虛擬試驗(yàn)場(chǎng)（Virtual Proving Ground 簡(jiǎn)稱(chēng)：VPG），對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)特定路面進(jìn)行掃描，包括操穩(wěn)和舒適性環(huán)道，耐久和性能路面，生成3D路面模型，利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件結(jié)合整車(chē)模型進(jìn)行仿真分析，達(dá)到縮短整車(chē)開(kāi)發(fā)周期、減少項(xiàng)目成本的目的。

1、汽車(chē)虛擬試驗(yàn)技術(shù)概述

虛擬試驗(yàn)場(chǎng)是汽車(chē)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的數(shù)字化革命，旨在通過(guò)高級(jí)計(jì)算和模擬技術(shù)，提升汽車(chē)設(shè)計(jì)和測(cè)試的效率與精確度。其核心功能包括三維數(shù)字路面建模，通過(guò)創(chuàng)建精確的虛擬環(huán)境，模擬實(shí)際道路的各種情況，從而在早期階段預(yù)測(cè)汽車(chē)性能。

汽車(chē)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)

虛擬試驗(yàn)技術(shù)使用戶(hù)能在虛擬環(huán)境中對(duì)整車(chē)進(jìn)行耐久和舒適性仿真分析，在沒(méi)有物理樣車(chē)或樣件的情況下，使用虛擬試驗(yàn)場(chǎng)生成疲勞耐久仿真分析所需的載荷譜數(shù)據(jù)，在項(xiàng)目早期對(duì)整車(chē)耐久性能進(jìn)行評(píng)估，提高早期疲勞耐久的仿真精度，以減少物理測(cè)試的工作量及投入，節(jié)省大量的整車(chē)開(kāi)發(fā)時(shí)間和資源。

汽車(chē)虛擬試驗(yàn)室

整車(chē)試驗(yàn)是確保產(chǎn)品疲勞壽命的必要手段，也是驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的有效方案之一。提前預(yù)測(cè)疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)的位置及不同設(shè)計(jì)所造成的疲勞壽命差異，能大大節(jié)約企業(yè)開(kāi)發(fā)成本及時(shí)間，建立虛擬驗(yàn)證的基礎(chǔ)能力能在一些領(lǐng)域（汽車(chē)風(fēng)洞試驗(yàn)）實(shí)現(xiàn)技術(shù)運(yùn)用。

汽車(chē)風(fēng)洞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

本文詳細(xì)地對(duì)比分析了建立整車(chē)虛擬模型各軟件的優(yōu)缺點(diǎn)、虛擬路面及虛擬環(huán)境的建模方式，基于成本、時(shí)間及可靠性原則清晰地整理出整車(chē)虛擬試驗(yàn)建設(shè)的基本思路，確定了整車(chē)建模、虛擬路面、虛擬環(huán)境的構(gòu)造方法。

2、汽車(chē)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)

整車(chē)虛擬試驗(yàn)按照功能領(lǐng)域劃分可分為整車(chē)耐久、整車(chē)性能、整車(chē)臺(tái)架、主動(dòng)安全及主動(dòng)駕駛等方面。虛擬試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)所需的基礎(chǔ)能力包含有虛擬樣車(chē)、虛擬路面和虛擬場(chǎng)景。

汽車(chē)虛擬試驗(yàn)技術(shù)分解

（來(lái)源《基于虛擬技術(shù)的整車(chē)試驗(yàn)研究及應(yīng)用》）

（1）虛擬樣車(chē)

建立整車(chē)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)第一步是建立一部虛擬樣車(chē)，樣車(chē)整體建模分為懸架模型、白車(chē)身模型及非結(jié)構(gòu)質(zhì)量模型三大模塊分別建模。懸架模型中彈性體需要用實(shí)體辨識(shí)法測(cè)試真實(shí)樣本特性，將實(shí)際性能參數(shù)代入模型進(jìn)行建模，通過(guò)相關(guān)約束構(gòu)成懸架模型。

虛擬白車(chē)身結(jié)構(gòu)

（2）虛擬路面

虛擬路面是整車(chē)虛擬試驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，應(yīng)包括強(qiáng)化試驗(yàn)道路、高速環(huán)道、耐久性試驗(yàn)路、ABS 制動(dòng)試驗(yàn)路及其他類(lèi)型路面，同時(shí)要求布局合理。目前主要通過(guò)試驗(yàn)場(chǎng)3D掃面進(jìn)行試驗(yàn)場(chǎng)道路信息收集。

