CN117349965A - 车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质。该方法包括：基于轮端驱动力建立整车动力学模型，基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型，响应于仿真测试请求，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。本申请技术方案，实现了处理逻辑和算法轻量化，提升了仿真测试的精度和准确性，仿真测试流程更便捷高效，测试环境更合理，覆盖面更广更完善，测试结果更可靠，提高了测试质量。
Description
技术领域
本申请涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质。
背景技术
目前汽车工业产品发展迅速，汽车电子、主动安全和自动驾驶等技术正在加速汽车工业产品的改变，软件定义汽车的概念已占据主流汽车产品开发理念。软件定义汽车固然新颖，但安全对于用户和社会更加重要，对车辆进行仿真测试已成为安全环节中重要的一环。针对当前不断快速迭代的软件开发和发布，如何提高车辆仿真测试的精度和准确性，是迫待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质，以提高车辆仿真测试的精度和准确性，技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种车辆仿真测试方法，包括：
基于轮端驱动力建立整车动力学模型；
基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型；
响应于仿真测试请求，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
第二方面，本申请实施例提供了一种车辆仿真测试装置，包括：
第一建立模块，用于基于轮端驱动力建立整车动力学模型；
第二建立模块，用于基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型；
测试模块，用于响应于仿真测试请求，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，以使至少一个处理器能够执行上述方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，上述各方面任一种实施方式中的方法被执行。
上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：
基于轮端驱动力建立整车动力学模型，基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型，响应于仿真测试请求，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，实现了处理逻辑和算法轻量化，提升了仿真测试的精度和准确性，仿真测试流程更便捷高效，测试环境更合理，覆盖面更广更完善，测试结果更可靠，提高了测试质量。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1为根据本申请一实施例的车辆仿真测试方法流程图；
图2为根据本申请另一实施例的车辆仿真测试方法流程图；
图3为根据本申请另一实施例的扭矩传递路径示意图；
图4为根据本申请另一实施例的仿真效果示意图；
图5为根据本申请另一实施例的车辆仿真测试装置结构图；
图6是用来实现本申请实施例的车辆仿真测试方法的电子设备的框图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
本申请实施例提供一种车辆仿真测试方法和装置，结合整车动力学模型和轮胎模型进行测试，实现了处理逻辑和算法轻量化，并且提升了仿真测试的精度和测试质量。上述方法和装置可以应用于电子设备中，包括但不限于：计算机、笔记本电脑、服务器、移动终端或车载终端等。示例性地，应用场景可以为通过车载终端对车辆进行仿真测试，以确定车辆的性能，本申请实施例对此不做具体限定。
本申请实施例提供的车辆仿真测试方法，可以采用Matlab/Simulink软件进行开发，以及可使用Matlab支持的内嵌语言编制对应的脚本，实现一键操作自动加载配置、参数和大量模型，可减少重复性操作，提供工作和测试验证的效率。并且，也可利用Matlab支持的语言或功能(如guide工具)开发可视化的控制面板，实现对模型运行状态的监控，模拟各种输入请求如驾驶舱模拟请求，故障注入请求，行驶道路请求，整车配置字切换请求等，有利于简化工作。
图1示出根据本申请一实施例的车辆仿真测试方法流程图。如图1所示，该方法可以包括：
S101：基于轮端驱动力建立整车动力学模型。
本申请实施例中，整车动力学模型以车辆行驶动力方程为原理，其计算公式如下：∑Ft＝Ff+Fa+Fi+Fj+Fd。其中，∑Ft为轮端总驱动力，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力，Fd为轮端驱动力。在测试中轮端驱动力对仿真精度的影响较多。
S102：基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型。
S103：响应于仿真测试请求，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
在一种实施方式下，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，包括：在车轮不打滑的场景下，使用整车动力学模型基于轮端驱动力和路面附着力计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速；在车轮打滑的场景下，使用轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速。
