, przeciągnij go do interfejsu testowego, aby powiązać z odpowiednimi wtyczkami, a następnie zmień wartość tej zmiennej, aby sterować systemem symulacji w czasie rzeczywistym w celu wyprowadzenia „ maksymalne hamowanie elektryczne silnika” sygnał CAN do sterowanego przewodowo układu hamulcowego, a następnie obserwować wyniki działania układu hamulcowego, czyli przeprowadzany jest test sygnału wejściowego sieci CAN układu.

Jeśli chodzi o informacje zwrotne dotyczące układu hamulcowego, wystarczy znaleźć zmienną, którą należy obserwować w modelu, i przeciągnąć ją do interfejsu testowego, aby obserwować zmianę zmiennej. Do przetwarzania wyników testu informacje zwrotne uzyskane z testu można analizować zgodnie z wynikami przewidywań przypadku testowego VCU, w połączeniu z zarejestrowanymi danymi sygnału CAN i danymi sygnału przewodowego, jeśli logika sterowania hamulca-by- system przewodów jest spełniony, test zostanie zaliczony. Inaczej nie przejdzie.

W miarę rozwoju samochodów w kierunku elektryfikacji i inteligencji, w samochodach będzie coraz więcej komponentów elektronicznych, a wymagania dotyczące dokładności testów, zasięgu i cyklu testowego również będą coraz wyższe. Dlatego konieczne jest opracowanie testów sprzętowych w pętli. W artykule omówiono proces jego implementacji w teście hardware-in-the-loop, bazując na układzie hamulcowym pojazdu elektrycznego. Po faktycznej weryfikacji projektu metoda ta spełnia wymagania badawcze takie jak dokładność badania i zasięg badania układu hamulcowego pojazdu elektrycznego oraz skraca czas realizacji projektu. Cykl rozwoju skraca rzeczywisty czas weryfikacji pojazdu.