近年来，随着国家对汽车行业的支持力度逐年增加，以及自主品牌汽车销量的突飞猛进，新车型及其子部件的研发能力以及研发周期越来越成为约束国内汽车行业发展的因素，也成为了是否具备“爆款”潜力的前提。当前的主流开发模式，主要基于著名的V模型，其开发流程为：定义开发目标→建立系统架构及规范→开发子系统规范→完成设计及样件开发→子系统试验验证→系统集成及验证→总成验收。按照开发目标的复杂程度，此开发流程会相应地增减部分环节，而开发周期也会发生变化。一般来说，对于一个全新的整车平台，不算上市场调研，项目立项准备以及其他非工程关键事项讨论耗时，从项目启动开始计算，到产品总成验收，36个月的开发周期已经是比较理想的状态了。而基于此平台开发的次生项目，因为开发工作量及开发风险的降低，其开发周期大多可以压缩到18～24个月。

在整车开发工作中，动力总成的工作量是最大也是最重要的。发动机作为整车中最核心的部件，开发优先级会早于项目开始，多在项目启动时，已经完成了台架试验，功能趋于稳定；而变速器总成，作为整车传动系统中最重要的一环，因为种种因素却成了当前整车开发工作最大的制约之一。

对于变速器总成而言，机车匹配的准确度决定了其开发是否满足整车需求。速比方案的选取和调整，能否实现项目立项之初设定的整车动力性和经济性指标；总成结构布置及参数设计，能否满足整车载荷谱下的耐久目标要求；换挡力的设定以及自动变速器的换挡控制，能否满足目标用户的舒适性要求；这些都是需要在变速器总成开发之初设定准确的开发目标，在总成开发过程中进行充分的验证，同时还要满足整车开发周期。传统的开发思路，通常采用软件仿真技术计算速比方案，“借鉴”或“沿用”技术完成变速器总成方案及样机制造，利用台架试验及整车搭载测试验证样箱成果[1]20。这样的思路存在两个缺点：首先是准确度不能得到保证，软件仿真结果会因为参数输入，软件类型以及仿真人员能力受到难以预测的偏差影响；其次是软件仿真结果，无法与试验结果进行很好的匹配对应，而且结果分析比对需要进行多重试验验证，对项目开发周期造成重大风险。

如果应用硬件在环技术在变速器总成开发项目上，硬件在环的准确度高，参数设置灵活以及开发周期短等特点能够很好的支持变速器总成开发。

“无障碍”一词最初由Accessibility(易访问性、可及性等)演变而来[13]。无障碍包括物理环境无障碍和信息无障碍两部分,其中信息无障碍是指“任何人无论健全人还是残疾人、无论年轻人还是老年人在任何情况下都能平等地、方便地、无障碍地获取信息、利用信息[14]”，是在信息的搜索获取、处理和传递等方面的无障碍。

1 硬件在环仿真平台测试方案

1.1 硬件在环仿真平台的背景及dSPACE系统简介

硬件在环技术初始起源于电子控制技术。原有开发流程中，在控制器软件模型开发成型后，为了验证和改进控制策略设计的全面性，在控制器和被控实物之间进行大量交互工况试验，以发现设计中的问题和不足[2]15；这个过程需要不断地反复测试，存在控制对象多，程序复杂的特点，同时因为实物测试过程中会存在一定危险性以及数据不可恢复的特点，导致了控制器的实际开发过程相对较长而且风险性大。硬件在环技术的提出就是解决这些问题的方案，既能达到检测改进的目的，又能保证安全，方便操作。

根据国家油耗法规要求，需要对现有某车型进行技术升级，以满足市场和法规要求，拟对开发新的变速器，选择新的速比方案来支持新车型开发。如果采用传统开发流程，预计从项目立项→整车动力学仿真模型建立→变速器速比方案选择→变速器样件制造→变速器整车搭载试验→变速器速比方案确定→变速器样件制造→变速器整车搭载试验→试验评价及总结→项目完成，一共需要18到24个月开发周期，其中从项目立项到变速器方案确定需要8个月。需要在法规要求期间，保证尽快完成项目，应用硬件在环技术在发动机测功台架上，进行速比优化及油耗测试。

项目测试过程中的参数定义设置按照表3。

在变速器开发中，将硬件在环仿真技术与发动机台架支持进行组合，可以进行变速器速比匹配开发、换挡性能分析以及变速器总成耐久试验等开发工作。本次采用的实时仿真系统是德国dSPACE公司开发的基于MATLAB/Simulink/RTW(美国MathWorks公司开发的用于算法开发、系统建模、离线仿真及代码生成的软件)的dSPACE实时仿真系统。它将控制器的开发、编程、测试集成在一个统一的环境下，从而可以加速与简化开发流程，快速实现控制参数的修改并尽早消除错误。该系统包括具有告诉计算能力的硬件系统等SPACE原型，输入输出接口库，以及试验/调试软件[3]20。