在一种实施方式下，使用整车动力学模型基于轮端驱动力和路面附着力计算质心车速，包括：计算轮端驱动力和路面附着力；对轮端驱动力和路面附着力进行比较；若轮端驱动力小于等于路面附着力，则基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速；若轮端驱动力大于路面附着力，则基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速。
在一种实施方式下，基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速，包括：使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速，包括：使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，计算轮端驱动力和路面附着力，包括：采用如下公式计算轮端驱动力Fd和路面附着力Fμ：
Fμ＝froad·Fz-(Ff+Fa+Fi)；
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力。
在一种实施方式下，上述方法还可以包括：使用修正因子K1(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，ωm为电机转速，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，上述方法还可以包括：使用修正因子K2(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，使用轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，包括：采用如下公式计算含纵滑工况下的质心车速Vx-slip：
μ＝D sin(C·tan-1(B·S))；
其中，μ为含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元，D为峰值因子，表示车轮纵向附着系数最大值μxp，C为形状因子，B为刚度因子，S为车轮滑移率。
在一种实施方式下，车辆行驶过程中的垂向载荷Fz采用如下公式计算：
Fz＝MG·g-FAero(f+r)；
其中，MG为整车质量，FAero(f+r)为行驶过程中的空气升力总和。
在一种实施方式下，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，包括：输入测试参数油门开度，通过调用库函数使用整车动力学模型和轮胎模型模拟车辆真实环境，对车辆进行仿真测试，得到输出结果质心车速。
在一种实施方式下，上述方法还可以包括：显示图形用户界面控制面板，提供车辆驾驶舱内多个操作的模拟入口；响应于检测到某个模拟入口被触发，启动对应的车辆操作进行仿真测试。
本实施例提供的上述方法，基于轮端驱动力建立整车动力学模型，基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型，响应于仿真测试请求，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，实现了处理逻辑和算法轻量化，提升了仿真测试的精度和准确性，仿真测试流程更便捷高效，测试环境更合理，覆盖面更广更完善，测试结果更可靠，提高了测试质量。
图2示出根据本申请另一实施例的车辆仿真测试方法流程图。如图2所示，该方法可以包括：
S201：基于轮端驱动力建立整车动力学模型。
S202：基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型。
S203：响应于仿真测试请求，确定当前测试场景，若为车轮不打滑的场景，则执行S204；若为车轮打滑的场景，则执行S208。
S204：计算轮端驱动力和路面附着力。
在一种实施方式下，上述步骤S204可以包括：采用如下公式计算轮端驱动力Fd和路面附着力Fμ：
Fμ＝froad·Fz-(Ff+Fa+Fi)；
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力。
本申请实施例中，Tm是由驱动电机经过减速机构和传动轴传递到轮端产生的，传递过程中需要考虑到机械摩擦损耗，旋转质量消耗。
图3示出根据本申请另一实施例的扭矩传递路径示意图。如图3所示，在输入油门开度请求的情况下，通过整车控制器和动力电池驱动电机，产生输出扭矩，经减速机构和传动轴传递至车轮。其中，η1为减速机构的扭矩传递效率，η2为传动轴的扭矩传递效率。
本申请实施例中，(1-η1)可等效为减速机构旋转质量(转动惯量)消耗和摩擦力矩消耗的损失系数。在仿真测试过程中也可将η1设置为随电机转速变化的一维查表值，用于对扭矩传递效率系数的动态修正，其状态量的表示方式如下：η1(t)＝η1(ωm|t)，ωm为电机转速，是输入变量。另外，还可以假设驱动轴和车轮是钢性连接，无扭矩传递损失，即η2可设置为1。
S205：对轮端驱动力和路面附着力进行比较，若轮端驱动力小于等于路面附着力，则执行S206；若轮端驱动力大于路面附着力，则执行S207。
S206：基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速，流程结束。
在一种实施方式下，上述步骤S206可以包括：将车轮转速经过转换后等效为质心车速，具体使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
由于上述计算采用了积分的方式，随着时间的增长和车速的增大，积分产生的误差也会随之增大。因此，进一步地，还可以使用修正因子K1(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，ωm为电机转速，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元，/>表示车速和车速变化率均随时间而变化，K1(t)就是基于车速和车速变化率进行修正的量。
S207：基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速，流程结束。
