一种转向扭矩和转角传感器仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术属于汽车技术领域，公开了一种转向扭矩和转角传感器仿真方法及系统，对当下车辆应用比较广泛的转向扭矩和角度传感器TAS进行SENT数据协议仿真，进一步匹配EPS硬件在环系统的搭建，用于汽车底盘电控转向相关的仿真测试工作，如基本的随速助力、主动回正、阻尼控制、末端保护等功能，以及响应横向高级驾驶辅助相关的如车道保持辅助(LKA)、车道居中控制(LCA)、紧急避让(ELK)、拨杆换道(HWA)、自动泊车(APA)等功能。车(APA)等功能。车(APA)等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种转向扭矩和转角传感器仿真方法及系统


[0001]本专利技术属于汽车
，具体的说是一种转向扭矩和转角传感器仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]2021年2月我国发布了《GB17675汽车转向系统基本要求》，该标准增加了对汽车转向系统功能安全的相关要求，但目前国内许多主机厂的量产车型都没有满足要求，这对EPS功能安全设计及测试验证都是巨大挑战。
[0003]电动助力转向系统EPS(Electric Power Steering)需要传感器采集转向扭矩和方向盘位置变化的角度和速度信息，如果能够将该传感器信号进行仿真，搭建仿真测试系统，在开发前期对相关功能逻辑、极限工况、故障码、故障降级等情况进行仿真测试验证，实现前期功能逻辑摸底，那么将对后期实车验证提供有力保障，大大降低实车测试验证的风险。
[0004]转向扭矩和角度传感器TAS(Torque Angle Sensor)信号类型一般采用PWM、SENT或SPC，随着汽车电控系统功能日益增多，控制策略日益复杂，越来越多的传感器倾向带有通信协议及校验功能，所以在上述3种信号类型中，SENT类型信号的优势十分明显，被大多数厂商采用。所以一种转向扭矩和转角传感器的仿真方法及EPS硬件在环测试系统十分重要，在汽车底盘电控转向测试领域具有一定借鉴意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种转向扭矩和转角传感器仿真方法及系统，对当下车辆应用比较广泛的转向扭矩和角度传感器TAS进行SENT数据协议仿真，进一步匹配EPS硬件在环系统的搭建，用于汽车底盘电控转向相关的仿真测试工作，如基本的随速助力、主动回正、阻尼控制、末端保护等功能，以及响应横向高级驾驶辅助相关的如车道保持辅助(LKA)、车道居中控制(LCA)、紧急避让(ELK)、拨杆换道(HWA)、自动泊车(APA)等功能。
[0006]本专利技术技术方案如下，一种转向扭矩和转角传感器仿真方法，包括以下步骤：
[0007]S01、建立整车模型，输入欲测试参数，得到相应数据输出；
[0008]S02、将S01中输出用SENT数据运算模型进一步运算处理，得到SENT协议数据；
[0009]S03、通过FPGA将S02中的SENT协议数据传送到电子转向助力控制单元；
[0010]S04、电子转向助力控制单元接受S03中SENT协议数据，控制负载电机运作；
[0011]S05、传感器采集数据，反馈至整车模型。
[0012]进一步地，S01中，输入参数包括：助力扭矩、车道保持辅助、车道居中控制、紧急避让、拨杆换道、自动泊车等控制命令其中一个或多个命令。
[0013]进一步地，S02中，SENT协议为16位2进制数据。
[0014]进一步地，S04中，负载电机用于模拟打方向盘时的阻力。
[0015]进一步地，S05中传感器为扭矩传感器，采集数据为助力转向电机的扭矩电信号，
并将该电信号反馈至整车模型。
[0016]一种转向扭矩和转角传感器仿真系统，包括：
[0017]车辆模型：模拟的车辆模型，用来模拟各种参数；
[0018]SENT数据运算模型：用于解析SENT协议；
[0019]上下位机接口控制模块：实现对FPGA的控制，输出SENT协议到电子转向助力控制单元；
[0020]助力转向电机：内部集成电子转向助力控制单元，根据FPGA信号，驱动助力转向电机实施不同操作；
[0021]负载电机：与助力转向电机同轴刚性连接；
[0022]扭矩传感器：外接到助力电机和负载电机相应位置，测试扭矩，反馈至车辆模型。
[0023]进一步地，上下位机接口控制模块包括：上位机、下位机、FPGA，其中上位机和下位机通过以太网连接，下位机和FPGA通过PCIe接口连接。
