楊云波 陳國棟 張學(xué)鋒 韓令海 李巖

（1.中國第一汽車股份有限公司研發(fā)總院，長春130013；2.汽車振動(dòng)噪聲與安全控制綜合技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春130013）

主題詞：虛擬標(biāo)定 對(duì)象模型 駕駛性 控制器

OBD On Board Diagnosis

RDE Real Drive Emission

CFD Computational Fluid Dynamics

MIL Model in the Loop

SIL Software in theLoop

HIL Hardwarein the Loop

EMS Engine Management System

TCU Transmission Control Unit

HCU Hybrid Control Unit

BMS Battery Management System

MCU Motor Control Unit

ABS Antilock Braking System

ACC Adaptive Cruise Control

ESP Electronic Stability Program

VVT Variable Valve Timing

1 前言

隨著社會(huì)發(fā)展和用戶對(duì)汽車產(chǎn)品要求的提高，排放油耗法規(guī)的逐步加嚴(yán)，動(dòng)力系統(tǒng)配置、車輛配置以及目標(biāo)市場的多樣化都為汽車產(chǎn)品開發(fā)工作帶來巨大的挑戰(zhàn)，給整車廠的研發(fā)帶來的巨大的壓力，如圖1所示。整車廠不斷嘗試通過縮短研發(fā)周期、優(yōu)化研發(fā)流程、提高研發(fā)質(zhì)量、降低研發(fā)成本途徑適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，整車電控標(biāo)定作為產(chǎn)品開發(fā)后期的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可以有效實(shí)現(xiàn)車輛的排放、油耗、駕駛性、NVH性能的全面提升，需要根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的配置進(jìn)行全面的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，但每增加1個(gè)配置，試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)就增加1個(gè)維度，隨著系統(tǒng)配置的增多會(huì)導(dǎo)致整體的試驗(yàn)呈幾何級(jí)數(shù)增長，運(yùn)用傳統(tǒng)標(biāo)定方法已很難滿足當(dāng)前汽車產(chǎn)品開發(fā)的需求，因此急需尋找一種先進(jìn)的標(biāo)定方法和工具來解決這一問題，虛擬標(biāo)定技術(shù)作為能有效解決上述問題的技術(shù)手段之一越來越受到整車廠的重視。

圖1 整車標(biāo)定面臨的挑戰(zhàn)[11]

近年來，國內(nèi)外主要廠商在虛擬標(biāo)定上的研究日益增多，2015年至2020年全球各主機(jī)廠商在SAE上發(fā)表虛擬標(biāo)定論文的統(tǒng)計(jì)如圖2所示。國內(nèi)廠商吉利、長城、長安也均在開展相關(guān)的研究，第三方技術(shù)技術(shù)咨詢公司AVL、Ricardo、FEV、ETAS等也已有了在某些特定應(yīng)用場景的成功應(yīng)用案例。

圖2 各主要廠商2015到2020年在SAE上發(fā)表虛擬標(biāo)定論文數(shù)

2 虛擬標(biāo)定技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬標(biāo)定技術(shù)是建立在CAE技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以使用先進(jìn)的方法論和工具鏈解決復(fù)雜問題。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以大大減少人員、車輛和試驗(yàn)資源的投入，同時(shí)縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)費(fèi)用，提高測試數(shù)據(jù)質(zhì)量，如圖3所示。

圖3 虛擬標(biāo)定技術(shù)的價(jià)值

虛擬標(biāo)定的技術(shù)優(yōu)勢主要通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)。

（1）標(biāo)定工作前移。標(biāo)定工作開始時(shí)間從樣機(jī)/車試制完成提前至樣機(jī)/車性能設(shè)計(jì)完成，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)定工作提前6～9個(gè)月啟動(dòng)，與整車開發(fā)其它工作并行開展，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短。

