汽車電子電器系統中半實物仿真測試的應用

王斌

[摘 要]隨著社會的快速發展，科學技術和經濟水平的不斷提高，汽車在人們的日常生活中發揮著越來越重要的作用，為人類的出行提供方便快捷的服務。特別是汽車電子電器的廣泛應用使得現代的汽車更加安全、節能和環保，但另一方面汽車電子電器系統的開發和測試更加復雜。所需的開發周期更長，成本更高。半實物仿真測試法就是將大量的實車測試工作變為半實物仿真測試，大大節約了開發成本，縮短了開發周期，并且在汽車安全性能上還有所保障。

[關鍵詞]汽車電子電器系統；半實物仿真；測試應用。

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0395-01

日新月異的現代化技術使得汽車為人們提供的服務越來越人性化，電子電器系統在這一方面的作用更為突出，它的便捷體現在方方面面。另一方面，汽車電子電器系統日趨復雜，出于對消費者安全的考慮，電子電器系統集成設計和測試是至關重要的。為了確保電子電器系統設計的可靠度，增加測試的難度和周期在所難免，但新車上市的緊迫感又使得設計周期變得越來越短。目前，這個矛盾得以解決的最有效辦法，就是采取半實物仿真測試法將更多的道路實驗和實車測試工作放到實驗室進行，既解決了對汽車測試周期長的問題又節約了一定的成本。

一、半實物仿真系統測試概述

半實物仿真測試就是在汽車電子電器系統研發期間，利用計算機和測試臺架用來模擬汽車實際情況，實時監控和測試汽車的各種數據和信號，以及考察其在極限條件下的應用情況。分析和仿真各種動態系統的交互環境，很適合數值計算、數據分析，它為汽車動力系統仿真提供了可靠穩定的基礎。

電子電器系統復雜度的提高使得全面而高效的汽車電子集成測試變得比以往任何時候都更加重要。測試可以發現并改正缺陷，將各個子系統集成起來進行測試更能暴露出系統的設計缺陷，這種方法既可以縮短開發測試周期，縮短新車上市的時間，又能大大節約成本，更重要的是增強系統設計的安全性，可靠性。

半實物仿真測試系統通常由軟件和硬件兩部分組成。

實際的汽車執行器和傳感器信號都由其硬件產生和接受，同時可以連接車輛的仿真環境和真實環境，汽車電子電器系統的實時環境也由它構成。汽車各動力系統的運行狀況就是由軟件來進行模擬的。軟件所具備的圖形化的用戶界面，使得有關模型測試和定義，都很方便。硬件，軟件雙管齊下，提高了半實物仿真測試法的科學技術性，為汽車電子電器系統的開發測試提供了有效的保障。

此外，大量的測試工作會被轉移到微機上進行，原有的實驗操作方法和操作環境保持不變，系統的開放性和真實性保證了測試效果接近或等價于真實效果，這就是半實物仿真測試的最大優勢。

二、汽車電子電器系統測試內容

半實物仿真測試所需要的平臺就是除了發動機和變速箱本體以外的其余所有汽車電子電器零件的所有集合體，共同置于鋁合金車架上。半實物仿真測試就是在這個平臺上所進行的。電子電器系統集成測試包括功能測試、性能測試、網絡測試、故障回放測試、診斷測試和電磁兼容測試五大塊。

功能測試持續時間最長，從試制造車前一直持續到車輛上市階段。主要包括整車級集成功能測試、系統級集成功能測試、借口測試、誤用測試、用戶感知測試等，功能測試中所包含的各項測試最為豐富，復雜，也最為重要。在汽車電子電器系統中占據著很大的比重。

性能測試包含整車靜態電流測試、整車待命狀態電流測試、電氣回路電流及電壓降測試、整車接地性能測試及接地點移除造成電氣功能紊亂確認測試、保險絲熔斷性能測試及保險絲缺失造成電氣功能失效確認測試和整車電壓相關的功能測試。

網絡測試可與功能測試同步進行，包括物理層測試、通信層測試和網絡管理測試，從而認證整車網絡。

故障回放測試對車輛試驗中遇到的一些電子電器系統故障，在集成測試平臺的實時仿真的汽車虛擬環境下，可以很方便地進行模擬，通過故障回放來尋找問題的根本原因，尋找解決方案。診斷測試包括系統參數配置、軟件刷新、傳輸層測試、服務層測試、IO控制測試和DTC測試。電磁兼容測試是在試制造車階段對工程車進行實車測試。

三、詳解半實物仿真測試法

現在汽車市場競爭激烈為吸引消費者的關注，某些車的開發者都利用電子電器系統的設計來刺激消費。汽車最為重要的是安全性能，縮短新車上市的準備時間，增加汽車測試的周期以及節約汽車研發成本的一系列需求，促進了半實物仿真測試法的發展。電子電器系統半實物仿真模型主要包括環境模型和變速箱模型。由于汽油發動機的工作點由節氣門開度、噴油時間和點火正時時刻所決定，因此由試驗所得的轉速、扭距和效率特性就組成汽車發動機模型。

按照油門開度、車速和當前檔位等參數進行計算，由此可建立換擋變速箱模型。通過計算當前的行駛阻力和車速，可給出車輛動力學模型。建立起車型的仿真模型，再建立起電子電器系統仿真測試界面，在微機上就可以進行該車型的電子電器系統仿真測試。目前越來越多的汽車設計師，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電子電器系統在實際中所出現的狀況，可以最大程度的提高汽車的安全性能，保障消費者的安全。半實物仿真測試法的出現大大降低了汽車開發者的成本，縮短了對汽車電子電器系統的測試周期，更是對汽車的安全性能有所保障，越來越受到各工程師，設計師的青睞。

四、總結

汽車電子電器系統半實物仿真測試最顯著的優點是可以對實際的汽車環境進行模擬，而不用對汽車進行實際檢測，這樣做既能保障安全不會使其產生危險，又可以模擬在真實世界中不能實現的特殊情形。汽車電子電器系統可以模擬在極端條件下的運行情況，不倫是酷暑還是嚴冬，不倫下雨，下雪天濕滑的路面，還是結冰的湖面都可以模擬。通過模擬這些極端情況可以幫助找出汽車電子電器系統中的不足，即使它們不會在正常情況下，只會在特定情況下發生。這樣未雨綢繆，就可以把危險降到最低。

運用半實物仿真測試法可以在汽車電子電器系統未準備好的條件下對單個子系統進行測試，使得測試成為開發流程的一個有效組成部分。該方法還可以幫助在有充分證據的條件下對特殊的汽車電子電器系統設計替代方案做出早期決策，這樣汽車電子電器系統在將來客戶的應用環境中就能有效運行。

綜上所述，汽車電子電器系統半實物仿真測試功能強大，不僅能通過縮短開發周期加快了整車上市時間，減少了汽車工人以及技術人員的人數，還由于測試期間無需使用實際硬件而降低了設備成本以及相關的維護成本，省時省力，是目前汽車電子電器系統最為適合的測試方法。

參考文獻

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