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【摘要】本文首先分析了仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢，并介紹了SABER軟件對汽車電子設(shè)計做出的貢獻(xiàn)，最后具體分析了汽車電子設(shè)計中仿真技術(shù)的應(yīng)用，為汽車電子設(shè)計中仿真技術(shù)的應(yīng)用提供資料參考。

【關(guān)鍵詞】汽車電子設(shè)計仿真技術(shù)應(yīng)用

仿真技術(shù)是一門利用系統(tǒng)模型對實(shí)際或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)驗(yàn)證的技術(shù)，仿真技術(shù)綜合控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)，以計算機(jī)和專用設(shè)備為工具，能夠模擬汽車或飛機(jī)駕駛訓(xùn)練，在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代的汽車制造業(yè)，對電子設(shè)備依賴程度越來越大，隨著人們對汽車安全性能要求不斷提高，仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計中的應(yīng)用，縮短了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)周期，提高了汽車電子系統(tǒng)設(shè)計的安全系數(shù)，并幫助工程師在電子系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐之前發(fā)現(xiàn)問題，大大的提高了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)效率，推進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展。

1仿真技術(shù)概述

1．1仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

信息時代的來臨，汽車中應(yīng)用的電子設(shè)備越來越多。電子設(shè)備在汽車中的應(yīng)用，不僅提高了汽車的安全系數(shù)，還優(yōu)化了汽車的駕駛體驗(yàn)，推動了汽車行業(yè)的發(fā)展。但在汽車新產(chǎn)品研發(fā)時，卻由于汽車電子系統(tǒng)研發(fā)成本過高，限制了汽車行業(yè)的發(fā)展。仿真技術(shù)的出現(xiàn)，為汽車電子系統(tǒng)設(shè)計提供了強(qiáng)大的工具。利用仿真技術(shù)，工程師可以利用計算機(jī)和仿真軟件，來模擬汽車的運(yùn)行狀態(tài)，并在虛擬現(xiàn)實(shí)中對汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行仿真驗(yàn)證。這一研發(fā)模式，極大的縮短了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)周期，并降低了汽車電子系統(tǒng)研發(fā)的資金投入量。我國作為發(fā)展中國家，近年來汽車工業(yè)的飛速發(fā)展正是基于仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。隨著計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)在汽車研發(fā)和制造領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢更是與日凸顯，如何在汽車電子設(shè)計中應(yīng)用好仿真技術(shù)，已經(jīng)成為決定汽車制造企業(yè)研發(fā)能力的關(guān)鍵之一。

1．2SABER仿真軟件與汽車電子設(shè)計

SABER仿真軟件是美國Analogy公司于1987年推出的模擬機(jī)混合信號仿真軟件，該軟件能夠同時對模擬信號、事件驅(qū)動模擬信號、數(shù)字信號和模數(shù)混合信號設(shè)備進(jìn)行仿真，被廣泛應(yīng)用于電子學(xué)、電力電子學(xué)、電機(jī)工程、機(jī)械工程、水利、光學(xué)和控制系統(tǒng)等研發(fā)和數(shù)據(jù)采樣中。該系統(tǒng)在汽車電子設(shè)計中的應(yīng)用，代表著我國汽車電子設(shè)計技術(shù)進(jìn)入新的階段。SABER軟件能夠分析從SOC到大型系統(tǒng)之間的設(shè)計，并模擬數(shù)字電路及混合電路，通過仿真內(nèi)核的運(yùn)算和模擬，給出與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而幫助設(shè)計人員檢驗(yàn)設(shè)計方案。在現(xiàn)代汽車制造工業(yè)中，包括ABS防抱死系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)均能夠運(yùn)用SABER仿真軟件進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，幫助設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題。該系統(tǒng)目前已經(jīng)被很多西方汽車制造研發(fā)企業(yè)定位行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動了我國汽車制造業(yè)和世界汽車制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

2汽車電子設(shè)計中仿真技術(shù)的運(yùn)用

汽車電子設(shè)計中仿真技術(shù)的運(yùn)用，主要分為建立數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)原理仿真和仿真模型的檢驗(yàn)修改三個階段。通過在汽車電子設(shè)計中應(yīng)用仿真技術(shù)，有效的降低了汽車電子系統(tǒng)設(shè)計驗(yàn)證的資金投入，并提高了工程師的工作效率和質(zhì)量。

