전기자동차 브레이크 바이 와이어 시스템의 Hardware-in-the-Loop 테스트 방법 연구

브레이크 바이 와이어 시스템(E-Booster)은 전기자동차의 에너지 회수 및 차량 제동 안정성을 향상시키는 중요한 구성 요소입니다. 이 부분에는 많은 대화형 구성 요소가 있으며 높은 작동 정밀도와 정확성이 필요합니다. 따라서 그에 대한 적절한 테스트를 수행하는 것이 필요합니다. 이 기사에서는 시뮬레이션 테스트 환경을 구축하여 브레이크 바이 와이어 시스템의 전반적인 제어를 실현할 수 있는 HIL(Hardware-in-the-Loop) 시뮬레이션 테스트를 사용하여 브레이크 바이 와이어 시스템을 테스트하는 방법에 대해 설명합니다. 실제 차량이나 실제 샘플 없이 말이죠. 자동화된 테스트.

기존 연료자동차의 제동 시스템은 브레이크 페달, 진공 부스터 부품(EVP), 미끄럼 방지 제어 부품(ESP, ABS) 등으로 구성되어 있으며, 제동 에너지 회수 기능이 없어 전기차에 사용하면 제동 에너지가 많이 소모됨 에너지를 낭비하게 됩니다. 브레이크 바이 와이어 시스템(E-Booster)은 브레이크 바이 와이어 시스템 컨트롤러와 브레이크 바이 와이어 액츄에이터(주로 서보 모터 시스템)를 사용하여 진공 부스터 부품을 교체함으로써 다음과 같은 문제를 효과적으로 해결합니다. 기존 제동 시스템의 제동 에너지는 복구할 수 없습니다. 문제점. 운전자가 브레이크를 밟으면 브레이크 바이 와이어 시스템의 컨트롤러가 모터를 제어하여 파워트레인의 작동 상태와 운전자의 제동 요구에 따라 전자 제동을 실행하고, 모터의 부족한 제동력은 유압 제동으로 보완합니다. 제동 과정에서 페달 스트로크 시뮬레이터는 페달 힘과 휠 실린더 압력을 분리하여 모터의 전기 제동 부분의 에너지를 회수할 수 있어 차량의 내구성이 향상되고 운전자의 편안함이 향상됩니다. 제동 과정 중. 또한 브레이크 바이 와이어 시스템은 컨트롤러를 통해 지능형 주행(ADAS) 구성 요소와 상호 작용하여 지능형 주행 구성 요소의 제동 요구에 응답할 수 있습니다.

전기차의 브레이크 바이 와이어 시스템과 직접적으로 관련된 부품으로는 차량 컨트롤러(VCU), 모터 컨트롤러(MCU), 지능형 주행 부품(ADAS), 미끄럼 방지 제어 부품(ABS, ESC) 등이 있습니다. 브레이크 바이 와이어 시스템의 제동 에너지 회수 과정은 다음과 같다. 브레이크 바이 와이어 시스템은 운전자의 제동 요구를 수집하여 제동 토크 요청을 VCU에 보내고, VCU는 차량의 최대 전기 제동 용량을 계산한다. 모터를 구동한 후 이를 브레이크 바이 와이어 시스템 컨트롤러로 전송하고, 브레이크 바이 와이어 시스템 컨트롤러는 제동력 부족을 계산하고 유압 제동으로 보상합니다. 이와 같이 전자식 브레이크는 기계식 브레이크의 상당 부분을 대체하여 기계적 마찰에너지의 손실을 줄이고, 모터의 에너지 회수율을 높여 차량의 주행거리를 ​​증가시킨다.

Hardware-in-the-Loop 테스트에서는 Matlab Simulink를 사용하여 부품(VCU, MCU, ADAS 등) 시스템을 모델링하고 시뮬레이션하여 연결하고 상호 작용합니다. 이러한 방식으로 실제 테스트 상황에 따라 테스트 정확도를 제어할 수 있으며, 극한의 작업 조건과 오류 주입 테스트도 완벽하게 시뮬레이션할 수 있으며, 자동화된 테스트 스크립트를 작성하여 자동화된 테스트도 구현할 수 있습니다.

