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2.3.1.ISO 19364:客车–车辆动力学仿真和稳态循环驾驶行为验证 11
2.3.2.ISO 19365:ISO 19365:乘用车—车辆动力学仿真验证—SwD稳定性控制测试 12
6.1.2.根据UN / ECE-R 13的模拟工具要求 47
6.1.3.根据UN / ECE-R 13进行仿真工具测试验证和报告 47
电子稳定控制系统在各车型上进行认证的仿真方法
摘要:
汽车仿真作为一种实车测试有力的补充手段,在汽车工业中有着悠久的传统。在电子稳定控制(ESC)系统中,供应商和原始设备制造商(OEM)已经很好地建立了仿真过程以支持ESC开发和应用。联合国欧洲经济委员会的最新标准UN/ECE-R 13仍允许基于仿真的认证。这使得仿真的应用从ESC的发展到认证都得到了扩展。本文给出了仿真方法的概述,以及用于ESC车型的认证过程和工具。本文首先根据欧洲法规(UN/ECE-R 13、UN/ECE-R 13/11)和美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS126)介绍了通用的认证过程。随后解释了ESC系统及其在供应商和OEM方面的通用应用程序和发布过程。提出了仿真方法,使ESC的开发和应用过程适应虚拟车辆的需要。结合实例,详细阐述了由车辆模型、ESC模型和仿真平台组成的仿真环境。最后一节展示了在客车,轻型卡车,重型卡车和拖车的基础实例上模拟ESC认证的过程。本文的目标是给出最先进的支持ESC系统车型认证的模拟方法的报告。然而,所描述的方法和所吸取的经验教训可以作为将来使用ESC系统的仿真的扩展,以推进ESC的发展以及给驾驶员辅助系统提供参考。
简称:
ABS:防抱死制动系统;ADR:澳大利亚设计规则;ALB:依赖加载的自动制动力控制;AMEVSC:评估车辆电子稳定控制系统的替代方法;APP:应用;BSC:制动防滑控制器;CAE:计算机辅助工程;CAN:控制器区域网络;CAT:范畴;CoG:重心;DIN:Deutsches Institut fuuml;r Normung(德国制定标准的协会);EB :翰德的商标;EBD:电子制动力分配;EBS:电子制动系统;ECU:电子控制单元;ESC:电子稳定控制;ECVWTA:欧盟整车型式认证;FMVSS:联邦机动车辆安全标准;GPS:全球卫星定位系统;GRRF:Groupe de travail en matiere de roulement et de freinage(制动和传动装置工作组);HIL:硬件在环;HSRI:公路安全研究所;Kamp;C:运动特性和弹性运动特性(Kamp;C);MBS:多体系统;MPV:多用途车;NHTSA:美国国家公路交通安全管理局;OEM:原始设备制造商;SIL:在环软件;ST:夏季轮胎;STM:单轨模式;StVO:Straszlig;enverkehrsordnung(政府公路条例);SUV:运动型多功能车;SW:软件;SwD:正弦停滞策略;TC:门槛消费价值;TCS:牵引力控制系统;TRIAS:试验要求和汽车标准说明书;UN/ECE:联合国欧洲经济委员会;VAF:增值功能;VDC:车辆动态控制器;VTC:车辆测试目录;WT:冬季轮胎
引言
汽车工业的几个趋势是在20世纪80年代末90年代初开始的,其中三个:电子稳定控制(ESC)的发展,车型的增加和多体系统(MBS)仿真将在本节中更详细地加以强调。这三者构成了本文主题《电子稳定控制系统在各车型上进行认证的仿真方法》的基础和动因。
1995,戴姆勒和博世将安全系统ESC引入到系列产品中。该系统可以有效的减少驾驶员在安全驾驶上的操作。在交通安全专家看来,该系统毫无疑问大大减少了道路交通事故和由此造成的死亡和严重伤害。这种新系统的普及通常需要几年甚至长达十年的时间。现在对于ESC系统来说事情开始变得不同。1997年底,一组记者所做的名为“麋鹿测试”的实验引发了一款新上市的A级奔驰车的侧翻。梅赛德斯停止了该车型的制造,并开始寻求解决方案。很快解决方案被找到:作为S级轿车和跑车选装的ESC系统。由于高级别和低级别车辆配备了ESC,奔驰决定让所有其他级别车辆均装备ESC。ESC的100%装车率的结果是,一年内涉及该品牌车辆的事故率迅速下降了约30%。这种安全性使得其他汽车制造商也不得不用ESC来装备他们的车辆。在2010年,ESC成为所有新的车辆进入市场必需设备。
同时,法律部门如国家公路交通安全管理局(NHTSA)或欧盟开展行动测试ESC系统性能在认证车辆上的表现。他们讨论了一些测试和标准,直到汽车制造商以及法律权威机构和测试机构共同商定了一个躲避障碍的测试。
同时,车辆变种的数量也增加了。汽车制造商开始拓展车辆在高低两端的品种范围。此外,汽车分类逐渐模糊,全新车辆类别层出不穷,例如,运动型多用途车(SUV)。除此之外,新汽车的发展时间大大缩短了。即使使用平台方法和模块化结构系统,经典的开发和应用过程也达到了极限。这意味着悬挂系统的所有变种不能都通过道路试验建立和验证[ 1 ]。因此,计算方法必须更为严格地应用。
车辆动力学可以用多体系统(MBS)来描述。该方法是基于由刚体连接的关节,弹簧和阻尼器,外力和作用于系统的扭矩组成的车辆物理模型。传统的运动方程是由牛顿方程和欧拉方程建立的。使用例如达朗贝尔原理允许约束内力消除和减少的自由度的数目定义的最小量的方程。方程的生成是耗时的且容易发生错误的。因此,在20世纪70年代,诞生了用计算机化的方式生成符号运动方程的第一个程序[ 2 ],这使得汽车制造商能够在设计新的悬架概念时,进行车辆动力学仿真,以解决舒适性和操纵性之间的矛盾[ 3 ]。同时,车辆动力学仿真也被用于ESC系统的开发[4]。即使车辆动力学仿真非常适应发展,但是对于生成作用在车辆上的外力,尤其是可靠的轮胎模型参数化建模,在今天仍然是一个挑战[ 21 ]。此外,还需要开发汽车制造商和ESC供应商合作建立一套由汽车模型和ESC系统组成的完整系统的过程,即所谓的虚拟样机。因此,模型、工具、过程和方法不仅要单独开发和应用,而且需要汽车制造商和供应
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