符晓芬

摘 要：汽车的开发生产过程中需要进行许多测试，采用实际部件则耗费巨大，且限于环境因素，不能有效测试极端条件下的各种性能。半实物仿真测试利用计算机模拟，建立仿真模型来测试汽车电子电器系统的各项功能。本文即讨论它的实际应用。

关键词：汽车电子电器；半实物仿真测试；应用研究

在科技和生活水平都不断提高的今天，汽车在人们生活中的位置越来越重要。作为一种现代社会的标志，人们对汽车的要求也越来越高。不仅要求其舒适和安全，将目标放眼于正在放在目标的节能和环保。不仅考虑个人效益，如今更是考虑了社会效益。因此其电气系统越来越复杂。为适应现代工业对汽车检测的速度和准确度的要求，人们通常使用半实物仿真测试来测量对比汽车电子电器系统的可靠性。

一、半实物仿真测试系统概述

半实物仿真测试（Hardware-in-the-Loop Simulation）又叫硬件在回路仿真，即在汽车电子电器系统开发阶段，利用计算机和测试台架模拟汽车实际境况，实时监控和测试各种信号和数据，以全面、详细地测试汽车的电子电器，考察其在极限条件下的应用。这种方法不仅可以大大节约费用，还可以缩短开发测试周期，并且也增强系统设计的安全性及可靠性。因此为广大的测试工程师所普遍使用。

半实物仿真测试系统通常包括软件和硬件两部分。

硬件即dSPACE，实际的汽车执行器和传感器信号由其产生和接受，它连接了车辆的仿真环境和真实环境，汽车电子电器系统的实时环境就是由它构成，是为软件模型与测试系统的实时接口。

软件即MATLAB/Simulink，汽车各动力系统的运行状况就由它来进行模拟，由于其图形化的用户界面，有关模型测试和定义、人机交互等等方面都很方便。利用测试仿真模型，设置好各项参数后在虚拟的测试仿真环境中进行实时仿真测试，这就是半实物仿真测试。

由于大量测试工作被转移到微机上进行，原有的实验操作方法和操作环境保持不变，测试工程师通常可以获得在真实环境中一般的效果，系统的开放性和真实性保证了测试项目的完成，其效果接近或等价于真实。

二、汽车电子电器系统及测试内容汽车电子电器

将除了发动机和变速箱本体以外的其余所有汽车电子电器零件，如整车线束、执行器、传感器和电子控制单元等集合置于铝合金车架上，这个系统就是汽车电子电器系统平台，半实物仿真测试就在这个平台上进行。

测试内容：电子电器系统集成测试包括功能测试、性能测试、网络测试、诊断测试和电磁兼容测试五大块。

功能测试包括整车级集成功能测试、系统级集成功能测试、接口测试、误用滥用测试、用户感知测试、过压测试和故障处理测试等。这部分测试持续时间最长，从试制造车前一直持续到车辆上市阶段。

整车级集成功能测试关注的是系统性功能的实现，保证整车电气零件能够正常运行。

系统级集成功能测试关注的是系统设计的准确性和合理性，验证系统功能，使之符合工程师和用户的要求，提高产品质量。

接口测试包括硬件接口和软件接口，前者关注输入输出的匹配，后者则关注信号的交互，保证跨系统的各接口间的电路匹配、软硬件信号的同步，信号的定义一致，保证系统信号准确稳定地传输。

误用滥用测试包含误用和滥用，前者指不正常的或不正确的操作，后者对某项功能或某个系统的频繁过度使用，它确保非正常操作时能给出必要的警示，同时不影响驾驶员安全，而且在操作恢复后功能能正常使用。

用户感知测试考察用户感知的满意度，用以衡量车辆设计的是否成功。

过压测试考察系统在高负荷运行环境等情况下能够正常工作，测试产品的过压承受力。

故障处理测试则在于寻找导致系统发生失效的原因，时进行反复测试，减少失效模式给用户带来的不便和困扰。

性能测试包含整车静态电流测试、整车待命状态电流测试、电气回路电流及电压降测试、整车接地性能测试及接地点移除造成电气功能紊乱确认测试、保险丝熔断性能测试及保险丝缺失造成电气功能失效确认测试和整车电压相关的功能测试。

网络测试可与功能测试可同步进行，包括物理层测试、通信层测试和网络管理测试，从而认证整车网络。

诊断测试包括系统参数配置、软件刷新、I/O控制测试、DTC测试、传输层测试和服务层测试。

电磁兼容测试是在试制造车阶段对工程车进行实车测试，分为EMI测试和EMS测试。

三、应用实例

以Roewe某款车型为例，其电子电器系统半实物仿真模型主要包括环境模型、车辆动力学模型、带涡轮增压的汽油发动机模型、液力变矩器模型和变速箱模型。由于汽油发动机的工作点由节气门开度、喷油时间和点火正时时刻所决定，因此由试验所得的转速、扭矩和效率特性MAP曲轴就组成汽车发动机模型。通过充分考虑液力变矩器锁止、打滑和分离，可根据特性曲线给出液力变矩器模型。

按照油门开度、车速和当前挡位等参数进行计算，考虑经济换挡、动力换挡和雪地换挡三种模式，由此可建立换挡变速箱模型主。通过计算当前的行驶阻力和车速，可给出车辆动力学模型。利用MATLAB/Simulink就可以建立Roewe某款车型的仿真模型，再用ControlDesk建立电子电器系统仿真测试界面，在微机上就可以进行该车型的电子电器系统仿真测试。该测试包括电子电器系统物理集成测试、车载诊断功能测试、车载网络测试、系统功能测试、整车电气性能测试和故障回放。

四、结论

半实物仿真平台的优点在于模拟实际的汽车环境而没有副作用，不受时间、地点和环境因素的影响，可以任意模拟极端条件测试汽车电子电器系统，找出其不足。且此方法可在汽车电子电器系统未完成的情况下单独测试子系统，有效提高开发流程的效果。它观念强大，不仅缩短开发周期，还降低了设备以及相关的维护成本，具有很强的实用性和经济性。

参考文献：

[1] 胡朝峰，张海涛，郝飞等.半实物仿真测试在汽车电子电器系统中的应用[J].北京汽车，2010（4）.

[2] 胡朝峰.汽车电子电器硬件在环仿真实验系统的研究[J].汽车电器，2010（6）.