- Soluciones de prueba para sistemas inteligentes de chasis automotriz
1.1 Antecedentes del sector y desafíos ingenieriles
A medida que la industria automotriz avanza hacia la electrificación, la inteligencia y el sistema de dirección por cable, los sistemas de chasis —como la dirección, el frenado y la suspensión— están pasando de ser “componentes de accionamiento mecánico” a convertirse en sistemas altamente integrados basados en software, electrónica y actuadores.
Los métodos tradicionales de prueba ya no son suficientes para satisfacer las siguientes exigencias críticas:
– Validación de la consistencia dinámica bajo condiciones de operación cooperativa entre múltiples sistemas;
– Validación de la seguridad y la redundancia en sistemas de dirección por cable bajo condiciones extremas;
– Pruebas repetitivas y cuantificables desde el nivel de componente hasta el nivel de sistema;
– Capacidades rápidas de verificación y pruebas de regresión alineadas con los ciclos de desarrollo vehicular;
– Respuesta ágil ante los desafíos de prueba derivados de las actualizaciones de los chasis inteligentes.
Para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los proveedores de primer nivel, la cuestión central ya no es “si se puede probar”, sino más bien:
¿Podemos llevar a cabo una validación eficaz —de manera realista, controlada y reproducible— desde etapas tempranas del proceso de desarrollo?”
- KTS Enfoque sistemático
KTS adopta una perspectiva de ingeniería de sistemas sobre el chasis completo del vehículo y ha desarrollado un sistema integral de soluciones inteligentes para las pruebas de chasis que abarca:
Nivel de componente → Nivel de subsistema → Nivel de sistema → Simulación Hardware‑in‑the‑Loop (HIL).
Este sistema no es un único equipo, sino que consta de tres niveles de capacidad:
- Capacidad de accionamiento y carga de alta precisión;
- Capacidad de medición y control sincrónico multicanal;
- Modelado de condiciones de prueba y capacidad de bucle cerrado de datos.
Esto garantiza que los resultados de las pruebas no solo sean “medibles”, sino también más fiables, comparables con estándares y útiles para la toma de decisiones en el diseño.
- Módulos clave de capacidad de prueba
3.1 Módulo de pruebas de sistemas de bolas recirculantes eléctricos / electrohidráulicos
– Pruebas de las características de asistencia de potencia del sistema y su respuesta;
– Evaluación del rendimiento de retorno y de las características de histéresis;
– Validación de la dirección activa, de la redundancia inteligente en la dirección y de los modos de fallo;
– Carga y medición sincronizadas de múltiples variables, incluyendo par, ángulo, fuerza, corriente de funcionamiento y presión del aceite de trabajo.
Aplicable a:
– Conjuntos y componentes hidráulicos de bolas recirculantes;
– Conjuntos y componentes eléctricos de bolas recirculantes (X‑EPS);
– Sistemas de dirección por cable;
– Sistemas de dirección en las ruedas traseras;
– Sistemas de chasis con módulos angulares.
3.2 Pruebas de sistemas de frenos (Freno / BBW)
– Pruebas de la fuerza de frenado y de las características de respuesta;
– Simulación de la sensación del pedal de freno y de las características de retroalimentación;
– Pruebas de la consistencia dinámica y la durabilidad del sistema de frenos;
– Validación de la estrategia de seguridad del frenado por cable.
Aplicable a:
– Conjuntos EHB / i‑Booster, conjuntos EMB;
– Sistemas de frenado convencionales;
– Sistemas de frenado controlados electrónicamente;
– Sistemas de frenos por cable.
3.3 Pruebas de suspensión y dinámica vertical
– Pruebas de las características de fuerza‑desplazamiento de la suspensión;
– Evaluación de las características de rigidez dinámica y amortiguación;
– Carga vertical multicondicional y análisis acoplado.
3.4 Co‑pruebas a nivel de sistema y HIL
– Pruebas en bucle cerrado de los controladores del chasis con actuadores;
– Simulación semifísica y depuración conjunta con las estrategias de control del vehículo;
– Validación virtual de condiciones extremas y de falla.
