一种汽车驱动功能的仿真验证方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车驱动功能的仿真验证方法及系统，方法包括：搭建汽车驱动功能仿真验证模型，输入车辆参数、失效场景参数、故障扭矩、故障注入时间和安全状态电机扭矩，并选择驱动功能失效模式，然后进行仿真试验，计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线；根据本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线，分析和判断是否满足安全目标验收指标，从满足要求的故障注入时间中选择最短的故障注入时间作为安全需求的FHTI时间，本发明专利技术通过仿真验证方法和仿真验证系统在概念设计阶段就能够得到量化的安全需求的FHTI时间，降低了系统集成测试和安全确认测试阶段的工作量。测试和安全确认测试阶段的工作量。测试和安全确认测试阶段的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车驱动功能的仿真验证方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车安全验证
，具体为一种汽车驱动功能的仿真验证方法及系统。

技术介绍

[0002]为避免或缓解因电子电气系统失效造成的安全风险，ISO26262提供了产品设计、开发管理和支持过程的方法论；国内随着GB/T 34590等功能安全标准的导入，越来越多的OEM也开始在产品开发过程中引入功能安全设计；合理的设计功能安全FHTI时间是实现系统功能安全设计的关键； 但是ISO26262仅提供方法论的指导，对于如何导出量化的FHTI时间介绍较少。
[0003]因此，如何在概念阶段需要根据危害分析和风险评估结果导出可量化的功能安全目标，并进一步设计出合理的故障容忍时间间隔，成为国内主机厂在功能安全开发过程中的一大难点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种汽车驱动功能的仿真验证方法及系统。
[0005]实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种汽车驱动功能的仿真验证方法，具体包括：搭建汽车驱动功能仿真验证模型，仿真验证模型基于汽车驱动系统的力学模型和车辆运动学模型；输入车辆参数、失效场景参数、故障扭矩和故障注入时间，并选择驱动功能失效模式，然后进行仿真试验，计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线；根据本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线，分析和判断是否满足安全目标验收指标，从满足要求的故障注入时间中选择最短的故障注入时间作为安全需求的故障注入时间。
[0006]由上述技术方案可见，本专利技术通过搭建基于汽车驱动系统的力学模型和车辆运动学模型的仿真验证模型，进行仿真试验，能够得到量化的安全需求的FHTI时间，同时保证了仿真验证方法的准确性和可靠性；当故障扭矩介于驱动车辆移动的最小扭矩和电机峰值扭矩之间，量化的安全需求的FHTI时间均能够满足安全目标验收指标，降低了极端场景测试的人员安全风险。
[0007]进一步的方案是，所述车辆参数包括整车质量、风阻系数、迎风面积、轮胎半径、道路坡度、重力加速度、空气密度、滚动阻力系数、减速器输入轴转动惯量、减速器输出轴转动惯量、减速器传动速比、机械传动效率、电机转动惯量和旋转质量换算系数。
[0008]进一步的方案是，所述驱动功能失效模式包括非预期加速、非预期减速、非预期车辆移动和非预期扭矩换向，所述失效场景参数包括失效时车辆驱动状态、初始本车速度、初
始后方车辆/行人速度、前方车辆/行人初始速度、初始前后车距/车人间距、驾驶员制动响应时间、车辆初始加速度和轮端紧急制动力。
[0009]进一步的方案是，所述汽车驱动系统的力学模型包括：车辆驱动力：
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（1）其中，
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为电机扭矩；为减速器速比， 为机械传动效率；为轮胎滚动半径；车辆制动力：
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（2）其中， 为车辆制动扭矩；车辆驱动力
‑
行驶阻力平衡公式：
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（3）其中， 为车辆行驶阻力。
[0010]进一步的方案是，所述车辆运动学模型包括：车辆行驶阻力： （4）其中，M为整车质量；g为重力加速度；f为滚阻系数；Cd为风阻系数；A为车辆迎风面积；u为行驶车速；为道路坡度；
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为旋转质量换算系数；车辆行驶距离： （5）。
[0011]进一步的方案是，所述计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线具体包括：根据失效时车辆驱动状态，初始本车速度计算初始轮端的驱动扭矩，并根据输入的故障扭矩和故障注入时间计算轮端的故障扭矩；根据输入的驾驶员制动响应时间、轮端紧急制动力和轮胎半径计算轮端的制动扭矩；初始轮端的驱动扭矩、轮端的故障扭矩和轮端的制动扭矩计算轮端的综合扭矩；根据轮端的综合扭矩、本车初始车速、前方车辆/行人初始速度、后方车辆/行人初始速度，计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆的车速和里程的运动曲线。
[0012]进一步的方案是，所述从满足要求的故障注入时间中选择最短的故障注入时间作为安全需求的FHTI时间之后还包括：选取若干组故障注入时间和对应的故障扭矩，进行实车故障注入测试，将仿真结果和实车测试结果进行对比，校核和仿真验证模型的准确性。
