客户面临的挑战
对于汽车制造商来说,不断面临加速汽车耐久性能测试的压力是不争的事实。对于像捷豹路虎这样的全球性公司而言,由于需要在全球众多市场同步开展相关工作,因此要跟上积极的开发进度,尤其具有挑战性。
不能单纯假定既定的耐久性能序列对所有服务的市场均有效,因此捷豹路虎必须派车到全球各地收集特定于市场的道路载荷数据,并确定序列与当地实际服务条件之间的相关性。使用传统工具(测试轨道上装配仪表的原型样车)来完成这项任务是非常低效的;公司总会有耗尽时间和资源的一刻。
为压缩这部分开发周期,捷豹路虎探索了进行“无路”整车测试的方法。具体而言,他们寻求利用计算机辅助工程 (CAE) 工具(包括多体系统软件),以虚拟方式生成道路载荷数据。他们发现,以这种方式预测载荷需要对整个车辆动态系统进行极其精确的建模,这也是一项高度复杂的资源密集型任务。
将两个极端关联起来十分必要,即将一个完整的原型放在真实的轨道上,并在数字轨道上运行综合虚拟模型。最终,MTS Systems Corporation 首创的一种创新型混合仿真技术将实现此种关联。
MTS 解决方案
迭代式混合仿真测试 (HSRC) 是 MTS 开发的一种迭代技术,该技术使混合仿真在耐久性能测试等复杂应用中具有实用性。从本质上讲,该技术将真实的车辆(或车辆子系统)与虚拟轮胎和路面相结合,无需原型、试验场或综合数字模型即可创建精确的动态仿真。它与大多数混合仿真技术的不同之处在于,它不要求实时运行系统部件。因此,HSRC 可用于标准测试系统和现有车型。
从与 MTS 的初步探讨就可以看出,使用 HSRC 技术可为捷豹路虎带来可观的效率。无需在试验场上驱动装配仪表的原型样车就能生成精确的道路载荷,这意味着几个月的工作时间与简单地在试验系统上安装标准车辆之间的效率差异。
捷豹路虎和 MTS 首先必须确定 HSRC 技术是否适用于捷豹路虎已经使用的测试系统、数字道路、轮胎模型和建模环境。确认这一点后,两个团队共同进行了一项 HSRC 试验项目,该项目涉及带有水平 CG 约束的 MTS 329 6DOF 道路模拟器。测试车辆为 Range Rover Sport,虚拟部件包括来自选定试验场的捷豹路虎路况、FTire™ 动态耐久性能轮胎模型,以及 MTS 的 HSRC 建模与控制软件工具。
捷豹路虎使用 HSRC 工具集,将安装模拟器的车辆与 FTire 模型相结合,然后在数字化三维试验场上“驾驶”,模拟制动和机动事件。这一进程的连续迭代会产生一套测试驱动文件,然后将这些文件与现场收集的同一辆车的实际道路载荷数据进行对比。在可进行直接对比的情况下,捷豹路虎认为 HSRC 结果与实际道路测量结果之间的相关性非常好;事实上,应该说是太好了,因为捷豹路虎内部的几个团队对这种高度匹配的结果表示怀疑,并要求确认两套数据集是独立开发的。
客户收益
试验的成功为捷豹路虎进一步开发 HSRC 技术奠定了基础。HSRC 成功证明了其具有成为核心道路载荷开发工具的潜力,可用于取代仍构成每辆车循环计划一部分的一些耗财且耗时的试验场工作。
其中一个示例为如何在原型设计的早期阶段应用这种技术,以帮助集成许多现今已成为新车标配的主动控制系统。有源系统需要进行大量的调校,而这些调校往往无法及时完成,以便进行道路载荷数据采集。HSRC 技术可以为捷豹路虎提供一种在实验室而不是在轨道上进行部分调校的方法。此外,随着有源系统在开发过程中的进行,它们会改变对测试载荷谱的要求,这意味着需要调整耐久性能测试载荷;也可以在实验室中使用 HSRC 来完成这一任务。
无论是用于 CAE 关联、道路载荷数据开发、有源系统调校还是其他应用,HSRC 技术都有望为捷豹路虎带来非常实际的收益。能够确定特定车辆对来自全球各地扫描路面的响应能力,对于这家全球性公司不断努力加快车辆耐久性能测试并提高其全球竞争地位而言,意义重大。