汽車(chē)電子電器系統(tǒng)中半實(shí)物仿真測(cè)試的應(yīng)用

王斌

[摘 要]隨著社會(huì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，汽車(chē)在人們的日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，為人類(lèi)的出行提供方便快捷的服務(wù)。特別是汽車(chē)電子電器的廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代的汽車(chē)更加安全、節(jié)能和環(huán)保，但另一方面汽車(chē)電子電器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試更加復(fù)雜。所需的開(kāi)發(fā)周期更長(zhǎng)，成本更高。半實(shí)物仿真測(cè)試法就是將大量的實(shí)車(chē)測(cè)試工作變?yōu)榘雽?shí)物仿真測(cè)試，大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期，并且在汽車(chē)安全性能上還有所保障。

[關(guān)鍵詞]汽車(chē)電子電器系統(tǒng)；半實(shí)物仿真；測(cè)試應(yīng)用。

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）19-0395-01

日新月異的現(xiàn)代化技術(shù)使得汽車(chē)為人們提供的服務(wù)越來(lái)越人性化，電子電器系統(tǒng)在這一方面的作用更為突出，它的便捷體現(xiàn)在方方面面。另一方面，汽車(chē)電子電器系統(tǒng)日趨復(fù)雜，出于對(duì)消費(fèi)者安全的考慮，電子電器系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和測(cè)試是至關(guān)重要的。為了確保電子電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠度，增加測(cè)試的難度和周期在所難免，但新車(chē)上市的緊迫感又使得設(shè)計(jì)周期變得越來(lái)越短。目前，這個(gè)矛盾得以解決的最有效辦法，就是采取半實(shí)物仿真測(cè)試法將更多的道路實(shí)驗(yàn)和實(shí)車(chē)測(cè)試工作放到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，既解決了對(duì)汽車(chē)測(cè)試周期長(zhǎng)的問(wèn)題又節(jié)約了一定的成本。

一、半實(shí)物仿真系統(tǒng)測(cè)試概述

半實(shí)物仿真測(cè)試就是在汽車(chē)電子電器系統(tǒng)研發(fā)期間，利用計(jì)算機(jī)和測(cè)試臺(tái)架用來(lái)模擬汽車(chē)實(shí)際情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)試汽車(chē)的各種數(shù)據(jù)和信號(hào)，以及考察其在極限條件下的應(yīng)用情況。分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，很適合數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)分析，它為汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)仿真提供了可靠穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

電子電器系統(tǒng)復(fù)雜度的提高使得全面而高效的汽車(chē)電子集成測(cè)試變得比以往任何時(shí)候都更加重要。測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)并改正缺陷，將各個(gè)子系統(tǒng)集成起來(lái)進(jìn)行測(cè)試更能暴露出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷，這種方法既可以縮短開(kāi)發(fā)測(cè)試周期，縮短新車(chē)上市的時(shí)間，又能大大節(jié)約成本，更重要的是增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性，可靠性。

半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)通常由軟件和硬件兩部分組成。

實(shí)際的汽車(chē)執(zhí)行器和傳感器信號(hào)都由其硬件產(chǎn)生和接受，同時(shí)可以連接車(chē)輛的仿真環(huán)境和真實(shí)環(huán)境，汽車(chē)電子電器系統(tǒng)的實(shí)時(shí)環(huán)境也由它構(gòu)成。汽車(chē)各動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況就是由軟件來(lái)進(jìn)行模擬的。軟件所具備的圖形化的用戶(hù)界面，使得有關(guān)模型測(cè)試和定義，都很方便。硬件，軟件雙管齊下，提高了半實(shí)物仿真測(cè)試法的科學(xué)技術(shù)性，為汽車(chē)電子電器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)測(cè)試提供了有效的保障。

此外，大量的測(cè)試工作會(huì)被轉(zhuǎn)移到微機(jī)上進(jìn)行，原有的實(shí)驗(yàn)操作方法和操作環(huán)境保持不變，系統(tǒng)的開(kāi)放性和真實(shí)性保證了測(cè)試效果接近或等價(jià)于真實(shí)效果，這就是半實(shí)物仿真測(cè)試的最大優(yōu)勢(shì)。

二、汽車(chē)電子電器系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

半實(shí)物仿真測(cè)試所需要的平臺(tái)就是除了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱本體以外的其余所有汽車(chē)電子電器零件的所有集合體，共同置于鋁合金車(chē)架上。半實(shí)物仿真測(cè)試就是在這個(gè)平臺(tái)上所進(jìn)行的。電子電器系統(tǒng)集成測(cè)試包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、故障回放測(cè)試、診斷測(cè)試和電磁兼容測(cè)試五大塊。

功能測(cè)試持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，從試制造車(chē)前一直持續(xù)到車(chē)輛上市階段。主要包括整車(chē)級(jí)集成功能測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)集成功能測(cè)試、借口測(cè)試、誤用測(cè)試、用戶(hù)感知測(cè)試等，功能測(cè)試中所包含的各項(xiàng)測(cè)試最為豐富，復(fù)雜，也最為重要。在汽車(chē)電子電器系統(tǒng)中占據(jù)著很大的比重。