汽車(chē)虛擬路面

（3）虛擬場(chǎng)景

虛擬場(chǎng)景建設(shè)主要由道路、天空、汽車(chē)、草地、樹(shù)木等元素構(gòu)建而成。測(cè)試場(chǎng)景要素主要包括測(cè)試車(chē)輛和交通環(huán)境要素2大類(lèi)，其中，測(cè)試車(chē)輛要素又包括測(cè)試車(chē)輛基礎(chǔ)要素、目標(biāo)信息以及駕駛行為3類(lèi)；交通環(huán)境要素包括天氣和光照、靜態(tài)道路信息、動(dòng)態(tài)道路信息和交通參與者信息4類(lèi)。

汽車(chē)虛擬場(chǎng)景

虛擬場(chǎng)景要素

（4）整車(chē)虛擬試驗(yàn)

整車(chē)虛擬試驗(yàn)是將虛擬樣車(chē)、虛擬路面及虛擬場(chǎng)景通過(guò)模型整合形成虛擬試驗(yàn)場(chǎng)，再匹配整合整車(chē)動(dòng)力參數(shù)，按照規(guī)定的試驗(yàn)工況行駛開(kāi)展虛擬樣車(chē)綜合性試驗(yàn)。

整車(chē)虛擬試驗(yàn)

3、虛擬試驗(yàn)技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)在開(kāi)發(fā)早期將盡可能多的測(cè)試任務(wù)轉(zhuǎn)向模擬仿真，可以減少對(duì)實(shí)物測(cè)試的依賴(lài)。通過(guò)基于模型的仿真來(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化他們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件控制算法，以增加測(cè)試覆蓋率，并降低早期發(fā)現(xiàn)和修復(fù)錯(cuò)誤的成本。

新能源汽車(chē)虛擬試驗(yàn)

電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)逆變器需要高保真、復(fù)雜、非線性的行為建模來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真精度。結(jié)合高保真電力電子和電機(jī)仿真的開(kāi)放且可擴(kuò)展的測(cè)試解決方案滿(mǎn)足了上述需求。電動(dòng)汽車(chē)虛擬試驗(yàn)臺(tái)（eVTB）是一個(gè)基于硬件在環(huán)和FPGA技術(shù)的信號(hào)級(jí)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。結(jié)合相關(guān)的AVL仿真模型和測(cè)試工具鏈，該系統(tǒng)級(jí)解決方案能夠覆蓋駕駛性、運(yùn)行效率、熱管理和車(chē)載診斷等眾多測(cè)試用例。

電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池一般布置在汽車(chē)下部車(chē)身，在車(chē)輛完整的生命周期內(nèi)承受路面?zhèn)鬟f的振動(dòng)激勵(lì)，因此振動(dòng)試驗(yàn)是電池包設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。建立電池包虛擬實(shí)驗(yàn)方法可以在項(xiàng)目前期開(kāi)發(fā)出與整車(chē)耐久目標(biāo)相匹配的電池包振動(dòng)耐久試驗(yàn)，提高驗(yàn)證的精度。

電池包虛擬試驗(yàn)步驟

4、汽車(chē)虛擬試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)省時(shí)間和成本

傳統(tǒng)的汽車(chē)試驗(yàn)需要建立專(zhuān)門(mén)的測(cè)試場(chǎng)地，購(gòu)買(mǎi)測(cè)試設(shè)備和材料，并且需要招募大量的測(cè)試人員。汽車(chē)虛擬試驗(yàn)可以在計(jì)算機(jī)環(huán)境中模擬各種實(shí)際道路和駕駛情況，通過(guò)虛擬的方式進(jìn)行測(cè)試，避免了建設(shè)實(shí)際測(cè)試場(chǎng)地的開(kāi)支，同時(shí)又減少測(cè)試周期和測(cè)試成本，提高研發(fā)效率。

（2）提高試驗(yàn)安全性

在傳統(tǒng)的汽車(chē)試驗(yàn)中，測(cè)試人員需要在實(shí)際車(chē)輛上進(jìn)行測(cè)試，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。利用汽車(chē)虛擬試驗(yàn)可以在虛擬環(huán)境模擬各種極端天氣和道路狀況，并且沒(méi)有任何風(fēng)險(xiǎn)。

（3）提高測(cè)試可重復(fù)性

在傳統(tǒng)的汽車(chē)試驗(yàn)中，測(cè)試人員的技能水平和心理狀態(tài)等因素會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。汽車(chē)虛擬試驗(yàn)可以在相同的環(huán)境下進(jìn)行多次測(cè)試，抑或比較不同車(chē)型運(yùn)行體驗(yàn)，降低測(cè)試結(jié)果的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。

（4）智能統(tǒng)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)

汽車(chē)虛擬試驗(yàn)可以提供更加直觀的測(cè)試環(huán)境和結(jié)果展示，使用戶(hù)更容易理解測(cè)試結(jié)果，同時(shí)也提高了用戶(hù)的體驗(yàn)感。