Al combinar HIL con sistemas de actuación físicos, los “riesgos de las pruebas en carretera” se trasladan al entorno del laboratorio.
- Ventajas técnicas clave
– Sistemas de actuación de alta dinámica y alta precisión
– Sistemas de carga por servomotor con capacidad de respuesta de alto ancho de banda;
– Soporte para control multimodo de fuerza, desplazamiento y par;
– Cumplir con los requisitos de prueba para condiciones dinámicas de alta frecuencia e impacto.
– Control y medición sincrónicos multicanal
– Sincronización estricta entre múltiples ejes y canales;
– Soporte para condiciones operativas acopladas complejas;
– Garantizar la autenticidad y la consistencia en las pruebas a nivel de sistema.
– Condiciones modelables y reproducibles
– Soporte para condiciones típicas de carretera, condiciones operativas y modelado personalizado de condiciones;
– Los procesos de prueba son repetibles, reproducibles y comparables;
– Adecuado para la validación del diseño y las pruebas de regresión.
– Capacidad de integración del sistema personalizable
– Adaptado a la arquitectura del chasis del cliente y a la fase de desarrollo;
– Aplicable a pruebas en banco, pruebas en línea de producción y pruebas de I+D;
– Puede integrarse con los software y plataformas de control existentes del cliente.
- Escenarios típicos de aplicación
– I+D y validación de sistemas de chasis OEM
*Entre los clientes representativos se incluyen:* BYD, Centro de I+D de GAC, BAIC New Energy, JAC, Geely, Chery, Instituto de I+D de Dongfeng, Great Wall Honeycomb, Chang’an Chenzhi Technology, FAW Hongqi, NIO, XPeng, entre otros.
– Desarrollo de sistemas de dirección y frenos de nivel 1
*Entre los clientes representativos se incluyen:* FAW Guangyang, Nanyang Neismot, Bosch, Huawei, Zhejiang Shibao, Yubei Steering Systems, Honeycomb Steering Systems, BYD Fudi Power, Chenzhi Technology.
– Validación de la nueva arquitectura de chasis steer-by-wire
FAW Hongqi, NIO, XPeng.
– Pruebas en etapas tempranas para el desarrollo de nuevas plataformas de vehículos.
– Pruebas rápidas de regresión tras cambios en el diseño.
- Modelo de implementación y entrega
KTS ofrece un servicio de ingeniería completo, desde el análisis de requisitos hasta la entrega del sistema:
- Requisitos de prueba y análisis de las condiciones de operación;
- Diseño del esquema del sistema y validación mediante simulación;
- Fabricación de equipos e integración del sistema;
- Instalación in situ, puesta en marcha y capacitación;
- Soporte técnico a largo plazo y actualizaciones del sistema.
- Estudios de casos seleccionados
7.1 Soluciones de prueba para sistemas de dirección automotriz
A medida que las responsabilidades de desarrollo y pruebas de productos se trasladan gradualmente hacia la cadena de suministro, los clientes esperan cada vez más realizar I+D independiente y validar el rendimiento y la durabilidad de las muestras. Para proporcionar los medios necesarios de pruebas y validación de componentes, KTS aplica el concepto de equipos no estándar estandarizados, ofreciendo módulos y soluciones estándar ya maduros.
Las soluciones de KTS pueden ejecutar métodos de prueba predefinidos, al tiempo que permiten a los clientes diseñar y construir sus propios sistemas. El diseño modular estándar puede configurarse según las necesidades del cliente. La plataforma de pruebas estándar KEYEN permite controlar el sistema mientras adquiere datos de prueba en tiempo real y los muestra en la interfaz, con una combinación flexible de relaciones entre curvas.
Campos de solución y diseño:
– Soluciones de prueba de rendimiento para sistemas de dirección por cable;
– Soluciones de prueba de durabilidad para sistemas de dirección por cable;
– Soluciones de prueba para sistemas de dirección de ruedas traseras;
– Soluciones de prueba de torsión estática para la caja de dirección;
– Soluciones de prueba de impacto para la caja de dirección;
– Soluciones de prueba de durabilidad ambiental;
– Sistema inteligente de pruebas y análisis de motores <<-MT;
– Máquina especial de torsión servo <<-STM100.
