汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)的研究

胡丕杰 韓保倉 吳強

(三一車身有限公司研究院電氣所,湖南長沙 410100)

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)的研究

胡丕杰 韓保倉 吳強

(三一車身有限公司研究院電氣所,湖南長沙 410100)

汽車行業(yè)的發(fā)展,使得汽車技術(shù)對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)仿真實驗系統(tǒng)的應(yīng)用。借助仿真實驗系統(tǒng)實現(xiàn)電子電器件的實時接口。

電子電器硬件 仿真實驗 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)計和測試對后期的應(yīng)用至為重要?，F(xiàn)今,設(shè)計電子電器硬件的時間更久、成本更高。使得電子電器硬件大部分依賴于測的試成功。而隨著電子電器硬件復(fù)雜程度的提升,使得全面高效的測試對整個電子電器硬件的應(yīng)用比以往更為重要。電子電器檢測時能夠及時的發(fā)現(xiàn)錯誤,可以最大可能的降低生產(chǎn)成本?？梢?無論電子電器件發(fā)展在哪個階段,對電子電器硬件的測試都是不可或缺的一步操作[1]。同時,若能夠?qū)⑵嚫饔行Р考掀饋磉\行于仿真試驗中,系統(tǒng)中的錯誤就更容易的暴露出來。在現(xiàn)今科技不斷發(fā)展的時候,問題發(fā)現(xiàn)的越早,對產(chǎn)品生產(chǎn)成本的影響就更小。因此,為確保設(shè)計的可靠性,需要增加測試的有效性。本文就汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 仿真實驗系統(tǒng)技術(shù)方案

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

1.1 軟件平臺

采用MATLAB/Simulink和dSPACEControlDesk作為該仿真實驗系統(tǒng)的軟件平臺進(jìn)行相應(yīng)的操作[2]。由于MATLAB/Simulink能夠為汽車動力系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定可靠的實驗基礎(chǔ),同時其非常適合數(shù)據(jù)分析和數(shù)值計算,使得MATLAB/Simulink作為反震動態(tài)系統(tǒng)、建模、分析的交互平臺。dSPACE的實驗工具軟件以ControlDesk為主,因為ControlDesk能夠?qū)φ麄€實驗的操作進(jìn)行管理,實現(xiàn)虛擬環(huán)境下圖形的實際管理和應(yīng)用。在測試的過程中提供虛擬儀表,使得實驗中各個參數(shù)和變量能夠進(jìn)行規(guī)劃和管理,促進(jìn)整個實驗操作的自動化管理。減小實驗操作中一些人為因素造成的誤差。

1.2 硬件平臺

圖1 MATLAB/Simulink仿真模型

在硬件平臺實驗進(jìn)行中采用PC機作為其硬件平臺。在硬件平臺操作中,dSPACE Simulink能夠?qū)崿F(xiàn)硬件系統(tǒng)各個硬件的對接。dSPACE Simulink開始是由德國dSPACE公司為dSPACE Simulink的控制系統(tǒng)能夠在真實環(huán)境下進(jìn)行測試操作而研發(fā)的。該技術(shù)的開發(fā)實現(xiàn)了dSPACE Simulink與MATLAB/Simulink的無縫對接。dSPACE Simulink在與汽車電子器件實時對接時,其基本操作原理是根據(jù)角度信號的處理,實現(xiàn)信號對接、模擬信號以及模擬信號的輸入等。汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用操作,實際上是根據(jù)汽車的動力系統(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)自動操作[3]。環(huán)仿真實驗系統(tǒng)主要是根據(jù)汽車各部件集合操作實現(xiàn)測試工作,使得在仿真環(huán)境下及時發(fā)現(xiàn)錯誤,減少在實際操作中因錯誤而引發(fā)的損失。

2 數(shù)學(xué)模型

在實際的操作中,汽車發(fā)動機主要是根據(jù)環(huán)仿真實驗中相應(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)動機的工作特點主要由點火正時、節(jié)氣門開度以及噴油時間所決定。發(fā)動機中的液力變矩器則是根據(jù)它所特有的性質(zhì)之所決定。在仿真實驗中,應(yīng)當(dāng)要充分考慮各種能夠影響變速器的因素,確保汽車在實際運行中實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)換擋。汽車發(fā)動機的模擬操作具有多樣性,能夠影響其實際操作的因素具有多種。在模擬實驗中,車輛的動力模擬實驗主要是用計算汽車行駛的阻力和速度。采用MATLAB /Simulink建立的仿真實驗圖形如圖1。

3 仿真實驗系統(tǒng)的構(gòu)建

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

4 仿真實驗

汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗中,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)的測試,確保整個仿真實驗操作的可靠性。例如,通過點火開關(guān)啟動汽車,應(yīng)當(dāng)在加油門內(nèi)是發(fā)動機能夠快速的上升,車輛保持掛檔前行。當(dāng)車速達(dá)到一定狀態(tài)時車門能夠自動鎖上,啟用刮水器,前照燈打開等一些列的電子電器硬件的功能,使得仿真實驗跟真實環(huán)境操作一樣。在仿真環(huán)境下,可以適當(dāng)引用極端環(huán)境來測試該環(huán)境下可能會產(chǎn)生的危險情況。汽車在仿真環(huán)境下的相關(guān)操作,都能夠在微機上可以實現(xiàn),使得仿真環(huán)境與真實環(huán)境更加接近于真實環(huán)境。

5 結(jié)語

筆者根據(jù)汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗中的相關(guān)操作可以看出,汽車電子電器硬件對于電子系統(tǒng)的開發(fā)和測試都具有至為重要的作用。在實際中能夠進(jìn)行相應(yīng)的操作可以確保汽車運行的安全與錯誤的減少。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.