본 논문에서 제안하는 브레이크 바이 와이어 시스템의 hardware-in-the-loop 테스트 방법은 주로 다음을 포함합니다.

(1) Matlab Simulink를 통해 테스트 모델을 개발합니다.

(2) Dspace Company의 Configuration Desk 소프트웨어를 사용하여 브레이크 바이 와이어 시스템과 상호 작용하는 부품의 I/O 테스트를 수행합니다.

(3) 외부 배선 장치를 통해 브레이크 바이 와이어 시스템 컨트롤러를 실시간 시뮬레이션 시스템과 연결하고 테스트 모델을 컴파일합니다.

(4) 컴파일된 테스트 모델을 Dspace Company의 상위 컴퓨터 소프트웨어 ControlDesk로 가져온 다음 호스트 컴퓨터에 의해 실시간 시뮬레이션 시스템을 제어하여 제어되는 구성 요소와 브레이크 바이 와이어 시스템의 대화형 테스트를 실현합니다.

3.1-테스트 모델 구축

브레이크 바이 와이어 시스템의 하드웨어 인 더 루프(Hardware-in-the-Loop) 테스트 모델은 시뮬레이터, E-부스터, BusSystems 및 MDL이라는 구성용 모듈 4개로 구분됩니다. 시뮬레이터 모델 구축은 주로 캐비닛의 전원 공급 전압, 전류의 상한값과 하한값, 전원 차단 상태 해제, 전원 출력 명령 등 실시간 시뮬레이션 캐비닛의 상태를 제어하고 모니터링하는 데 사용됩니다. 캐비닛 전압 수집, 캐비닛 전류 수집 및 전원 공급 장치 상태 수집 및 기타 상태; Booster 모듈은 하드웨어 인터페이스 모델을 구축하는 데 사용됩니다. 이 모듈은 실시간 시뮬레이션 시스템과 브레이크 바이 와이어 시스템의 대화형 하드웨어 핀 속성 구성을 실현합니다. BusSystems는 모델 구축을 위한 핵심 모듈입니다. 텍스트 신호의 속성. MDL은 모델 구축의 핵심 모듈이기도 합니다. 차량 전체의 제어 대상에 대한 시뮬레이션 모듈입니다. 브레이크 바이 와이어 시스템의 제어 대상을 위해 VCU, MCU, ADAS 및 브레이크 미끄럼 방지 부품 모델이 이 모듈에 내장되어야 합니다.

3.2-I/O 인터페이스 구성

브레이크 바이 와이어 시스템의 hardware-in-the-loop 테스트는 ConfigurationDesk 소프트웨어를 통해 hardware-in-the-loop 테스트 시스템의 입력 및 출력 포트 구성을 실현합니다. 구성 내용에는 브레이크 바이 와이어 시스템의 하드웨어 포트 구성, 실시간 시뮬레이션 시스템의 보드 포트 구성 및 모델 포트 구성이 포함됩니다.

(1) 브레이크 바이 와이어 시스템의 하드웨어 포트 구성. 먼저 디지털형 포트, 아날로그형 포트, PWM 파형 포트 등 포트의 종류를 그룹으로 관리한 후 입력과 출력을 정의하는 등 포트의 이름과 설명, 장치 종류를 정의하고, 포트 번호, 포트 유형 등을 정의하고 이러한 속성을 정의한 후 구성 작업 공간으로 끌어다 놓습니다.

(2) 실시간 시뮬레이션 시스템 하드웨어 포트 구성. 실시간 시스템의 기존 하드웨어 리소스 중 브레이크 바이 와이어 시스템의 하드웨어 포트에 해당하는 포트를 선택하여 구성 작업 공간으로 드래그한 후 포트 번호, 설명 등 포트 속성을 구성합니다. , 잠재력 및 결함 주입. 그런 다음 속성 번호에 따라 외부 배선 하네스를 사용하여 브레이크 바이 와이어 시스템 컨트롤러를 실시간 시뮬레이션 시스템과 연결합니다. 지금까지 브레이크 바이 와이어 시스템과 실시간 시뮬레이션 시스템 간의 연결이 완료되었습니다.