性能測(cè)試包含整車(chē)靜態(tài)電流測(cè)試、整車(chē)待命狀態(tài)電流測(cè)試、電氣回路電流及電壓降測(cè)試、整車(chē)接地性能測(cè)試及接地點(diǎn)移除造成電氣功能紊亂確認(rèn)測(cè)試、保險(xiǎn)絲熔斷性能測(cè)試及保險(xiǎn)絲缺失造成電氣功能失效確認(rèn)測(cè)試和整車(chē)電壓相關(guān)的功能測(cè)試。

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試可與功能測(cè)試同步進(jìn)行，包括物理層測(cè)試、通信層測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)管理測(cè)試，從而認(rèn)證整車(chē)網(wǎng)絡(luò)。

故障回放測(cè)試對(duì)車(chē)輛試驗(yàn)中遇到的一些電子電器系統(tǒng)故障，在集成測(cè)試平臺(tái)的實(shí)時(shí)仿真的汽車(chē)虛擬環(huán)境下，可以很方便地進(jìn)行模擬，通過(guò)故障回放來(lái)尋找問(wèn)題的根本原因，尋找解決方案。診斷測(cè)試包括系統(tǒng)參數(shù)配置、軟件刷新、傳輸層測(cè)試、服務(wù)層測(cè)試、IO控制測(cè)試和DTC測(cè)試。電磁兼容測(cè)試是在試制造車(chē)階段對(duì)工程車(chē)進(jìn)行實(shí)車(chē)測(cè)試。

三、詳解半實(shí)物仿真測(cè)試法

現(xiàn)在汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈為吸引消費(fèi)者的關(guān)注，某些車(chē)的開(kāi)發(fā)者都利用電子電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)刺激消費(fèi)。汽車(chē)最為重要的是安全性能，縮短新車(chē)上市的準(zhǔn)備時(shí)間，增加汽車(chē)測(cè)試的周期以及節(jié)約汽車(chē)研發(fā)成本的一系列需求，促進(jìn)了半實(shí)物仿真測(cè)試法的發(fā)展。電子電器系統(tǒng)半實(shí)物仿真模型主要包括環(huán)境模型和變速箱模型。由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、噴油時(shí)間和點(diǎn)火正時(shí)時(shí)刻所決定，因此由試驗(yàn)所得的轉(zhuǎn)速、扭距和效率特性就組成汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)模型。

按照油門(mén)開(kāi)度、車(chē)速和當(dāng)前檔位等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，由此可建立換擋變速箱模型。通過(guò)計(jì)算當(dāng)前的行駛阻力和車(chē)速，可給出車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型。建立起車(chē)型的仿真模型，再建立起電子電器系統(tǒng)仿真測(cè)試界面，在微機(jī)上就可以進(jìn)行該車(chē)型的電子電器系統(tǒng)仿真測(cè)試。目前越來(lái)越多的汽車(chē)設(shè)計(jì)師，工程師所采用的就是這種方法，這種方法可以最大程度的模仿汽車(chē)電子電器系統(tǒng)在實(shí)際中所出現(xiàn)的狀況，可以最大程度的提高汽車(chē)的安全性能，保障消費(fèi)者的安全。半實(shí)物仿真測(cè)試法的出現(xiàn)大大降低了汽車(chē)開(kāi)發(fā)者的成本，縮短了對(duì)汽車(chē)電子電器系統(tǒng)的測(cè)試周期，更是對(duì)汽車(chē)的安全性能有所保障，越來(lái)越受到各工程師，設(shè)計(jì)師的青睞。

四、總結(jié)

汽車(chē)電子電器系統(tǒng)半實(shí)物仿真測(cè)試最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)實(shí)際的汽車(chē)環(huán)境進(jìn)行模擬，而不用對(duì)汽車(chē)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，這樣做既能保障安全不會(huì)使其產(chǎn)生危險(xiǎn)，又可以模擬在真實(shí)世界中不能實(shí)現(xiàn)的特殊情形。汽車(chē)電子電器系統(tǒng)可以模擬在極端條件下的運(yùn)行情況，不倫是酷暑還是嚴(yán)冬，不倫下雨，下雪天濕滑的路面，還是結(jié)冰的湖面都可以模擬。通過(guò)模擬這些極端情況可以幫助找出汽車(chē)電子電器系統(tǒng)中的不足，即使它們不會(huì)在正常情況下，只會(huì)在特定情況下發(fā)生。這樣未雨綢繆，就可以把危險(xiǎn)降到最低。

運(yùn)用半實(shí)物仿真測(cè)試法可以在汽車(chē)電子電器系統(tǒng)未準(zhǔn)備好的條件下對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，使得測(cè)試成為開(kāi)發(fā)流程的一個(gè)有效組成部分。該方法還可以幫助在有充分證據(jù)的條件下對(duì)特殊的汽車(chē)電子電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)替代方案做出早期決策，這樣汽車(chē)電子電器系統(tǒng)在將來(lái)客戶(hù)的應(yīng)用環(huán)境中就能有效運(yùn)行。

綜上所述，汽車(chē)電子電器系統(tǒng)半實(shí)物仿真測(cè)試功能強(qiáng)大，不僅能通過(guò)縮短開(kāi)發(fā)周期加快了整車(chē)上市時(shí)間，減少了汽車(chē)工人以及技術(shù)人員的人數(shù)，還由于測(cè)試期間無(wú)需使用實(shí)際硬件而降低了設(shè)備成本以及相關(guān)的維護(hù)成本，省時(shí)省力，是目前汽車(chē)電子電器系統(tǒng)最為適合的測(cè)試方法。

參考文獻(xiàn)

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