胡丕杰 韓保倉 吳強(qiáng)

(三一車身有限公司研究院電氣所,湖南長(zhǎng)沙 410100)

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究

胡丕杰 韓保倉 吳強(qiáng)

(三一車身有限公司研究院電氣所,湖南長(zhǎng)沙 410100)

汽車行業(yè)的發(fā)展,使得汽車技術(shù)對(duì)電子電器硬件的要求越來越高。本文主要研究汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用。借助仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子電器件的實(shí)時(shí)接口。

電子電器硬件 仿真實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)

隨著電子電器硬件在汽車行業(yè)中廣泛的應(yīng)用,電子電器硬件使得汽車朝著更安全和更舒適的方向發(fā)展。但是,在汽車電子電器硬件發(fā)展日益復(fù)雜的過程中,電子電器硬件的設(shè)計(jì)和測(cè)試對(duì)后期的應(yīng)用至為重要。現(xiàn)今,設(shè)計(jì)電子電器硬件的時(shí)間更久、成本更高。使得電子電器硬件大部分依賴于測(cè)的試成功。而隨著電子電器硬件復(fù)雜程度的提升,使得全面高效的測(cè)試對(duì)整個(gè)電子電器硬件的應(yīng)用比以往更為重要。電子電器檢測(cè)時(shí)能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,可以最大可能的降低生產(chǎn)成本?？梢?無論電子電器件發(fā)展在哪個(gè)階段,對(duì)電子電器硬件的測(cè)試都是不可或缺的一步操作[1]。同時(shí),若能夠?qū)⑵嚫饔行Р考掀饋磉\(yùn)行于仿真試驗(yàn)中,系統(tǒng)中的錯(cuò)誤就更容易的暴露出來。在現(xiàn)今科技不斷發(fā)展的時(shí)候,問題發(fā)現(xiàn)的越早,對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的影響就更小。因此,為確保設(shè)計(jì)的可靠性,需要增加測(cè)試的有效性。本文就汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方案始終以“軟”代“硬”、“虛”與“實(shí)”的設(shè)計(jì)理念。在強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)效益性和實(shí)用性的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)最大限度的創(chuàng)建一個(gè)仿真的實(shí)驗(yàn)室。仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案通過試驗(yàn)臺(tái)的虛擬化,將測(cè)試工作在微機(jī)上進(jìn)行操作。但是,微機(jī)上原有的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境應(yīng)當(dāng)保持不變,使得仿真環(huán)境更具真實(shí)性和開放性。在虛擬環(huán)境下,測(cè)試工程師還能夠根據(jù)仿真環(huán)境完成一系列的預(yù)定測(cè)試目標(biāo),使得虛擬的實(shí)驗(yàn)操作能夠取得與真實(shí)環(huán)境操作相同的結(jié)果。

1.1 軟件平臺(tái)

采用MATLAB/Simulink和dSPACEControlDesk作為該仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的操作[2]。由于MATLAB/Simulink能夠?yàn)槠噭?dòng)力系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),同時(shí)其非常適合數(shù)據(jù)分析和數(shù)值計(jì)算,使得MATLAB/Simulink作為反震動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、建模、分析的交互平臺(tái)。dSPACE的實(shí)驗(yàn)工具軟件以ControlDesk為主,因?yàn)镃ontrolDesk能夠?qū)φ麄€(gè)實(shí)驗(yàn)的操作進(jìn)行管理,實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下圖形的實(shí)際管理和應(yīng)用。在測(cè)試的過程中提供虛擬儀表,使得實(shí)驗(yàn)中各個(gè)參數(shù)和變量能夠進(jìn)行規(guī)劃和管理,促進(jìn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的自動(dòng)化管理。減小實(shí)驗(yàn)操作中一些人為因素造成的誤差。

1.2 硬件平臺(tái)