(3) 모델 인터페이스 구성, 실시간 시뮬레이션 시스템의 하드웨어 포트를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여 해당 모델 인터페이스를 생성합니다. 이는 테스트 모델과 실시간 시뮬레이션 시스템 간의 상호 작용을 위한 브리지입니다. 테스트 모델은 실시간 시뮬레이션 시스템의 제어를 실현할 수 있습니다.

테스트 모델 및 I/O 인터페이스 구성이 완료되면 Configuration Desk 소프트웨어를 사용하여 전체 프로젝트를 컴파일하고 컴파일이 완료된 후 해당 SDF 파일을 생성합니다.

3.3-테스트 구현

브레이크 바이 와이어 시스템의 하드웨어 인 더 루프 테스트는 ControlDesk 소프트웨어에서 구현됩니다. ControlDesk 소프트웨어를 열고 이 문서의 2.1.2에 설명된 컴파일된 테스트 환경 모델 SDF 파일을 가져오고 모델을 실행한 다음 소프트웨어를 사용하여 동적 시스템이 제어 정보 전송을 시뮬레이션합니다. 브레이크 바이 와이어 시스템의 피드백 정보도 ControlDesk 소프트웨어에 표시될 수 있습니다.

(1) 브레이크 바이 와이어 시스템 하드웨어 입력 신호 테스트: 브레이크 페달 스트로크 입력 테스트를 예로 들어 ControlDesk 소프트웨어에서 2.1.2에 구성된 브레이크 페달 모델 포트를 찾아 테스트 인터페이스로 끌어서 연결합니다. 관련 플러그인을 사용하여 실시간 시뮬레이션 시스템을 제어하여 변수의 값을 변경하여 브레이크 페달 스트로크를 시뮬레이션하고 브레이크 바이 와이어 시스템의 컨트롤러로 출력한 후 브레이크의 실행 결과를 관찰합니다. 시스템 하드웨어 입력 신호의 테스트를 실현하는 바이 와이어 시스템.

(2) 브레이크 바이 와이어 시스템의 CAN 네트워크 입력 신호 테스트: 예를 들어 아날로그 VCU를 사용하여 "모터가 허용하는 최대 전기 제동"의 CAN 메시지 신호 테스트를 브레이크 바이 와이어 시스템에 보냅니다. BusSystems 모듈 VCU "모터 최대 전기 제동 허용" 신호를 찾아 테스트 인터페이스로 드래그하여 관련 플러그인과 연결한 다음 이 변수의 값을 변경하여 실시간 시뮬레이션 시스템을 제어하여 " 모터 최대 전기 제동" CAN 메시지 신호를 와이어 제어 브레이크 시스템에 보낸 다음 브레이크 바이 와이어 시스템의 실행 결과를 관찰합니다. 즉, 시스템의 CAN 네트워크 입력 신호 테스트가 실현됩니다.

브레이크 바이 와이어 시스템의 피드백 정보는 모델에서 관찰해야 하는 변수만 찾아 테스트 인터페이스로 드래그하면 변수의 변화를 관찰할 수 있습니다. 테스트 결과 처리를 위해 테스트에서 얻은 피드백은 기록된 CAN 신호 데이터 및 하드 와이어 신호 데이터와 결합된 VCU 테스트 케이스의 예측 결과에 따라 분석될 수 있습니다. 와이어 시스템이 만족되면 테스트가 통과됩니다. 그렇지 않으면 통과되지 않습니다.

자동차가 전동화와 지능화로 발전함에 따라 자동차에는 점점 더 많은 전자 부품이 포함될 것이며 테스트 정확도, 적용 범위 및 테스트 주기에 대한 요구 사항도 점점 더 높아질 것입니다. 따라서 Hardware-in-the-Loop 테스트를 개발하는 것이 필요합니다. 본 논문에서는 전기자동차의 브레이크 바이 와이어(brake-by-wire) 시스템을 기반으로 하드웨어 인 더 루프(Hardware-in-the-Loop) 테스트에서의 구현 프로세스에 대해 논의합니다. 실제 프로젝트 검증 후 이 방법은 전기 자동차 브레이크 바이 와이어 시스템의 테스트 정확도 및 테스트 범위와 같은 테스트 요구 사항을 충족하고 프로젝트 시간을 단축합니다. 개발 주기에 따라 실제 차량 검증 시간이 단축됩니다.