（2）標(biāo)定效率提升。自動(dòng)化測試及自動(dòng)尋優(yōu)工具在虛擬平臺(tái)上有更大的使用空間，可每天24 h運(yùn)行。

（3）擺脫環(huán)境和季節(jié)因素的影響。節(jié)省排放車輛如靜置等試驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間，三高標(biāo)定可隨時(shí)進(jìn)行，其中三高標(biāo)定是指高溫、高寒、高原標(biāo)定試驗(yàn)。

（4）易于實(shí)現(xiàn)極限工況和重復(fù)工況。最高車速、OBD故障模擬、RDE工況等易于實(shí)現(xiàn)，且不用擔(dān)心車輛駕駛安全和車輛保養(yǎng)問題。

與此同時(shí)，整車級(jí)虛擬標(biāo)定技術(shù)除了對(duì)標(biāo)定本身的貢獻(xiàn)之外，還可以很好的反哺整車性能設(shè)計(jì)和控制策略開發(fā)，如在項(xiàng)目開發(fā)過程中如果發(fā)現(xiàn)某些性能不能達(dá)標(biāo)，通過更改軟件控制策略及標(biāo)定數(shù)據(jù)無法優(yōu)化的情況下，可以嘗試更改相關(guān)硬件的某些參數(shù)，然后通過虛擬標(biāo)定平臺(tái)進(jìn)行整車系統(tǒng)級(jí)的仿真，這種方法能夠很好的為硬件優(yōu)化提供方向性的指導(dǎo)，見圖4。

圖4 虛擬標(biāo)定技術(shù)反饋性能設(shè)計(jì)和控制策略開發(fā)

3 整車級(jí)虛擬標(biāo)定關(guān)鍵技術(shù)

整車級(jí)虛擬標(biāo)定技術(shù)是在虛擬的整車對(duì)象模型上開展工作的，對(duì)象模型的精度和運(yùn)算速度是虛擬標(biāo)定能否開展的主要制約因素。因此，對(duì)象模型的建立是虛擬標(biāo)定的關(guān)鍵技術(shù)之一。同時(shí)，整車級(jí)的虛擬標(biāo)定技術(shù)需要綜合考慮整車各個(gè)部件的性能，但不同的部件，其建模的工具和方法卻不盡相同，為了讓各個(gè)部件最終都在統(tǒng)一平臺(tái)上協(xié)調(diào)運(yùn)行，對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行集成以及搭建虛擬試驗(yàn)臺(tái)也是整車級(jí)虛擬標(biāo)定關(guān)注的重點(diǎn)。虛擬標(biāo)定的結(jié)果最終需要在實(shí)車上進(jìn)行驗(yàn)證，整車級(jí)虛擬標(biāo)定技術(shù)與實(shí)車標(biāo)定如何結(jié)合才能發(fā)揮最大作用，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量高、周期短、成本低的目標(biāo)也是整車級(jí)虛擬標(biāo)定技術(shù)所需要重點(diǎn)突破的技術(shù)，下面分別對(duì)3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

3.1 對(duì)象模型的建立

針對(duì)某一需要研究的零部件或系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行建模，一般稱為對(duì)象模型，對(duì)象模型有3種類型，如圖5所示。越高精度的模型需要越長的開發(fā)時(shí)間，而且計(jì)算過程的耗時(shí)也較長，例如三維CFD的模型。整車級(jí)虛擬標(biāo)定是進(jìn)行整車系統(tǒng)級(jí)的仿真，所需零部件的對(duì)象模型種類繁多，全部開發(fā)高精度復(fù)雜模型會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且由于系統(tǒng)復(fù)雜程度高會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算速度較慢，很難用于虛擬標(biāo)定，因此虛擬標(biāo)定一般根據(jù)使用目的和所要標(biāo)定工作包不同，進(jìn)行不同等級(jí)對(duì)象模型的建立，整車級(jí)虛擬標(biāo)定一般建模的模型等級(jí)如圖6所示。

圖5 對(duì)象模型類型[2]