圖1 MATLAB/Simulink仿真模型

在硬件平臺(tái)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中采用PC機(jī)作為其硬件平臺(tái)。在硬件平臺(tái)操作中,dSPACE Simulink能夠?qū)崿F(xiàn)硬件系統(tǒng)各個(gè)硬件的對(duì)接。dSPACE Simulink開始是由德國(guó)dSPACE公司為dSPACE Simulink的控制系統(tǒng)能夠在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試操作而研發(fā)的。該技術(shù)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了dSPACE Simulink與MATLAB/Simulink的無縫對(duì)接。dSPACE Simulink在與汽車電子器件實(shí)時(shí)對(duì)接時(shí),其基本操作原理是根據(jù)角度信號(hào)的處理,實(shí)現(xiàn)信號(hào)對(duì)接、模擬信號(hào)以及模擬信號(hào)的輸入等。汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用操作,實(shí)際上是根據(jù)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行操作的。在操作的過程中采用MATLAB/Simulink可以建立相應(yīng)的平衡方程式,使得汽車各部件能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)操作[3]。環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要是根據(jù)汽車各部件集合操作實(shí)現(xiàn)測(cè)試工作,使得在仿真環(huán)境下及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,減少在實(shí)際操作中因錯(cuò)誤而引發(fā)的損失。

2 數(shù)學(xué)模型

在實(shí)際的操作中,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要是根據(jù)環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)的組成數(shù)據(jù)而得出的。其中主要包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及效率等數(shù)據(jù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)主要由點(diǎn)火正時(shí)、節(jié)氣門開度以及噴油時(shí)間所決定。發(fā)動(dòng)機(jī)中的液力變矩器則是根據(jù)它所特有的性質(zhì)之所決定。在仿真實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)當(dāng)要充分考慮各種能夠影響變速器的因素,確保汽車在實(shí)際運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)換擋。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬操作具有多樣性,能夠影響其實(shí)際操作的因素具有多種。在模擬實(shí)驗(yàn)中,車輛的動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn)主要是用計(jì)算汽車行駛的阻力和速度。采用MATLAB /Simulink建立的仿真實(shí)驗(yàn)圖形如圖1。

3 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由虛擬的整車模型與實(shí)時(shí)汽車,進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建。通過仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建能夠測(cè)試出電子電器硬件的整個(gè)操作過程以及相應(yīng)的可行性。仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建主要是通過dSPACE RTI實(shí)現(xiàn)了模擬與實(shí)時(shí)環(huán)境下汽車的對(duì)接,使得模擬操作不脫離實(shí)際的汽車構(gòu)造[4]。在仿真實(shí)驗(yàn)構(gòu)建中主要由MATLAB/Simulink建立整個(gè)汽車的模型。構(gòu)成一個(gè)完整的汽車電子電器硬件系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)中,相關(guān)的操作技術(shù)員應(yīng)當(dāng)在操作中做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作操作前還應(yīng)作相應(yīng)的測(cè)試,確保整個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)操作的可靠性。例如,通過點(diǎn)火開關(guān)啟動(dòng)汽車,應(yīng)當(dāng)在加油門內(nèi)是發(fā)動(dòng)機(jī)能夠快速的上升,車輛保持掛檔前行。當(dāng)車速達(dá)到一定狀態(tài)時(shí)車門能夠自動(dòng)鎖上,啟用刮水器,前照燈打開等一些列的電子電器硬件的功能,使得仿真實(shí)驗(yàn)跟真實(shí)環(huán)境操作一樣。在仿真環(huán)境下,可以適當(dāng)引用極端環(huán)境來測(cè)試該環(huán)境下可能會(huì)產(chǎn)生的危險(xiǎn)情況。汽車在仿真環(huán)境下的相關(guān)操作,都能夠在微機(jī)上可以實(shí)現(xiàn),使得仿真環(huán)境與真實(shí)環(huán)境更加接近于真實(shí)環(huán)境。

5 結(jié)語

筆者根據(jù)汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)操作可以看出,汽車電子電器硬件對(duì)于電子系統(tǒng)的開發(fā)和測(cè)試都具有至為重要的作用。在實(shí)際中能夠進(jìn)行相應(yīng)的操作可以確保汽車運(yùn)行的安全與錯(cuò)誤的減少。保障汽車的安全行駛。

[1]余志生.汽車?yán)碚?第3版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2]Susanne K觟hl,Dirk Jegminat.How to Do Hardware -in-the-Loop Simulation Right[J].SAE Paper,2010,10(1)：1657.

[3]付暢,過學(xué)迅,胡朝峰,等.金屬帶式CVT電控單元硬件在環(huán)仿真研究[J].汽車工程,2012,10(3)：255-259.

[4]SHOJI Inagaki,IKOU Kshiro,MASAKI Yamamoto.Analysis on vehicle stability in critical cornering usingphase-plane method[J].SAE Paper,2012,3(8)：411-419.