在一种实施方式下，上述步骤S207可以包括：使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
由于上述计算采用了积分的方式，随着时间的增长和车速的增大，积分产生的误差也会随之增大。因此，进一步地，还可以使用修正因子K2(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元，/>表示车速和车速变化率均随时间而变化，K2(t)就是基于车速和车速变化率进行修正的量。
上述采用修正因子进行修正的方式，能够跟随车速变换对模型精度进行实时的自动修正，从而能够提高仿真输出结果的精度。
S208：使用轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速，流程结束。
本步骤为验证复杂驾驶工况的场景，可以利用半经验的复合型三角轮胎公式进行轮胎模型的搭建，其理论公式如下：
μ＝D sin(C·tan-1(B·S))；
其中，μ为含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数(即有效路面附着系数)；D为峰值因子，表示车轮纵向附着系数最大值μxp，通常由路面类型和轮胎接地面特质共同决定；C为形状因子，由路面特质和车速共同决定；B为刚度因子，随形状因子和当前行驶路面的车轮最佳滑移率Sxm共同决定；S为车轮滑移率。根据测试场景和精度需求，可将反正切函数tan-1(B·S)转换为泰勒展开式，从而简化计算方式。
在一种实施方式下，上述步骤S208可以包括：采用如下公式计算含纵滑工况下的质心车速Vx-Slip：
其中，μ为含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
本申请实施例中，上述任一公式中涉及的车辆行驶过程中的垂向载荷Fz，具体可以采用如下公式计算：
Fz＝MG·g-FAero(f+r)；
其中，MG为整车质量，g为重力加速度，FAero(f+r)为行驶过程中的空气升力总和。
本申请实施例中，上述对车辆进行仿真测试的过程中，可以使用油门开度作为测试参数来进行测试，具体可以包括：
输入测试参数油门开度，通过调用库函数使用整车动力学模型和轮胎模型模拟车辆真实环境，对车辆进行仿真测试，得到输出结果质心车速。
在一种实施方式下，还可以对仿真过程进行回归性和压力测试，为了减少重复性操作以及研发成本的投入，可以使用开源软件Python或Ride等软件联合开发自动化脚本，来实现回归性和压力测试。示例性地，可以采用如下方式：利用Python软件及对应的工具包开发专属的库函数，库函数实现的功能是加载Ride软件后，参数输入界面可自动链接测试环境模型的输入接口，可对其进行赋值，也可进行注入时间的控制，同时支持回归性测试，且为可选项。
另外，上述方法还可以包括：显示图形用户界面控制面板，提供车辆驾驶舱内多个操作的模拟入口，响应于检测到某个模拟入口被触发，启动对应的车辆操作进行仿真测试。
示例性地，可以利用Matlab软件内嵌的Guide和APP designer等工具开发适配的GUI控制面板，可仿真模拟整车驾驶舱所有操作，包含车机系统的控制注入、故障注入或一键参数重置等可视化的图像控制面板，可大幅减少重复的测试步骤，方便进行循环测试，进而提升测试效率。
图4示出根据本申请另一实施例的仿真效果示意图。如图4所示，使用传统方法和本申请实施例提供的方法进行仿真的结果作对比，上图采用传统方法，下图采用本申请实施例的方法。其中，实线表示实际车辆数据，输入变量为油门开度，输出变量为车速。虚线表示仿真数据，输入变量为油门开度，输出变量为仿真车速。横轴为时间，单位为s，纵轴为车速，单位为km/h。从上下两幅图中的示例时间区段①和②可清晰获知，仿真车速和实车车速的跟随效果明显大幅提升，精度也有大幅提高，提升了测试的准确性，同时也证明了本申请实施例中模型算法优化方式的正确性和可行性。
本实施例提供的上述方法，通过模拟整车LIN/CAN/Ethernet的Bus信号收发器(承担信号收发，处理和仲裁任务)，输出结果可视化处理的仿真测试验证系统，在处理逻辑和算法轻量化的前提下，可提升车辆动力学模型的精度，偏差可控制在3％-5％以内，可满足轻量化，高效率，高精度的软件测试目标，最终满足汽车软件快速迭代，高效验证，低成本的开发需求。可兼容开环和闭环的测试需求，且适用于各种在研车型软件，同时可根据需求不断的快速迭代，提升测试效率、精度和覆盖度，大幅度的减少实车测试验证周期和成本，满足现今行业产品快速推出的需求。
并且，可对极限性能测试和含纵滑工况的软件逻辑验证，极大的减少了极端测试场景对标定人员引发的安全风险，同时降低验证成本和周期。针对测试问题出现时，可随时更改软件处理逻辑，再次重复测试操作即可验证是否合理或达到期望结果，对开发段的指导意见更加合理且可靠。最终也可在仿真环境下对嵌入式软件进行全面的测试，将未发现的问题尽量控制在开发阶段，避免流入到下游，减少最终释放后对客户车引发的软件问题，提高软件交付的质量和有效工作效率，减少成本无效浪费。
图5示出根据本申请另一实施例的车辆仿真测试装置结构图。如图5所示，该装置可以包括：
第一建立模块501，用于基于轮端驱动力建立整车动力学模型；
第二建立模块502，用于基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型；
测试模块503，用于响应于仿真测试请求，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
在一种实施方式下，测试模块可以包括：
第一测试单元，用于响应于仿真测试请求，在车轮不打滑的场景下，使用整车动力学模型基于轮端驱动力和路面附着力计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速；
第二测试单元，用于响应于仿真测试请求，在车轮打滑的场景下，使用轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速。