2．1建立數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型的建立，是運(yùn)用仿真系統(tǒng)設(shè)計和檢驗(yàn)汽車電子系統(tǒng)的第一步，也是最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的一步。計算機(jī)仿真軟件的根本運(yùn)行原理就是將實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)律轉(zhuǎn)為數(shù)學(xué)方式，即微分和差分方程來表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)對汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展檢驗(yàn)，在建立數(shù)學(xué)模型時，需要將系統(tǒng)原理圖中的所有部件及其運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化完成的數(shù)學(xué)模型綜合到一起，才能形成一組模擬仿真系統(tǒng)。因此，在建立數(shù)學(xué)模型中，零部件的數(shù)學(xué)建模質(zhì)量將直接影響到仿真系統(tǒng)的真實(shí)性，并決定了仿真系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果是否與系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行相似。為了提高數(shù)學(xué)模型的建立效率，工程師在建立一系列數(shù)學(xué)模型時，會對相似的元件歸類為同一種數(shù)學(xué)模型，這樣雖然會拉大仿真軟件與現(xiàn)實(shí)的差距，但卻能夠極大的縮短開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)開發(fā)成本的節(jié)約。

2．2系統(tǒng)原理的仿真

汽車電子設(shè)計中應(yīng)用仿真技術(shù)時，是采用計算機(jī)程序運(yùn)算，來模擬汽車電子系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)和零部件在工作中的電壓、電流、功率等參數(shù)變化，通過對這些參數(shù)變化的波形分析，來找到實(shí)際試驗(yàn)與模擬仿真質(zhì)檢單額區(qū)別，從而發(fā)現(xiàn)涉及疏漏或問題，對電子系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)施改進(jìn)措施。在汽車電子系統(tǒng)設(shè)計中，仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對雙電壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、起動機(jī)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及雙電壓42V系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證。汽車的雙電壓系統(tǒng)設(shè)計，將汽車的高電壓設(shè)備和低電壓設(shè)備區(qū)分開來，不僅是保證汽車安全性的關(guān)鍵，還是降低汽車能耗的重要技術(shù)。通過運(yùn)用仿真技術(shù)，能夠?qū)﹄p電壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性進(jìn)行驗(yàn)證，以確保汽車電子設(shè)計中雙電壓系統(tǒng)的安全性和可靠性。14V電壓系統(tǒng)主要用于各控制單元，該系統(tǒng)對波形有極高的要求。如果14V電壓系統(tǒng)存在問題，將其應(yīng)用于汽車時將會由于峰值電壓和電流產(chǎn)生的脈動，對蓄電池造成干擾，發(fā)生蓄電池電位波動性變化，導(dǎo)致其他控制系統(tǒng)的控制信號失靈，給汽車的行車安全帶來致命的威脅。運(yùn)用仿真軟件，能夠檢驗(yàn)14V系統(tǒng)對蓄電池干擾的影響度，確保其不會影響到控制系統(tǒng)的工作，避免由于電位波動導(dǎo)致控制系統(tǒng)失靈。起動機(jī)和發(fā)電機(jī)由于都具有相同的轉(zhuǎn)矩特性，所以可以設(shè)計一種設(shè)備集合這兩種機(jī)器的特點(diǎn)。如果設(shè)計成功，并投入大規(guī)模的生產(chǎn)中，則可以獲得的利益是難以想象的。這種將兩種設(shè)備集于一體的技術(shù)是科學(xué)家努力創(chuàng)新而創(chuàng)造出來的財富。這種系統(tǒng)可以讓發(fā)動機(jī)在很快的時間內(nèi)啟動，并且發(fā)動機(jī)啟動以后，切換到發(fā)電的模式，使汽車的重啟動更加容易。雙電壓系統(tǒng)中的42v供電系統(tǒng)，如果在設(shè)計中電子元件選擇錯誤，將會由于電壓隨轉(zhuǎn)速變化的提高，導(dǎo)致電子元器件被燒毀，帶來巨大的行車安全隱患。而采用模擬仿真技術(shù)，則能夠測試電子元器件的所需承受的電壓峰值，更加科學(xué)的進(jìn)行選擇，保證系統(tǒng)安全。

2．3仿真系統(tǒng)的檢驗(yàn)和修改

仿真系統(tǒng)只是運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)原理對汽車電子設(shè)計的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，其與實(shí)際試驗(yàn)還是有很大差距的。因此，在運(yùn)用SABER軟件中，需要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)對比，確定仿真結(jié)果與現(xiàn)實(shí)存在的差距，并在此基礎(chǔ)上對電子設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，以不斷提高汽車電子系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量，促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展。綜上所述，在現(xiàn)如今的汽車研發(fā)與制造中，運(yùn)用仿真技術(shù)對設(shè)計方案進(jìn)行檢驗(yàn)和修改，已經(jīng)成為汽車研發(fā)的必須技術(shù)之一。近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，這離不開我國汽車電子設(shè)計中仿真技術(shù)應(yīng)用的日漸成熟。相信隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，我國汽車研發(fā)和制造將會迎來新一輪的發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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作者：馬成林 單位：大連電子學(xué)校