为了防止控制器开发初期过多的考虑硬件限制，dSPACE硬件性能要比实际的控制器功能强大的多，它将高性能的计算能力、扩展的输入输出借口、非常紧凑的结构、很宽的温度适应范围等特点结合起来。所以在本项目中应用dSPACE原型作为实时仿真机[3]20。

其中每项测试工况对应输出一个测试文件，测试文件中包含如上参数信息用于测试结果分析。

1.2 硬件在环台架搭载架构及测试方案

为了更直观地评价硬件在环仿真结果的表现，我们可以将软件仿真结果与整车测试结果对标如下。

  

图1 硬件在环台架搭载架构及测试方案

2 硬件在环技术应用于某车型手动变速器开发项目

硬件在环(英文简称：HIL- Hardware In the Loop)仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过输入输出接口与被测的控制器相连接，从而对被测的控制器进行全方面的、系统级别的测试。在系统测试时，控制器是真实的，其余部分能够采用真实存在的产品就用真实的，不能采用真实的产品，就采用实时的数字模型来模拟控制器的外部环境，进行整个系统的测试。在HIL仿真中，实际的控制器和用来代替真实环境或设备的仿真模型一起组成闭环测试系统，难以建立数学仿真模型的部件可以保留在闭环中[2]20。

2.1某车型手动变速器开发项目背景

某车型为公司重点车型，拟通过调整变速器速比，在保证整车动力性满足需求的情况下，降低整车NEDC油耗，从而提升车型的市场竞争力，增加产品的技术亮点。整车的基本参数输入状态如表1。

 

表1 整车基本参数输入状态

  

参数单位值整备质量kg940整车总重kg1315轴距m2340迎风面积m22．4风阻系数-0．4道路阻力系数-台架油耗测试用查表法-整车实地测试用滑行法发动机-3缸1．0L自然吸气发动机发动机特性-万有特性图…-…

动态雕塑自1950年代始，就在不断地拓宽动态的表现形式，其中也采用了一些当代的材料来制作，如 铝、塑料、霓虹等。随后，越来越多的艺术家聚焦在 以电脑产生的互动艺术上，传统的动态雕塑在60年代末70年代初开始失落。直到上世纪末，拉尔方索(Ralfonso)等动态雕塑艺术家将科技介入，使得与公众互动的动态雕塑重新具有完善的可能，并进入一个崭新时代(见图5）。

  

一档二档三档四档五档主减速比倒档方案13．8182．0561．280．9670．7574．1583．583方案23．4171．8951．280．9670．7573．553．583

2.2 项目测试流程及试验标准项目测试启动流程如图2所示。

  

图2 项目测试流程

项目测试内容：6个仿真及测试试验，分别为综合油耗(NEDC)、匀速油耗、排放、起步加速、超越加速、最高车速；动力性、经济性与排放性测试按照国标标准执行，参照表2。

 

表2 测试项目及标准依据

  

仿真测试工况标准依据整车级验证试验动力性试验起步连续换挡加速试验GB/T12543-2009最高挡加速试验GB/T12543-2009最高车速(小于等于220km/h)GB/T12544-1990最高车速(大于220km/h)GB/T12544-1990最低稳定车速GB/T12547-1990汽车爬坡试验GB/T12544-1990汽车牵引能力GB/T12537-1990经济性试验怠速油耗(AC开/AC关)企业标准等速油耗(乘用车)GB/T19233-2003等速油耗(商用车)GB/T19233-2003

1.3评价指标 根据生活功能能力评分量表分为满分100分。60分以上为轻度功能障碍,生活能够自理;60~41分为中度功能障碍,患者需要一定帮助;40~21分为重度功能障碍,依赖于他人;20分以下为残疾。

 

表3 项目测试过程中的参数设置

  

变量意义Time时间发动机扭矩FuelConsumption[g]累积油耗Trq＿Fric＿Clutch[Nm]离合器摩擦扭矩Gear档位v＿x＿Vehicle＿CoG[km|h]车速CurrentSegment仿真状态t＿local[s]仿真时间ManeuverTime[s]动作时间Pos＿x＿Vehicle＿CoorSys＿E[m]行驶距离Pos＿BrakePedal[%]刹车踏板Pos＿ClutchPedal[%]离合器踏板m＿dFulCnsmp＿fulinf瞬时油耗n＿Eng＿engctl发动机转速(控制)n＿Eng＿enginf发动机转速(实际)r＿Pedal＿engctl加速踏板(控制)r＿Pedal＿enginf加速踏板(实际)FB＿VAL瞬时油耗CO2/CO＿H/CO＿L/NO/NOX/THC尾气各组分排放值ALPHA油门位置SPEED转速TORQUE扭矩

