TAElectronic-车辆电子电器模型库
随着汽车智能化的发展，汽车上的电子电器设备越来越多，同时也越来越复杂。汽车电子化程度的高低是衡量一辆汽车先进水平的重要标志。越来越多的功能集成到车辆这个整体中，以应对各种各样的出行状况，同时还要满足舒适性、安全性、经济性和娱乐性。
车辆低压电器系统仿真分析能够针对不同电器系统技术方案进行评估，仿真分析结果作为电器系统优化和选型的参考依据。TAElectronic车辆电子电器模型库是同元车辆模型系列库之一，本文将详细介绍该模型库的内容及应用。
汽车电子系统
汽车电子系统，顾名思义就是各种电子器件依托于汽车从而构成系统。它分为车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置。传统电器设备包括：充电系统（电源系统）、起动系统、点火系统、照明信号系统、警告系统、仪表系统及其他辅助系统。
图1 汽车电子系统组成
TAElectronic车辆电子电器模型库
TAElectronic车辆电子电器模型库（以下简称“车辆电子库”）包含常用的汽车电器元件和系统。根据汽车车辆实际负载工作状态，使用车辆电子库可以分析车辆在不同的行驶状态下，各电器元件的电流及功率的变化，从而实现低压负载能耗仿真分析和控制策略虚拟标定。用户也可以基于提供的各电器元件模板，开发电子电器元件模型，从而开发相关的低压电器系统。车辆电子库架构如下图所示：
图2 车辆电子库模型框架
车辆电子电器模型库依托于同元基础库与Modelica标准库构建，库中将组件分为3个大类：照明/风暖系统、行车系统和舒乐系统，基于这些组件搭建的系统模型可以广泛应用于上图中各种应用场景。模型库中提供了多样化的查表模型，能够根据不同参数关系表来修改组件模型，从而构建不同工况的仿真模型。
图3 车辆电子库模型
上图为车辆电子库的模型示意图，包括LED灯、大灯、鼓风机、除霜器、车窗、雨刮器、转向模型、燃油泵、喷油嘴、通用负载等。
LED灯模型：该模型在配置LED矩阵灯的行列数和定义相关参数后，通过总线中布尔信号来控制该模型的开启与闭合，实现对LED矩阵灯的控制能耗模拟与仿真；
大灯模型：该模型在定义大灯模型相关参数后，通过总线中布尔信号来控制该模型的开启与闭合，实现对车辆大灯的控制能耗模拟与仿真；
鼓风机模型：该模型有8个档位能模拟不同风速的鼓风机工况，通过总线中整型信号来控制鼓风机模型实现不同的工况的模拟与仿真；
车窗模型：该模型通过总线中布尔信号来控制该模型的开启与闭合，实现车窗升降模拟与仿真；
喷油嘴模型：该模型根据发动机转速信号，实现在不同发动机转速时喷油嘴能耗的模拟与仿真；
除霜器模型：通过总线中布尔信号来控制该除霜器模型的开启与闭合，实现除霜器的能耗分析与控制；
雨刮器模型：雨刮器模型一共有三个档位，分别是高速档、间歇档和低速档，根据不同的天气状况、车速信号和总线传递的档位控制信号来对雨刮器耗能进行模拟与仿真；
转向模型：转向模型可以根据不同的路面等级（理想路面、机场跑道/高速路面、新路面、老旧路面、时常养护的无铺面路面和已损坏道路）仿真助力转向能耗；
燃油泵模型：通过发动机转速信号实现对燃油泵模型的控制，实现燃油泵耗能模型的模拟与仿真；
通用负载模型：该模型可以模拟整车线束和其他负载在车里低压电网通电时的电阻能耗分析。
所有车辆电子电器设备的控制是通过车辆总线控制的，其中LED矩阵灯模型、大灯模型、车窗模型、除霜器模型和通用负载模型通过总线中布尔信号来控制该电器模型的开启与闭合。喷油嘴模型和燃油泵模型通过转速信号实现对鼓风机模型和燃油泵模型的控制。鼓风机模型有8个档位，通过总线中整型信号来控制鼓风机模型实现不同的工况的模拟与仿真。雨刮器模型一共有三个档位，分别是高速档、间歇档和低速档，根据不同的天气状况、车速信号和总线传递的档位控制信号来对雨刮器进行实时仿真。转向模型可以根据不同的路面等级（理想路面、机场跑道/高速路面、新路面、老旧路面、时常养护的无铺面路面和已损坏道路）模拟出助力转向的功耗情况。
车上部分电器模型是由电机和机械结构组成（如座椅系统、电动尾门、电动前舱盖、电动车门锁、车门把手系统、充电盖系统和后视镜系统），通过控制电机的占空比和电流方向从而实现对机械结构运动状态的控制。下面是几个模型的示例：
图4 车辆电子库基础模型