圖6 整車級(jí)虛擬標(biāo)定對(duì)象模型分類

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車系統(tǒng)中的重要部件，與整車的駕駛性、排放和油耗的主要性能息息相關(guān)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象模型的開發(fā)過程是虛擬標(biāo)定研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。零維均值模型是一種基于物理原理和試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的模型，由于其開發(fā)時(shí)間短、運(yùn)行速度快，被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)開發(fā)，也用于開展部分標(biāo)定工作。Chen等就是建立發(fā)動(dòng)機(jī)均值模型的基礎(chǔ)上開展OBD的標(biāo)定；王利民等運(yùn)用AVL的CruiseM軟件建立半經(jīng)驗(yàn)、半物理的發(fā)動(dòng)機(jī)零維模型開展燃油消耗率和NO 排放的虛擬標(biāo)定研究。但是均值模型只能反映一個(gè)循環(huán)的平均特性，同時(shí)，由于其是基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)測試搭建的，發(fā)動(dòng)機(jī)任何零部件的更換試驗(yàn)數(shù)據(jù)都需要重新測試，模型的可復(fù)用性比較差。

一維動(dòng)態(tài)模型是虛擬標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象模型目前的主流趨勢，這種模型是基于曲軸轉(zhuǎn)角求解的，可反映每一度曲軸轉(zhuǎn)角的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。Liu等的研究指出1 800 r/min以下發(fā)動(dòng)機(jī)各缸之間扭矩循環(huán)波動(dòng)是影響駕駛性的重要因素，因此使用Ricardo的Wave軟件搭建了一維氣路和基于曲軸轉(zhuǎn)角的燃燒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)模型，可計(jì)算氣缸之間扭矩的循環(huán)波動(dòng)，用于駕駛性的虛擬標(biāo)定研究。Damji等使用AVL Boost-RT軟件搭建了基于曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)算的實(shí)時(shí)物理模型，該模型的優(yōu)勢是零部件模型是基于物理特征建立的，任何零部件的更改或變化可快速的在模型中體現(xiàn)，可復(fù)用性較強(qiáng)。Andric等使用GT-SUITE軟件開發(fā)了一款柴油機(jī)一維實(shí)時(shí)仿真模型用于虛擬標(biāo)定，但是一維動(dòng)態(tài)模型的缺點(diǎn)是不能完全反映控制參數(shù)調(diào)整而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化。例如，一維動(dòng)態(tài)模型一般采用韋伯或雙韋伯模型反映燃燒放熱過程，但是點(diǎn)火提前角的變化會(huì)導(dǎo)致燃燒放熱過程與韋伯模型的放熱過程不相符，從而導(dǎo)致模型計(jì)算結(jié)果失真。在整車電控標(biāo)定過程中，調(diào)整點(diǎn)火提前角的工況是非常普遍的，因此，性能可預(yù)測是虛擬標(biāo)定對(duì)對(duì)象模型的進(jìn)一步要求。Uppalapati等開發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)一維預(yù)測模型，用于發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定的研究。三維模型由于其復(fù)雜程度較高，計(jì)算耗時(shí)長，一般無法用于虛擬標(biāo)定，相關(guān)文獻(xiàn)中均沒有提及。

如上所述，對(duì)于如變速器、傳動(dòng)系、底盤、輪胎等整車其它部件的模型，如果只關(guān)注油耗、排放和OBD主要性能目標(biāo)，一般都采用基于MAP的簡化模型，如果要開展整車的駕駛性研究，就需要開發(fā)詳細(xì)的一維多體動(dòng)力學(xué)模型。雖然，目前單個(gè)部件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究很多，但是對(duì)整個(gè)車輛系統(tǒng)的行為影響和分析確較少提及，福特公司在進(jìn)行駕駛性虛擬標(biāo)定研究過程中，使用GT-SUITE軟件進(jìn)行變速器對(duì)象模型的開發(fā)，使用SIMPACK軟件進(jìn)行了整車多體動(dòng)力學(xué)模型的開發(fā)，從整車系統(tǒng)級(jí)的角度對(duì)影響駕駛性的對(duì)象模型進(jìn)行了詳細(xì)的開發(fā)。同樣的，AVL公司也通過使用CRUISE和VSM軟件開發(fā)相關(guān)對(duì)象模型，用于模擬從發(fā)動(dòng)機(jī)到輪胎再到底盤的車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出反映到整車加速度的變化上。

