在資源受限的工程環境中，汽車行業一直面臨著滿足市場需求的壓力。嚴格的開發時間表因物理樣機預算的縮減而變得更加復雜。
福特汽車公司致力于為客戶提供操控性和舒適性均世界一流的車輛，這是影響客戶對車輛看法的關鍵因素。這些關鍵因素會受變速箱換擋策略的影響。
福特公司傳統的變速箱標定方法包含對整車樣機進行物理測試，并制定了大量的測試計劃，既耗時又昂貴。通過與MSC軟件公司及其咨詢團隊合作，福特開發了硬件在環測試流程，以減少物理樣機的需求。
硬件在環測試 (HiL)
福特一直是 Adams 車輛動力學模型的長期用戶。隨著2017 年 Adams Real Time（RT）的發布，福特公司發現了一個機會，可以在開發周期中，進一步順勢利用現有的 Adams 知識庫進行車輛測試和標定。
MSC 和福特一起，在 HIL 測試環境中實現了物理組件和 Adams 實時模型的結合，以評估多個車輛平臺的換檔質品質。對于每個測試設置，將發動機和變速箱物理樣機與車輛的 Adams 虛擬模型連接。
實施過程包括三個階段：
利用現有的 Adams 車輛模型，創建相應的能夠滿足
模型準備好集成到測試臺中，這項工作包括創建 I/O 通道、調整 RT 解算器設置和生成 FMU，符合FMI 協同仿真標準的模型表示方法。
FMU 隨后被移植到 HIL 平臺上，并在執行硬件調整之前對模型進行校準以測試數據。
由于實時 Adams 模型是從福特內部已經用于汽車開發的現有汽車模型中得出的，因此模型開發的開銷很小。從現有的全保真 Adams 模型生成實時模型涉及多種模型降階策略。
對于此用例，需要在實時模型中包含板簧。先前存在的基于梁的板簧模型對于實時分析而言過于復雜，因此將其替換為具有等效特性的五桿模型。在梁式板簧模型上進行了懸架子系統仿真，以獲得彈簧特性的目標值。通過執行 DOE 來輔助模型調整，該 DOE 對模型的硬點和襯套進行微調，以捕獲五桿模型中的正確特性，例如主頻率、靜態預載、垂直速率和纏繞速率。Adams 實時模型具有150 自由度，并保留了原始模型的拓撲和參數。例如，硬點、接頭、彈簧、阻尼器和襯套等元素得以保留，并且可以進行修改。這樣做的好處是模型可以捕獲系統響應中的更高頻率的特性，并且可以快速探索不同的配置。
然后將Adams實時模型作為功能模型單元（FMU）導出，并移植到 HIL 平臺上執行計算。在將來的實施過程中，建模參數（例如，硬點、襯套特性等）將在 FMU 中公開，以便運行時可以調節參數。這將使福特工程師可以無需更改原始的 Adams 模型并導出新的 FMU，即可更改參數和調整模型響應。
變速箱輸出端的物理扭矩被測量出，并作為輸入施加到Adams 模型中。給定輸入扭矩后，Adams 模型會做出響應，并向測功機提供驅動軸速度響應，測功機再將速度強加到發動機和變速箱上。模型還提供了車輛換檔時的縱向車輛加速度，可以將其與平順性指標相關聯。車輛動力學模型和硬件相結合來模擬車輛性能的能力，為福特提供了一個機會，可以在減少車輛樣機的同時，產生了更高效且更全面的測試程序。
HIL 實時預測得到車輛測試數據的驗證，確認了車輛對已知輸入扭矩的正確響應。圖 1 顯示了實際車速與模型車速的對比。圖2顯示了輸出軸速度和縱向加速度響應。換檔中間和換檔期間的車輛響應顯示出良好的一致性。在所有踏板位置上均一致，這表明 Adams 模型是可預測的。然后，校準工程師可以使用 HIL 設置來測量和調節變速器參數，以達到所需的性能。
HiL 測試流程幫助福特團隊以更少的物理樣機實現了測試目標，在實驗室環境中，這有助于流程的調整。相同的發動機和變速箱樣機可以在多種載荷工況下用多個車輛進行測試。
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。
