仿真在电子制动助力设计中太香了

在前不久举行的CCSAT2022 第四届中国仿真技术应用大会上，上海汇众汽车制造有限公司底盘电子部总监盛云博士在演讲尾声说的一句话给记者留下了深刻印象，“仿真在电子制动助力设计中太香了。”

在演讲中，盛云谈了很多仿真设计中的思路，演讲结束后，盛云进一步分享了他的思路。

(资料图)

线控底盘高度集成化

盛云：“几十年前，你看得到女司机驾驶大货车吗？”

记者：“很少，几乎没有。”

盛云：“以前的大货车没有助力装置，要转动方向盘，需要一定的力气，女孩子在力量上没有优势，所以，以前大货车几乎都是年青力壮的小伙子驾驶。但现在不同了，很多女司机驾驶重型载货车跑长途养家糊口，重型载货车的方向盘可以轻松转向，助力装置功不可没。”助力装置从液压发展到电子，从载货车到乘用车成为标配，汽车底盘集成度越来越高。

盛云告诉记者，电子助力器是线控底盘系统的关键执行机构之一，虽然名称只有短短5个字，但开发涉及机械、液压、电子、电控等多个学科领域，是一项高度集成的产品。

据介绍，线控制动系统包括感层、决策层、执行层。感知层主要是传感器，决策层主要包括ADAS控制器，ADAS控制器主要是图像处理、整车动力学控制等，执行层包括和电子制动系统和基础制动系统，电子制动系统主要是减速控制，并对主缸发出建压的命令。通过 主缸建压进行基础制动，再传导到车轮上，从而实现整车制动。

随着技术的发展，助力装置越来越复杂，对线控底盘的要求也越来越高。方向盘上使用助力装置后，人们不需要多大的力气就可以轻易转向。制动装置如果没有助力系统帮忙，仅靠司机踩刹车的力度，可想而知要用多大的力气去踩。现在的制动踏板都有助力装置，司机只要轻点踏板就能起到制动效果。

盛云告诉记者，制动踏板分为2类，EHB和EMB，区别就是EHB用主缸进行制动，EMB用电机制动。虽然二者最终都用卡钳抱住制动盘，但要求区别很大。“制动助力装置也是集成在线控底盘上。随着电动汽车的发展，单踏板模式兴起，线控底盘的作用越来越强大。”盛云说。

仿真做什么？

盛云向记者表示，“以前我们读书的时候有句口号，学好数理化，走遍天下都不怕，但助力装置不是这样， 一款助力系统不能用在所有车型上。每种助力装置都有一定的适用范围。”

目前，市场上有几种主流的助力器，机械解耦式电液制动助力器HBS，这种助力器与ESC匹配比较简单，盛云告诉记者，因为是机械解耦结构，这款助力器的性价比较高，贯穿杆设计重量轻，承载力强，而且不受ESC配置影响，能实现0.3G的制动能量回收。自动踏板也比较柔和，可实现远程数据刷写跟踪，保持制动系统软件实时更新。

液压解耦式电液制动助力器DBS的特点是轻量化，总成尺寸小，安装简便，符合L3自动驾驶ABS冗余备份，与机械式相比，液压式的无助力液压备份高，这种助力可以全解耦，踏板感可以调节。

“即便这2种助力器装在不同的车型，如果不用仿真，每个车型做助力器去适配，不仅成本高，而且时间周期很长。但使用仿真技术可以开发周期缩短约1/3，应用仿真技术以后需要的样品大约2~3个就够了。如果没有运用仿真技术，按照传统的做法，大约需要8~10个样品。”盛云说。

据介绍，按范围划分，电子制动助力器的仿真内容涉及零件级、总成级和整车级三大类。按领域划分，电子制动助力器的仿真内容涉及结构力学、系统动力学、温度场，电磁场、内流场等多个学科领域。在仿真的过程中，要定义力学仿真边界、算法开发边界、机械可靠性边界等，通过这些定义把系统仿真，力学仿真，控制仿真串联起来。盛云在演讲中对一个助力器的仿真过程进行了较为详细的讲解。

仿真是大趋势

传统汽车的开发周期大约36个月，随着汽车市场竞争越来越激烈，现在各家企业几乎每年都会推出新车上市。一边是开发周期长达36个月，一边是每年要推出新车，这种矛盾很难调解。盛云说：“解决这种矛盾，一是设立几个开发小组，不同开发小组的车依次上市，二提高效率，开发周期。提高效率可以节省很多成本。”

盛云用制动助力器举例，应用仿真技术后，电子制动助力器的研发效率大大提升，可缩短至少一轮次的关键零件试制与验证，开发周期缩短2-3个月。采用MIL、HIL等仿真技术以及自动化仿真测试手段，大大缩短了电控软件的开发与验证周期，提升了软件的可靠性。

大家都知道，仿真技术运用虚拟场景，可以节省很多材料、人工成本。盛云说：“仿真技术在低成本材料替代、结构与工艺简化设计优化中发挥了很大的作用，不仅降低了电子制动助力器产品的研发成本，还降低了产品的BOM成本。”

仿真毕竟不是真实的产品试验，生产之后效果如何？盛云告诉记者，仿真通过之后再进行样品试制，质量没有问题，而且试制的样品在试验中发现问题，可以回到仿真中快速找到原因。“仿真技术的应用帮助我们避免了关键承载零部件的可靠性问题，汇众液压解耦的DBOOSTER产品平台开发中，通过应用仿真技术，确保了DV试验一次通过，为项目推进与市场开拓奠定了基础。”盛云说。

“仿真是大趋势，不仅助力器要使用仿真，生产装配、道路测试等都在大量使用仿真技术，如果不用仿真技术，效率很难提升，成本降低也较难，或许在今后的市场竞争中处于不利地位。”盛云最后说。