后视镜模型：通过两个电机来推动两个转动机械结构实现后视镜上下运动和左右运动的功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对后视镜模型的控制与仿真；
充电盖模型：通过一个电机来推动一个转动机械结构实现充电盖外推的功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对充电盖模型的控制与仿真；
电动门锁：通过一个电机来推动一个平动机械结构实现电动门锁锁芯的平动功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对电动门锁模型的控制与仿真；
电动门把手模型：通过一个电机来推动一个转动机械结构实现电动门把手外推的功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对电动门把手模型的控制与仿真；
座椅模型：通过四个电机来推动三个转动机械结构和一个平动机械结构，实现电动座椅靠背运动、前后运动、前端运动和后侧运动的功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对电动座椅模型的控制与仿真；
电动尾门/前舱盖模型：通过两个电机来推动两个平动动机械结构（撑杆和锁闩），实现电动尾门/前舱盖的开启和锁闩开闭功能，电机由方向信号和占空比信号控制，实现对电动尾门/前舱盖模型的控制与仿真。
下图为座椅模型的执行机构和模型结构：
图5 座椅执行机构模型
图6 座椅系统模型
模型介绍
示例一
LED矩阵灯模型中，可以使用缺省相对发光强度参数为2240cd（坎德拉）的LED灯，通过m个并联然后n个串联的方式形成m×n的矩阵大灯。通过定义好相对发光强度，矩形灯行数/列数，发光强度-电流关系后就可以仿真出LED矩形灯功耗。
表1 LED矩形灯模型接口
图9 LED矩阵灯测试模型
示例二
雨刮器模型是由车速和环境相对雨量影响的多级雨刮器模型。该模型有4个档位普通照明大灯模板，分别是停止档、低速档、间歇档和高速档，然后对雨刮器占空比信号和工作电流参数进行修改，实现用户自定义的雨刮器模型。
表2 雨刮器模型接口
图10 雨刮器测试模型
示例三
后视镜系统通过执行机构实现后视镜朝外朝内、朝上朝下运动。用户可以自定义控制和运动参数，开发不同的后视镜模型系统，实现产品的设计与验证、功能安全测试和认证。同样的，通过对模型最大转角、运动等效惯量、摩擦力三个参数进行设定，然后由两个电机和机械执行机构实现后视镜朝外朝内、朝上朝下运动。通过霍尔传感器和转速传感器可以表达出电机和后视镜的状态。
表3 后视镜系统模型接口
图11 后视镜系统模型
图12 后视镜执行机构模型
应用介绍
将车辆电子电器组件与供电系统连接并通过总线控制每个电子电器组件的工作状态，实现整车低压系统能耗的仿真分析。例如车辆在下雨的环境中行驶，路面湿滑，车速为110km/h，发动机转速为5000r/min，开启前侧大灯和雾灯，设置鼓风机为1挡，雨刮器为中间挡，仿真分析系统的电流变化。
图7 整车低压电网测试模型
图8 整车低压电网工作电流仿真结果
此模型可以应用在低压电器系统能耗仿真及DCDC控制策略虚拟标定中，满足多种复杂的工况：发动机不同转速工况、不同天气工况等，以评估整车低压电器系统能耗。
注：TAElectronic车辆电子电器模型库可通过同元软控官网申请license试用，申请时备注“需额外授权 TAElectronic”。
TAElectronic车辆电子电器模型库基于MWorks.Sysplorer构建，支持通过继承和重申明替换关键组件类型构建自定义模型，并且为用户提供丰富的系统模型，如LED大灯、雨刮器、喷油系统等常见的电子负载模型，能够对车辆不同工况下低压电器系统能耗进行仿真分析，通过与其他TA系列模型库集成分析，满足各类复杂应用工况。如果大家对TAElectronic车辆电子电器模型库有其他疑问，或者对相关技术需要进一步了解，欢迎垂询联系。
未来我们也将持续更新此库，所有车辆模型库将统一整理在“同元车辆TA系列模型库”话题，敬请期待。
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