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

曹和平 鄢兵艷 江西洪州職業(yè)學(xué)院

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

曹和平 鄢兵艷 江西洪州職業(yè)學(xué)院

現(xiàn)在的汽車讓駕駛者享受著便捷的超控、更加輕松地駕駛。這主要得益于汽車電子電器硬件變得更加智能。但是汽車電子電器的智能化發(fā)展，讓汽車的控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，讓全面進(jìn)行各方面的測試變得更為重要。利用環(huán)仿真實(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)汽車電子電器進(jìn)行檢測是一項(xiàng)值得深入研究的課題。

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

隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術(shù)水平的提升，汽車電子電器技術(shù)讓汽車的很多功能實(shí)現(xiàn)智能化的集成操控。但是功能的集成讓汽車電子電器變得種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在這種情況下，利用環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)汽車電子電器進(jìn)行檢測越來越受到汽車廠家的重視和歡迎。

1 環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)勢

第一，在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)汽車電子電器硬件進(jìn)行測試，不僅能夠模擬汽車實(shí)際使用中，電子電器硬件的各項(xiàng)指標(biāo)，而且能夠制定不同的仿真條件，得到在特殊環(huán)境、極限工作狀態(tài)、緊急情況下電子電器的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)方式，以及評(píng)價(jià)電子電器的工作狀態(tài)，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，為汽車電子電器的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)資料，能夠有效提高汽車電子電器的開發(fā)質(zhì)量和效率。

第二，汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)思路是，讓系統(tǒng)的軟件和硬件更好結(jié)合，讓虛擬技術(shù)與現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好結(jié)合，突出系統(tǒng)的實(shí)用功能，提高系統(tǒng)的質(zhì)量和效益。主要是通過最大限度地模擬真實(shí)操控環(huán)境，把過去需要在實(shí)地進(jìn)行的試驗(yàn)搬到虛擬實(shí)驗(yàn)中，利用電腦演算電子電器在不同條件的狀態(tài)。在這種虛擬狀態(tài)下，測試人員能夠和在真實(shí)環(huán)境下一樣進(jìn)行各種項(xiàng)目的檢測，還能模擬在真實(shí)狀態(tài)下消耗成本太大、對(duì)人員安全有影響的項(xiàng)目。

第三，環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)帶來的主要好處有，能夠大量減少車輛在道路試驗(yàn)和整車測試的時(shí)間，節(jié)約投入資金。能夠在電子電器發(fā)生問題的第一時(shí)間，掌握發(fā)生的條件和控制的因素，從而在設(shè)計(jì)階段就解決這些問題。能夠在沒有原型機(jī)的情況下，通過測試找出設(shè)計(jì)缺陷；而且這種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)適用于所有車型，不需要專車專用；利用電腦進(jìn)行操作，人機(jī)互動(dòng)良好，操作簡單。

2 汽車電子電器在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)組成

第一，目前，在汽車電子電器環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中主要采用的是由美國一家公司出品的軟件，名為矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATLAB）。這款數(shù)學(xué)軟件，具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力，能夠進(jìn)行矩陣計(jì)算、函數(shù)運(yùn)算和圖形數(shù)據(jù)處理，能為汽車電子電器的仿真提供穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)。另外一款軟件也是由美國研發(fā)，稱為數(shù)字空間（DSPACE）。這款軟件主要是運(yùn)用在汽車電子電器的仿真模型、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等的管理和存儲(chǔ)中。軟件具有強(qiáng)大的檢索功能，簡潔的操作界面，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理和使用都十分便捷。

第二，汽車電子電器在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的硬件主要是一套基于實(shí)時(shí)控制狀態(tài)下研制的數(shù)據(jù)硬件接口。硬件接口在與矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件進(jìn)行連接后，能夠通過軟件來代替?zhèn)鲗?dǎo)汽車電子電器在正常行駛中的各種數(shù)據(jù)模型。每種數(shù)據(jù)模型都代表一種汽車的工況，對(duì)汽車的主要數(shù)據(jù)，如起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車輪等都有一整套的數(shù)據(jù)庫。硬件接口在將這些數(shù)據(jù)模型輸入到電子電器上后，又將電子電器在不同模型狀態(tài)下的反映采集傳輸回軟件，電腦在計(jì)算后給出一個(gè)控制變量，就會(huì)帶來電子電器的下一步操作。

第三，環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在具體構(gòu)建中，從裝有環(huán)境仿真模型軟件的電腦上接出硬件接口，主要控制汽車6個(gè)方面的主要情況，一是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制，主要控制加油踏板、剎車踏板、節(jié)氣門、電磁閥、點(diǎn)火線圈、發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、發(fā)電機(jī)情況等。二是對(duì)ABS的控制，主要是控制四個(gè)車輪。三是對(duì)TCU的控制，主要是變速箱檔位、換擋停止電磁閥、變速器油溫等。四是控制汽車空調(diào)，主要是蒸發(fā)器、冷卻水溫等。五是其他控制，比如點(diǎn)火鑰匙、手剎、機(jī)油壓力等等汽車電子系統(tǒng)中的負(fù)載控制元件。

第四，在環(huán)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)中，測試人員就象是在對(duì)一輛真實(shí)存在的汽車進(jìn)行檢測。當(dāng)電腦控制汽車打火啟動(dòng)后，控制加油踏板，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)提高轉(zhuǎn)速。在車速達(dá)到每小時(shí)20公里以上時(shí)，車鎖會(huì)自動(dòng)落下。這些過程都和人們真實(shí)駕駛時(shí)一模一樣。環(huán)仿真系統(tǒng)的另外一個(gè)特點(diǎn)就是，能夠模擬平時(shí)難得遇到的極端情況。比如車輛以最高時(shí)速運(yùn)行時(shí)發(fā)生碰撞，汽車電子電器會(huì)產(chǎn)生什么動(dòng)作、發(fā)生什么變化。這些在真實(shí)情況下無法掌握的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，都能通過硬件采集傳輸給軟件系統(tǒng)。這樣測試人員就可以通過多種參數(shù)下、環(huán)境下電子電器的變化，來測試特殊使用狀態(tài)時(shí)電子電器的穩(wěn)定性和可靠性。

環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)汽車電子電器硬件的測試，是一項(xiàng)既節(jié)約成本、提高工作效率，又能更好控制電子電器使用可靠性的系統(tǒng)，值得大規(guī)模推廣應(yīng)用于汽車企業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中。

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