7.2 Soluciones de prueba para sistemas de frenos automotrices
Con la proliferación de los vehículos eléctricos y la aplicación de la conducción autónoma, los servofrenos de vacío están desapareciendo gradualmente del mercado. Los sistemas electrónicos de frenado hidráulico (EHB) se han convertido en equipamiento estándar en los automóviles, mientras que los sistemas electrónicos de frenado mecánico (EMB) también están siendo desarrollados activamente. Para abordar las pruebas de rendimiento y durabilidad de los EHB, KTS ha participado en la elaboración de múltiples normas industriales y ha desarrollado una serie de soluciones de prueba estandarizadas.
7.3 Soluciones de prueba para sistemas de suspensión automotriz
Con el rápido desarrollo de la inteligencia y la electrificación de los vehículos, la suspensión neumática, la suspensión activa electromagnética y los sistemas adaptativos basados en IA se están convirtiendo en tendencias clave de la industria. Los sistemas de suspensión están pasando de una “respuesta pasiva” a una “predicción inteligente”. KTS ofrece soluciones de pruebas para todos los escenarios, adaptadas a las características de las tecnologías de suspensión de próxima generación, ayudando a la industria a validar con precisión el rendimiento de los productos.
Puntos destacados de la solución:
– Pruebas dinámicas multimodo: Integra mesas vibratorias de alta precisión y tecnología de control de datos en bucle cerrado para simular diversos escenarios complejos, permitiendo la calibración dinámica a nivel de milisegundos de los parámetros de rigidez y amortiguación de la suspensión.
– Diseño inteligente de compatibilidad: Soporta el análisis de señales y las pruebas de durabilidad para nuevas arquitecturas como resortes de aire, válvulas solenoides CDC y suspensiones activas por cable.
– Simulación de cargas en vehículo real: Logra la aplicación de cargas sobre la suspensión mediante pesos fijos o cilindros eléctricos, replicando condiciones reales del vehículo.
Esta solución ha sido aplicada con éxito en múltiples proyectos de desarrollo de sistemas de dirección, frenos y chasis steer-by-wire de OEM y proveedores de primer nivel, mejorando significativamente la eficiencia de las pruebas y la profundidad de la validación en aspectos como la consistencia dinámica del sistema y la verificación de seguridad.
7.4 Co‑pruebas a nivel de sistema y HIL
Para validar adecuadamente el Sistema Bajo Prueba (SUT), el simulador Hardware‑in‑the‑Loop utilizado en las pruebas debe alcanzar una mayor exactitud, precisión y ancho de banda, así como una latencia más baja, con el fin de reproducir fielmente los escenarios del mundo real para el SUT.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de chasis inteligente, los sistemas de dirección automotriz también avanzan hacia una dirección “electrificada, steer-by-wire, inteligente y ligera”. Para las pruebas de conducción autónoma en la etapa de laboratorio, la simulación HIL se ha vuelto aún más desafiante. Requiere modelos matemáticos más complejos, un control en tiempo real más rápido y simulaciones de carga que se asemejen más estrechamente a los estados reales del vehículo, a fin de reproducir perfectamente las condiciones de validación.
Las actuales pruebas de simulación HIL deben abordar los siguientes problemas:
– Sincronización multicanal de señales: No solo simula sensores, sino que también sincroniza con otras señales digitales;
– Respuesta analógica precisa: Las entradas/salidas analógicas deben ser capaces de aceptar y reproducir señales más complejas;
– Complejidad del modelo: Incorporar efectos de orden superior en los modelos;
– Reducción de la latencia analógica: Una latencia significativa es inaceptable en las pruebas HIL.
El camino hacia un futuro totalmente eléctrico en el sector automotriz: proporcionar soluciones de prueba y medición para vehículos eléctricos.
