一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统以及测试方法与流程

本发明属于仿真测试，特别涉及一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统以及测试方法。

背景技术：

1、汽车制动系统作为现代汽车的重要组成部分，其性能直接影响着汽车的安全、环保和智能化。然而，传统的真空助力装置已无法满足这些需求。因此，电子机械助力器逐渐成为主流。

2、电子机械助力系统通过电机动力作为助力源替代真空源，实现了电动汽车制动需求。这意味着电子机械助力系统不仅可以满足电动汽车的制动需求，还可以为自动驾驶车辆提供硬件基础。此外，电子机械助力系统还具有较短的制动器响应时间，从而缩短了制动距离。

3、目前，国内对电子机械助力器的研究取得了一定的成绩。然而，由于国内对电子机械助力器的研究起步较晚，目前主要还是处于跟随外企研发的状态。

4、因此，建立硬件在环试验系统对提高我国电子机械助力器的研究水平具有重要意义。硬件在环试验系统可以快速验证和优化电子机械助力器的设计，缩短开发时间，提高开发效率和节约开发成本。因此，我们投入资源，加快硬件在环试验系统的建立，为我国电子机械助力器的研究和发展提供有力支持。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统，从而克服上述现有技术中的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统，其特征在于，包括三部分，上位机pc，rt控制器，在环的机构及实际硬件；上位机pc与rt控制器之间通过网线连接，进行数据传递；在环机构主要包含tbs和esc两个关键产品，esc是电子稳定控制系统，tbs是汽车安全性的标准配置。其中机械连接关系为：tbs通过两路油管连接esc产品的入油口，esc出油口通过四路油管分别连接制动盘刹车卡钳；电气连接方面：tbs、esc以及rt控制器通讯板卡之间通过can线连接，实现can信号传递；esc与制动卡钳的四路油管分别安装有压力传感器，其分别通过硬线连接到rt控制器的多功能采集板卡上，实现模拟信号的采集。

3、优选地，上述技术方案中，其中上位机pc主要运行simulink、matlab、carsim等仿真模型软件、rt控制器所需的veristand和ni系统相关软件、以及具有监控功能的上位机软件、在环仿真过程进行之前部署模型程序及后续的数据监控；rt控制器部分主要用于提供实时环境，实时运行模型程序，并且与在环的实际硬件进行can通讯数据交互；在环的机构为tbs机构及esc机构，以及模拟整车的布置管路和制动盘刹车卡钳等与刹车相关的部件。

4、适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统的测试方法，硬件在环基本的仿真内容为，电子助力制动系统接受到来自于机构踏板力输入或是来自于通讯网络上的主动刹车请求时，开始执行建压，终端执行器四个卡钳处产生压力；通过安装的四路压力传感器采集四路卡钳压力值到rt控制器，参与到模拟整车的仿真效果中，另外参与整车的运算过程，rt控制器将整车的实时仿真参数以can报文的形式发送到通讯网络中，实现tbs机构的闭环控制和详细监控。

5、优选地，上述技术方案中，助力功能主要实现逻辑为：驾驶员踩制动踏板，电动制动助力系统通过识别踏板位移传感器信号，识别驾驶员制动意图，并转为为系统目标压力或者电机目标位移，通过逻辑运算，控制电机输出一定的力矩，通过助力器传动机构实现对输入力的放大，从而推动主缸进行建压，实现助力制动功能；

6、在此过程中，rt控制器通过采集通讯板卡以及数字采集板卡采集电动制动助力器can数据以及轮缸压力传感器信号，实现对诸如输入推杆位移、主缸压力、电机输出力矩、电机转速、踏板力传感器等信息的采集；rt控制器通过整车模型继而可实现对车辆减速度的仿真计算；通过该系统可实现对踏板位移-踏板力关系以及踏板力-车辆减速度关系等曲线的分析。

7、优选地，上述技术方案中，控制算法主要分为三大模块：主动制动控制相关状态量计算和进入退出条件判断模块、上层减速度控制器模块、下层压力控制器模块，其中上层的目标减速度控制器的作用是将目标减速度转化为目标压力；下层的主动制动压力控制器的作用是将目标压力信号转化为目标电流信号，通过pmsm电机电流环控制，实现电机作动，经过传动机构推动主缸建压。

8、优选地，上述技术方案中，上层的目标减速度控制器的控制逻辑具体为：

9、根据车辆纵向动力学模型，可计算实现目标减速度所需的基准目标压力 p base，作为控制过程中的前馈环节：，上式右侧各项分别代表驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力、制动器制动力；

10、根据目标减速度和实际减速度的偏差，对目标制动压力进行修正，得到修正制动压力 p com，作为控制过程中的反馈环节：，

11、根据基准制动压力和修正制动压力，得到综合目标压力 p tar：。

12、优选地，上述技术方案中，下层的主动制动压力控制器的控制逻辑具体为：

13、通过理论计算或者实车标定的方式构建主缸压力与电机电流的对应关系，然后通过目标压力查表的方式，获得基准目标电流作为电流环前馈控制，提高控制响应速度；通过目标压力与实际压力进行pid控制，获得修正的目标电流以提供控制精度以及提供控制的鲁棒性；基准目标电流与修正目标电流的加和作为综合目标电流；继而通过电流环控制器实现电机作动经过tbs传动机构，实现主缸建压，其中电流环控制foc矢量控制是永磁同步电机pmsm常规控制方法，在本专利中不做详细描述。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、1、可缩短产品尤其软件开发周期：对于产品新功能开发，可以借助该平台进行功能调试，快速开发、快速验证；

