운동 성능 요구 조건을 고려한 차량용 전자 제어 장치의 통합 평가 시스템 개발
The Development of Integrated Evaluation System for Vehicle Electronic Control Unit Based on Dynamic Performance Requir
- 주제(키워드) 차량 동역학 , 임베디드 시스템 테스트 , HILS , 전차륜 조향 장치 , 바이모달 트램
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박태원
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000010097
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Because of the increasing role that the Electronic Control Unit (ECU) plays in an automobile, various methods has been attempted to verify the reliability of this product. Hardware in the Loop Simulation (HILS) is a method widely used to verify the safety of an ECU-installed vehicle. The behavior of the vehicle can be analyzed by using the vehicle dynamic model in HILS. Although HILS can evaluate the control algorithm in the ECU and predict vehicle behavior, it has a limitation in evaluating the reliability of the ECU requirements. Requirement Based Testing (RBT) is a method used to verify the quality of an embedded system, the representative one being the electronic control unit, which is adopted in vehicles. RBT tests whether or not the embedded system satisfies pre-defined requirements. The RBT software creates the test oracle, which is the virtual ECU, based on the system requirements. The same inputs are provided to both the ECU and test oracle. The quality of the embedded system can be verified by comparing the outputs of the ECU with those of the test oracle. The system requirements of the embedded system generally refer to output signals or actuator responses. If the actuator response affects the behavior of a vehicle, the output of the embedded system may be the behavior of the vehicle. Also, the dynamic performance of the vehicle can be regarded as the system requirement. If the embedded system testing is conducted considering the behavior of the vehicle as a system requirement, the reliability of the ECU and the behavior of the vehicle can be evaluated concurrently. The testing of the embedded system considering the vehicle dynamic performance means the testing is targeted not only to the ECU unit but to the whole vehicle system. HILS, which predicts the behavior of a vehicle, can be used in embedded system testing. This method has the advantage of being able to test vehicle dynamic performance as well as an embedded system under the same environment. This method can be used to evaluate the turning performance of an articulated vehicle adopting All Wheel Steering (AWS) ECU. This vehicle has three axles: The second axle is steered by the front driver angle, and the third axle is steered by the articulation angle. The system requirements of the vehicle are considered swing out, turning radius and off tracking. A simplified mathematical model is developed to predict the behavior of an articulated vehicle. The test uses the mathematical model in the RBT software. In this paper, the entire articulated vehicle, which adopts two AWS ECUs and the mathematical model, is tested.
more목차
제1장 서 론 ………………………………………………… 1
1.1 연구 배경 및 목적 ……………………………………… 1
1.2 연구 동향 ……………………………………………… 4
1.3 연구 내용 및 범위……………………………………… 9
제2장 굴절차량 동역학 및 전 차륜 조향 시스템 …………… 12
2.1 이차원 굴절차량 동역학 모델 ………………………… 13
2.2 삼차원 굴절차량 동역학 모델 ………………………… 17
2.2.1 전륜 조향 장치 특성……………………………… 20
2.2.2 후륜 조향 장치 특성 ……………………………… 21
2.3 조향 기본 이론 ………………………………………… 24
2.3.1 저속시 정상 상태 선회…………………………… 24
2.3.2 후륜의 이탈궤적…………………………………… 26
2.4 전 차륜 조향 제어 알고리즘…………………………… 32
2.4.1 후륜 조향각 산출 ………………………………… 32
2.4.2 주행 속도에 따른 조향각 제어 ………………… 34
2.4.3 차량 후미 이탈궤적의 제어 ……………………… 35
2.5 굴절 차량 다물체 동역학 모델의 검증……………… 37
2.6 주행 조건에 따른 굴절 차량 동적 특성……………… 41
2.6.1 정상원 선회 해석 ………………………………… 41
2.6.2 교차로 선회 해석 ………………………………… 42
2.6.3 차선 변경 해석 …………………………………… 45
2.6.4 차속 변경에 따른 정상원 선회 해석…………… 49
2.7 굴절 차량의 후진 주차 제어 알고리즘 개발………… 52
2.7.1 후진 주차 요구 사항 정리………………………… 52
2.7.2 후진 주차의 이상 궤적 설정……………………… 53
2.7.3 후륜 조향각 제어…………………………………… 57
2.7.4 후진 주차 이상 궤적의 굴절 차량 적용………… 62
제3장 전 차륜 조향 장치 전자 유압 제어 시스템 ………… 77
3.1 전 차륜 조향 장치 유압 시스템 ……………………… 77
3.2 전 차륜 조향 전자 제어 시스템 ……………………… 80
3.2.1 전원부 …………………………………………… 83
3.2.2 입력 처리부 ……………………………………… 83
3.2.3 연산 처리 및 통신부……………………………… 84
3.2.4 출력부……………………………………………… 85
3.2.5 임베디드 소프트웨어 ……………………………… 85
3.3 전 차륜 조향 시스템의 성능 시험 …………………… 88
3.3.1 성능 시험 환경 …………………………………… 88
3.3.2 성능 시험 결과 …………………………………… 95
3.4 전 차륜 조향 전자 제어 장치의 HILS ……………… 101
3.4.1 HILS의 구조 ………………………………………… 101
3.4.2 HILS를 위한 차량 모델 …………………………… 104
3.4.3 HILS를 위한 하드웨어 구조 …………………… 107
3.4.4 HILS를 위한 소프트웨어 구조 …………………… 108
3.4.5 굴절 차량 HILS 결과 …………………………… 109
제4장 요구 사항 기반 전자 제어 장치 테스팅 ……………… 114
4.1 전자 제어 장치 테스팅 개요 …………………………… 114
4.1.1 자동차 임베디드 시스템 ………………………… 114
4.1.2 임베디드 소프트웨어 테스팅……………………… 115
4.1.3 테스팅의 자동화 …………………………………… 117
4.2 임베디드 시스템 테스팅 소프트웨어의 구조………… 119
4.2.1 REED ……………………………………………… 120
4.2.2 TSG ………………………………………………… 121
4.2.3 TE …………………………………………………… 123
4.3 전 차륜 조향 전자 제어 장치의 테스팅 ……………… 124
4.3.1 요구사항의 정의 ………………………………… 124
4.3.2 오류 모드 요구사항………………………………… 129
4.3.3 Test case, Test script 생성…………………… 133
4.3.4 테스트 수행, 결과 분석…………………………… 135
4.3.5 테스트 결과의 활용………………………………… 135
제5장 운동 성능 고려한 전자 제어 장치 통합 테스트 …… 138
5.1 굴절 차량에 대한 요구사항 기반 테스팅 ………… 138
5.2 차량 거동에 대한 요구사항 정의 …………………… 141
5.2.1 스윙 아웃 …………………………………………… 141
5.2.2 최소 회전 반경…………………………………… 142
5.2.3 오프 트래킹 ………………………………………… 142
5.3 통합 테스트 요구사항 작성 …………………………… 143
5.4 통합 테스트 수행 예제 ………………………………… 145
5.5 통합 테스트 수행 결과 ……………………………… 147
제6장 결론 및 향후 연구 과제 ……………………………… 157
6.1 결론 …………………………………………………… 157
6.2 향후 연구과제 ………………………………………… 161
참고문헌 ……………………………………………………… 162
Abstract …………………………………………………… 167