[0013]一种汽车驱动功能的仿真验证系统，具体包括：车辆参数设置模块，用于提供车辆参数的输入界面；失效场景参数设置模块，用于提供失效场景参数和驱动功能失效模式的输入界面；
安全监控机制设置模块，用于提供故障扭矩和故障注入时间的输入界面；驱动扭矩故障注入模块，用于根据失效场景参数计算初始轮端的驱动扭矩以及根据故障扭矩和故障注入时间计算轮端的故障扭矩；驾驶员刹车响应模块，用于根据车辆参数和失效场景参数计算轮端的制动扭矩；车辆轮端扭矩计算模块，用于根据初始轮端的驱动扭矩、轮端的故障扭矩和轮端的制动扭矩计算轮端的综合扭矩；车辆运动仿真模块，用于根据轮端的综合扭矩、失效场景参数和车辆参数计算本车、前方车辆/行人、后方车辆的车速和里程的运动曲线；安全确认分析模块，用于根据本车、前方车辆/行人、后方车辆的运动曲线，分析和判断是否满足安全目标验收指标。
[0014]由上述技术方案可见，仿真验证模型基于汽车驱动系统的力学模型和车辆运动学模型，得到量化的安全需求的FHTI时间，降低了系统集成测试和安全确认测试阶段的工作量，由于兼顾了轮端的故障扭矩、轮端的制动扭矩和轮端的综合扭矩，保证了仿真验证模型的准确性和可靠性。
[0015]进一步的方案是，所述车辆参数包括整车质量、风阻系数、迎风面积、轮胎半径、道路坡度、重力加速度、空气密度、滚动阻力系数、减速器输入轴转动惯量、减速器输出轴转动惯量、减速器传动速比、机械传动效率、电机转动惯量和旋转质量换算系数。
[0016]进一步的方案是，所述驱动功能失效模式包括非预期加速、非预期减速、非预期车辆移动和非预期扭矩换向，所述失效场景参数包括失效时车辆驱动状态、初始本车速度、初始后方车辆/行人速度、前方车辆/行人初始速度、初始前后车距/车人间距、驾驶员制动响应时间、车辆初始加速度和轮端紧急制动力。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过仿真验证方法和仿真验证系统在概念设计阶段就能够得到量化的安全需求的FHTI时间，降低了系统集成测试和安全确认测试阶段的工作量；当故障扭矩介于驱动车辆移动的最小扭矩和电机峰值扭矩之间，量化的安全需求的FHTI时间均能够满足安全目标验收指标，降低了极端场景测试的人员安全风险；仿真验证模型基于汽车驱动系统的力学模型和车辆运动学模型，兼顾了轮端的故障扭矩、轮端的制动扭矩和轮端的综合扭矩，保证了仿真验证模型和仿真验证方法的准确性和可靠性；通过选取若干组故障注入时间和对应的故障扭矩，对比实车测试结果和仿真结果，实车测试工作量小，并验证了依据仿真验证模型和仿真验证方法的准确性和可靠性。
附图说明
[0018]为了更清楚地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，具体包括：搭建汽车驱动功能仿真验证模型，仿真验证模型基于汽车驱动系统的力学模型和车辆运动学模型；输入车辆参数、失效场景参数、故障扭矩和故障注入时间，并选择驱动功能失效模式，然后进行仿真试验，计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线；根据本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线，分析和判断是否满足安全目标验收指标，从满足要求的故障注入时间中选择最短的故障注入时间作为安全需求的故障注入时间。2.根据权利要求1所述的一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，所述车辆参数包括整车质量、风阻系数、迎风面积、轮胎半径、道路坡度、重力加速度、空气密度、滚动阻力系数、减速器输入轴转动惯量、减速器输出轴转动惯量、减速器传动速比、机械传动效率、电机转动惯量和旋转质量换算系数。3.根据权利要求2所述的一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，所述驱动功能失效模式包括非预期加速、非预期减速、非预期车辆移动和非预期扭矩换向，所述失效场景参数包括失效时车辆驱动状态、初始本车速度、初始后方车辆/行人速度、前方车辆/行人初始速度、初始前后车距/车人间距、驾驶员制动响应时间、车辆初始加速度和轮端紧急制动力。4.根据权利要求3所述的一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，所述汽车驱动系统的力学模型包括：车辆驱动力： （1）其中，为电机扭矩；为减速器速比，为机械传动效率；为轮胎滚动半径；车辆制动力：
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（2）其中，为车辆制动扭矩；车辆驱动力
‑
行驶阻力平衡公式：
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（3）其中，为车辆行驶阻力。5.根据权利要求4所述的一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，所述车辆运动学模型包括：车辆行驶阻力： （4）其中，M为整车质量；g为重力加速度；f为滚阻系数；Cd为风阻系数；A为车辆迎风面积；u为行驶车速；为道路坡度；为旋转质量换算系数；车辆行驶距离：
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（5）。
6.根据权利要求5所述的一种汽车驱动功能的仿真验证方法，其特征在于，所述计算得到本车、前方车辆/行人、后方车辆/行人的速度和里程的运动曲线具体包括：根据失效时车辆驱动状态，初始本车速度计算初始轮端的驱动扭矩，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，刘永，魏广杰，游道亮，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：