随着经济全球化的不断发展，我国的韩国企业也逐渐增多。学校应充分利用这一优势资源，加强学校与企业之间的合作，使学生能够在韩语知识学习的过程中，进入到韩国企业进行参观与学习。学生在对韩国企业进行了解的过程中，能够与韩国文化与韩国语言进行直接接触，使学生能够真实体会到韩国文化以及韩国语言的魅力，从根本上使学生的韩语能力得到锻炼，提高其韩语水平。

（3）生产设备的采购的难易程度：生产设备易于采购，采购时间短，则生产设备的储备量就不用太多；反之，生产设备采购困难，采购时间长，则储备量就要相对多一些，采购量也就更高一些。

2.3 测试结果分析及比对

本次硬件在环台架搭载架构(见图1)，根据整车参数利用MATLAB/Simulink建立动力学仿真模型，然后将其导入到实时仿真硬件dSPACE平台内。dSPACE平台作为发动机台架设备的控制器进行运行，其中发动机总成作为真实存在的产品存在，发动机测功机台架一方面测量发动机的工作状态，另一方面作为整车负载施加载发动机上。仿真台架运行时，借助dSPACE平台强大的计算能力，根据试验输入(包括来自测功机平台的信号)实现输出与现实时间同步运行试验，并由发动机台架的瞬时动态测功机将计算结果动态加载到发动机上。发动机在动态载荷作用下会作为不同的响应，发动机的扭矩和转速会随之进行变化，这些变化都会被测功机实际检测到，并经过台架控制软件处理后，发挥实时仿真硬件平台，作为整车模型的输入参数，参与到下一个计算步长的整车动力学模型计算[5]20。这样就构成了给予发动机扭矩/转速的闭环控制流，实现基于发动机测功台架的HIL 车辆实时测试。

本次测试以两组变速器速比对于该车型动力性及经济性影响，作为应用实例进行对比分析。

  

速比方案1测试结果比对

  

速比方案2测试结果比对

根据如上测试结果比对，可以发现HIL测试的结果相对更加接近与整车道路测试结果；以整车道路测试结果作为基准，HIL测试结果的偏差控制在5%以内，软件仿真结果的偏差接近10%。同时根据试验结果，我们可以发现速比方案2油耗更加贴近整车需求。

3 硬件在环技术的发展前景

以上实例分析了如何利用硬件在环仿真技术来优化变速器速比，来满足整车开发需求。该项技术具备如下两个特点。

3.1 开发周期短

项目从开始立项到释放优化结果，包括了台架搭建和调试，以及试验工况运行和数据分析，一共需要三个月的开发时间。相比传统开发的八个月周期，有明显的缩短。

编诗者所承担的责任远超于一己之好，因编诗者地位的差别，读者在选择读本时自然会倾向于在诗坛上有重要地位的编者的选诗本，那么这些选本就超越了个人志趣而趋向社会影响，故而编诗者不能只考虑个人爱好而罔顾社会责任。要“审其宗旨，复观其体裁，徐讽其音节，未尝立异，不求苟同，大约去淫滥以归雅正”[5]2，着眼点在“雅正”二字，这一观点也十分明显地体现在了《别裁》对李商隐诗歌的选录评议上。前部分提到，《别裁》共选李诗50首，其中古体诗仅入选一首《韩碑》，其评如下：

3.2 试验稳定性好，精确度高

从上可以得出，基于发动机测试台架的硬件在环仿真测试，利用真实的发动机瞬时特性作为数据输入，测试硬件作为过程控制，在设定的工况下二者相互作用。这种方式，相对道路试验，规避了人为因素影响；相对软件仿真，仿真结果更为精准，贴近实际情况。如果将设定工况调整为整车实际运行工况或者耐久测试工况，同时在变速器总成样件可行的情况，还可以利用硬件在环技术进一步研究，变速器的换挡性能和耐久性能。

参考文献

[1]Hermann Winner/Markus Maurer. Automotive Systems Engineering[C]. Springer，2013.

[2]位正.新一代硬件在环仿真平台的研究和开发[D].清华大学，2009.

[3]刘学瑜，施光林，范永健，等. dSPACE实时仿真系统在高压共轨ECU开发中的应用[J].现代车用动力，2003(01).

[4]车晓镭.汽车动力总成电控单元硬件在环测试系统研究[D].吉林大学，2011.

[5]张宏超，李克，马俊达，等.基于发动机在环的整车油耗测试方法的研究[J].小型内燃机与摩托车，2012(06).