虛擬車輛失效測試環境建置技術

前言：為了驗證車輛功能安全目標，於進行動力系統硬體在環失效測試時須考量駕駛者操控行為與實際車輛運行情境，本研究利用車輛動態模擬軟體分別建立3D行駛場域、駕駛策略與車輛模型以分析車輛於各種失效模式下，其動態行為與周邊環境之響應。透過此項即時模擬環境的建立技術可評估當車輛行駛於實際道路而動力系統發生失效時，所搭載之電控系統是否能滿足功能安全之設計需求。

一、車輛失效模式建立

為了準確制定車輛安全需求規格必須進行失效測試；本研究所探討之失效模式共有四種；分別為非預期加速、非預期減速、失去動力與驅動輪打滑。四種失效情境的設定/觸發條件如下所述：

1) 非預期加速(Un-commanded acceleration)：

在設定觸發條件後，車輛動力輸出會突增，車輛速度隨之提高。使用軟體提供之EVENT功能，當條件觸發時，將油門開度增加至220%，且煞車總泵壓力為0 MPa。

2) 非預期減速(Un-commanded deceleration)：

在設定觸發條件後，煞車總泵壓力3 MPa會立即作用在車輛上，使車速驟降。使用軟體提供之EVENT功能，當條件觸發時，將煞車壓力增加3 MPa，且油門開度為0%。

3) 失去動力(Loss of tractive force)：

在設定觸發條件後，動力系統發生失效導致車輛失去驅動力，此時踩油門也不會有扭力輸出。使用軟體提供之EVENT功能，當條件觸發時，將馬達扭力轉速表替換成0 Nm輸出之表單。

4) 驅動輪打滑(Drive tires loss of traction)：

在設定觸發條件後，車輛的動力輸出軸隨即鎖定，迫使車輛打滑而減速。使用軟體提供之EVENT功能，當條件觸發時，將煞車系統設定僅驅動輪具有制動功能，並將總泵壓力提高至6 MPa。

二、車輛行駛場域建立

為了評估車輛行經各種路面對於動力系統的影響，使用虛擬道路模型以模擬路面摩擦係數、坡度、長度甚至凹凸不平之路面；本研究所建立之虛擬車輛行駛環境是參考內政部於104年7月供佈之「市區道路及附屬工程設計規範」中，所描述的道路特徵來建置，共計有國道、省道、市區與山區等四種場景。以市區場景的道路特性(如圖1所示)為例：主要道路分別為水平、垂直及外環道路線所構成；次要道路為水平及彎曲路線，且道路與人行道具有高低差，其餘皆為平坦路面。倒三角形處為路口特徵，有紅綠燈、斑馬線與機車待轉區。

圖1 市區道路特性

三、駕駛情境建立

當車輛於市區道路行駛時，駕駛者的操控情境可分解成以下事件：