在一种实施方式下，第一测试单元可以用于：响应于仿真测试请求，在车轮不打滑的场景下，计算轮端驱动力和路面附着力，对轮端驱动力和路面附着力进行比较，若轮端驱动力小于等于路面附着力，则基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速；若轮端驱动力大于路面附着力，则基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速。
在一种实施方式下，上述基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速，可以包括：
使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，上述基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速，可以包括：
使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，上述计算轮端驱动力和路面附着力可以包括：采用如下公式计算轮端驱动力Fd和路面附着力Fμ：
Fμ＝froad·Fz-(Ff+Fa+Fi)；
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力。
在一种实施方式下，第一测试单元还可以用于：使用修正因子K1(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，ωm为电机转速，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，第一测试单元还可以用于：使用修正因子K2(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
在一种实施方式下，第二测试单元可以用于：响应于仿真测试请求，在车轮打滑的场景下，采用如下公式计算含纵滑工况下的质心车速Vx-slip：
μ＝D sin(C·tan-1(B·S))；
其中，μ为含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元，D为峰值因子，表示车轮纵向附着系数最大值μxp，C为形状因子，B为刚度因子，S为车轮滑移率。
本申请实施例中，上述任一公式涉及的车辆行驶过程中的垂向载荷Fz，可以采用如下公式计算：
Fz＝MG·g-FAero(f+r)；
其中，MG为整车质量，FAero(f+r)为行驶过程中的空气升力总和。
在一种实施方式下，测试模块还可以用于：输入测试参数油门开度，通过调用库函数使用整车动力学模型和轮胎模型模拟车辆真实环境，对车辆进行仿真测试，得到输出结果质心车速。
在一种实施方式下，上述装置还可以用于：显示图形用户界面控制面板，提供车辆驾驶舱内多个操作的模拟入口，响应于检测到某个模拟入口被触发，启动对应的车辆操作进行仿真测试。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。
本实施例提供的上述装置，可以执行上述任一方法实施例提供的方法，详细过程详见方法实施例中的描述，此处不再赘述。
本实施例提供的上述装置，基于轮端驱动力建立整车动力学模型，基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型，响应于仿真测试请求，使用整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，实现了处理逻辑和算法轻量化，提升了仿真测试的精度和准确性，仿真测试流程更便捷高效，测试环境更合理，覆盖面更广更完善，测试结果更可靠，提高了测试质量。
图6示出根据本申请一实施例的电子设备的结构框图。如图6所示，该电子设备包括：存储器610和处理器620，存储器610内存储有可在处理器620上运行的指令。处理器620执行该指令时实现上述实施例中的车辆仿真测试方法。存储器610和处理器620的数量可以为一个或多个。该电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
该电子设备还可以包括通信接口630，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。各个设备利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器620可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器610、处理器620及通信接口630集成在一块芯片上，则存储器610、处理器620及通信接口630可以通过内部接口完成相互间的通信。
应理解的是，上述处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。值得说明的是，处理器可以是支持进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machines，ARM)架构的处理器。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质(如上述的存储器610)，其存储有计算机指令，该程序被处理器执行时实现本申请实施例中提供的方法。
可选的，存储器610可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据车辆仿真测试电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器610可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器610可选包括相对于处理器620远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆仿真测试电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或多个(两个或两个以上)用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