[0024]进一步地，FPGA通过硬线接口与电子转向助力控制单元连接。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术的积极效果是提供了一种主流SENT协议数据的转向扭矩和转角传感器的仿真方法并给出EPS硬件在环测试系统搭建方案，本系统适用于EPS功能逻辑、极限工况、故障注入、功能降级、侧向偏离辅助、自动泊车等测试验证。
附图说明
[0027]图1为本专利技术系统的原理图。
[0028]图2为本专利技术SENT数据运算模型示意图。
[0029]图3为本专利技术SENT A数据曲线。
[0030]图4为本专利技术SENT B数据曲线。
具体实施方式
[0031]整个测试系统由车辆模型、SENT数据运算模型、上下位机接口控制模块、FPGA仿真板卡、转向助力电机集成EPS控制单元、负载电机、扭矩传感器构成。
[0032]具体实现方式如下：
[0033]1、建立整车模型，调取包括转向力矩和方向盘转角，整车模型的输入为助力扭矩；转向力矩和方向盘转角均为阈值输入。
[0034]2、SENT数据运算模型用于解析TAS所采用的SENT协议，将传感器特性曲线进行反向计算得出16位2进制数据值；
[0035]3、通过上下位机接口的配置，实现对NI FPGA板卡仿真控制，输出SENT协议TAS信号到电子转向助力控制单元；
[0036]4、负载电机用于模拟打方向盘时的阻力；
[0037]5、电子转向助力控制单元集成在转向助力电机内部，根据FPGA板卡输出的仿真SENT信号识别到有转向意图，驱动转向助力电机工作，助力电机带动与其刚性连接的负载电机对扭，此时通过一个外接的扭矩传感器采集助力扭矩大小，并将该扭矩反馈到整车模型，实现整个系统的闭环控制；
[0038]6、将转向助力控制单元EPS配置外部控制输入，使系统能够匹配更多测试工况。
[0039]参照图1系统原理本专利技术的发放具体为：
[0040]1、整车模型：采用Dyna4仿真软件，调用整车模型底盘转向系统中的方向盘转角δ和扭矩Tq_steer输出接口；
[0041]2、SENT数据运算模型：以海拉的某款转向传感器的特性数据进行举例，SENT A和SENT B特性曲线见图3和图4。具体运算过程见图2，将整车模型输出的方向盘转角和扭矩作为SENT数据运算模型的输入，根据传感器特性曲线进行解析和计算，将运算结果转换为16位2进制数据，模型的4个输出为Data_SENT1A、Data_SENT2A、Data_SENT1B、Data_SENT2B，4个输出接口关联到试验管理软件NI VeriStand；
[0042]3、上、下位机接口控制模块：上位机包含Dyna4仿真软件(整车模型)、Matlab/Simulink仿真软件(SENT仿真模型)、NI VeriStand试验管理软件(配置FPGA板卡软件接口、模型接口及UI试验操作界面)，下位机包含机箱、NI实时系统及FPGA板卡；
[0043]4、FPGA板卡：板卡集成在下位机机箱内，实时系统利用模型运算结果去控制板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转向扭矩和转角传感器仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、建立整车模型，输入欲测试参数，得到相应数据输出；S02、将S01中输出用SENT数据运算模型进一步运算处理，得到SENT协议数据；S03、通过FPGA将S02中的SENT协议数据传送到电子转向助力控制单元；S04、电子转向助力控制单元接受S03中SENT协议数据，控制负载电机运作；S05、传感器采集数据，反馈至整车模型。2.如权利要求1所述的一种转向扭矩和转角传感器仿真方法，其特征在于，S01中，所述输入欲测试参数包括：助力扭矩、车道保持辅助、车道居中控制、紧急避让、拨杆换道、自动泊车控制命令中的一个或多个命令。3.如权利要求1所述的一种转向扭矩和转角传感器仿真方法，其特征在于，S02中，所述SENT协议为16位2进制数据。4.如权利要求1所述的一种转向扭矩和转角传感器仿真方法，其特征在于，S04中，所述负载电机用于模拟打方向盘时的阻力。5.如权利要求1所述的一种转向扭矩和转角传感器仿真方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晰聪，刘德利，孙运玺，谷原野，王升鑫，白爽，陆雨，崔庆珊，孟煊，马文峰，
申请(专利权)人：一汽奔腾轿车有限公司，
类型：发明
国别省市：