16、2、快速标定匹配，安全性高：电动制动助力系统属于汽车安全件，相较于传统的真空助力系统，其需要针对不同车型进行软件参数的适配，而基于该平台可实现快速实现软件参数与车型的初步适配，满足基础制动功能；一方面节省实车标定匹配的时间，另一方面也降低了初期软件参数不合适导致实车事故的风险；

17、3、可拓展性强：基于该平台，通过修改整车模型参数可以实现对不同车型的仿真；另外，基于该平台，可通过对不同部件的修改，实现对产品不同维度的测试，如通过电气线路不同引脚的短接，实现故障注入测试等。

技术特征：

1.一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统，其特征在于，包括三部分，上位机pc，rt控制器，在环的机构及实际硬件；上位机pc与rt控制器之间通过网线连接，进行数据传递；在环机构主要包含tbs和esc，其中机械连接关系为：tbs通过两路油管连接esc产品的入油口，esc出油口通过四路油管分别连接制动盘刹车卡钳；电气连接方面：tbs、esc以及rt控制器通讯板卡之间通过can线连接，实现can信号传递；esc与制动卡钳的四路油管分别安装有压力传感器，其分别通过硬线连接到rt控制器的多功能采集板卡上，实现模拟信号的采集。

2.根据权利要求1所述的适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统，其特征在于：其中上位机pc主要运行simulink、matlab、carsim等仿真模型软件、rt控制器所需的veristand和ni系统相关软件、以及具有监控功能的上位机软件、在环仿真过程进行之前部署模型程序及后续的数据监控；rt控制器部分主要用于提供实时环境，实时运行模型程序，并且与在环的实际硬件进行can通讯数据交互；在环的机构为tbs机构及esc机构，以及模拟整车的布置管路和制动盘刹车卡钳等与刹车相关的部件。

3.如权利要求1所述的适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统的测试方法，其特征在于：硬件在环基本的仿真内容为，电子助力制动系统接受到来自于机构踏板力输入或是来自于通讯网络上的主动刹车请求时，开始执行建压，终端执行器四个卡钳处产生压力；通过安装的四路压力传感器采集四路卡钳压力值到rt控制器，参与到模拟整车的仿真效果中，另外参与整车的运算过程，rt控制器将整车的实时仿真参数以can报文的形式发送到通讯网络中，实现tbs机构的闭环控制和详细监控。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：助力功能主要实现逻辑为：驾驶员踩制动踏板，电动制动助力系统通过识别踏板位移传感器信号，识别驾驶员制动意图，并转为为系统目标压力或者电机目标位移，通过逻辑运算，控制电机输出一定的力矩，通过助力器传动机构实现对输入力的放大，从而推动主缸进行建压，实现助力制动功能；

5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：控制算法主要分为三大模块：主动制动控制相关状态量计算和进入退出条件判断模块、上层减速度控制器模块、下层压力控制器模块，其中上层的目标减速度控制器的作用是将目标减速度转化为目标压力；下层的主动制动压力控制器的作用是将目标压力信号转化为目标电流信号，通过pmsm电机电流环控制，实现电机作动，经过传动机构推动主缸建压。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：上层的目标减速度控制器的控制逻辑具体为：

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：下层的主动制动压力控制器的控制逻辑具体为：通过理论计算或者实车标定的方式构建主缸压力与电机电流的对应关系，然后通过目标压力查表的方式，获得基准目标电流作为电流环前馈控制，提高控制响应速度；通过目标压力与实际压力进行pid控制，获得修正的目标电流以提供控制精度以及提供控制的鲁棒性；基准目标电流与修正目标电流的加和作为综合目标电流；继而通过电流环控制器实现电机作动经过tbs传动机构，实现主缸建压，其中电流环控制采用永磁同步电机pmsm常规控制方法。

技术总结
本发明公开了一种适用于电子助力制动系统的硬件在环测试系统，包括三部分，上位机PC，RT控制器，在环的机构及实际硬件；上位机PC与RT控制器之间通过网线连接，进行数据传递；在环机构主要包含TBS和ESC，TBS通过两路油管连接ESC产品的入油口，ESC出油口通过四路油管分别连接制动盘刹车卡钳；TBS、ESC以及RT控制器通讯板卡之间通过CAN线连接，实现CAN信号传递；ESC与制动卡钳的四路油管分别安装有压力传感器，其分别通过硬线连接到RT控制器的多功能采集板卡上，实现模拟信号的采集。基于该硬件平台，可实现对电动制动助力系统助力制动功能以及线控制动功能的性能测试。

技术研发人员：许国林,陶家宁,张春龙,蔡双飞,乔璐璐,廖学弟,孙洪伟,钱剑
受保护的技术使用者：南京汽车集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16