应理解的是，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种车辆仿真测试方法，其特征在于，包括：
基于轮端驱动力建立整车动力学模型；
基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型；
响应于仿真测试请求，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，包括：
在车轮不打滑的场景下，使用所述整车动力学模型基于轮端驱动力和路面附着力计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速；
在车轮打滑的场景下，使用所述轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，模拟测试车辆的真实车速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述整车动力学模型基于轮端驱动力和路面附着力计算质心车速，包括：
计算轮端驱动力和路面附着力；
对所述轮端驱动力和路面附着力进行比较；
若所述轮端驱动力小于等于所述路面附着力，则基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速；
若所述轮端驱动力大于所述路面附着力，则基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于电机实际输出扭矩、主减速比和减速机构的扭矩传递效率，计算得到质心车速，包括：
使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于路面附着系数和车辆行驶过程中的垂向载荷，计算得到质心车速，包括：
使用如下公式计算得到质心车速Vx：
其中，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算轮端驱动力和路面附着力，包括：
采用如下公式计算轮端驱动力Fd和路面附着力Fμ：
Fμ＝froad·Fz-(Ff+Fa+Fi)；
其中，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
使用修正因子K1(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，Tm为电机实际输出扭矩，Nt为主减速比，η1为减速机构的扭矩传递效率，ωm为电机转速，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，r为轮胎半径，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
使用修正因子K2(t)对质心车速进行修正，得到修正后的质心车速如下：
其中，表示车速变化率，t为时间，froad为路面附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述轮胎模型基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数计算质心车速，包括：
采用如下公式计算含纵滑工况下的质心车速Vx-Slip：
μ＝Dsin(C·tan-1(B·S))；
其中，μ为含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数，Fz为车辆行驶过程中的垂向载荷，Ff为滚动阻力，Fa为空气阻力，Fi为坡度阻力，MG为整车质量，t为时间，dt为时间微元，D为峰值因子，表示车轮纵向附着系数最大值μxp，C为形状因子，B为刚度因子，S为车轮滑移率。
10.根据权利要求6或9所述的方法，其特征在于，所述车辆行驶过程中的垂向载荷Fz采用如下公式计算：
Fz＝MG·g-FAero(f+r)；
其中，MG为整车质量，FAero(f+r)为行驶过程中的空气升力总和。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试，包括：
输入测试参数油门开度，通过调用库函数使用所述整车动力学模型和轮胎模型模拟车辆真实环境，对车辆进行仿真测试，得到输出结果质心车速。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
显示图形用户界面控制面板，提供车辆驾驶舱内多个操作的模拟入口；
响应于检测到某个模拟入口被触发，启动对应的车辆操作进行仿真测试。
13.一种车辆仿真测试装置，其特征在于，包括：
第一建立模块，用于基于轮端驱动力建立整车动力学模型；
第二建立模块，用于基于含纵滑工况的车轮纵向道路附着系数建立轮胎模型；
测试模块，用于响应于仿真测试请求，使用所述整车动力学模型和轮胎模型计算质心车速，对车辆进行仿真测试。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-12中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-12中任一项所述的方法。
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| CN202311355011.7A CN117349965A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质 |
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| CN202311355011.7A CN117349965A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 车辆仿真测试方法、装置、电子设备和介质 |
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