3.2 對(duì)象模型集成及虛擬標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)搭建

不同的對(duì)象模型其建模所使用的軟件不同，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象模型的建模軟件為GT-Power、Wave、AVL-Boost等，變速器對(duì)象模型的建模軟件為AMES?im、MATLAB/Simscape、GT-SUITE等，整車多體動(dòng)力學(xué)的對(duì)象模型的建模軟件為ADAMS、SIMPACk、MAT?LAB/Simscape等。進(jìn)行整車級(jí)虛擬標(biāo)定研究，需要將各個(gè)部件的模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，不同軟件的聯(lián)合仿真成功與否在于數(shù)據(jù)的傳輸接口是否有效，一般來說，目前各個(gè)商業(yè)軟件的接口技術(shù)已經(jīng)成熟。存在的主要問題還是系統(tǒng)耦合時(shí)的精度和運(yùn)算速度問題。

虛擬標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)有3種實(shí)現(xiàn)方案：模型在環(huán)（MIL）、軟件在環(huán)（SIL）和硬件在環(huán)（HIL），不同的方案有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。因?yàn)镋MS一般由Bosch、Continen?tal等供應(yīng)商來提供，因缺少控制策略和虛擬EMS，硬件在環(huán)方案是大部分公司的選擇。硬件在環(huán)系統(tǒng)的供應(yīng)商主要有dSPACE和ETAS，可以實(shí)現(xiàn)和MAT?LAB/Simulink的完全無縫鏈接。因此，MATLAB/Simulink作為仿真模型的集成平臺(tái)被廣泛應(yīng)用。趙君偉等就提出一種基于MATLAB/Simulink為主的虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)搭建方法，將ADAMS、AMESim和MATLAB/Simulink開發(fā)的子系統(tǒng)對(duì)象模型統(tǒng)一集成到MAT?LAB/Simulink環(huán)境中進(jìn)行仿真。Damji等進(jìn)行虛擬標(biāo)定對(duì)象模型集成時(shí)，選用的集成平臺(tái)也是MATLAB/Simulink。值得注意的是，硬件在環(huán)系統(tǒng)是由實(shí)際控制器通過傳感器和執(zhí)行信號(hào)與虛擬的整車對(duì)象模型組成。由于集成后的模型最終是要與控制器實(shí)物進(jìn)行相連，這就要求整車級(jí)系統(tǒng)及的對(duì)象模型必須是能實(shí)時(shí)運(yùn)行。因此，在進(jìn)行對(duì)象模型集成時(shí)，對(duì)運(yùn)算速度過慢的對(duì)象模型常用的處理方法是進(jìn)行降階或者是簡化，在保證一定精度的前提下提高模型的運(yùn)算速度。更先進(jìn)的做法是采用多計(jì)算平臺(tái)分別運(yùn)算再進(jìn)行聯(lián)合仿真，Liu等研究中就采用了這樣一種方式，他們將車輛模型和IO接口運(yùn)行在dSPACE DS1006上，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器模型運(yùn)行在dSPACE SCALEXIO多核處理器上，SIMPACK車輛模型運(yùn)行在一個(gè)Linux實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)上，其架構(gòu)如圖7所示。

圖7 多計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合仿真架構(gòu)[7]

3.3 整車級(jí)虛擬標(biāo)定的應(yīng)用

根據(jù)使用目的開發(fā)不同的對(duì)象模型，建立起虛擬標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)后，理論上可以實(shí)現(xiàn)虛擬標(biāo)定在整車標(biāo)定全過程的應(yīng)用，如圖8所示。在經(jīng)濟(jì)性標(biāo)定方面，胡興奇等在虛擬試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)裝置經(jīng)濟(jì)性虛擬標(biāo)定研究，Merl等研究了混動(dòng)系統(tǒng)的油耗集排放標(biāo)定在虛擬標(biāo)定平臺(tái)上的解決方案。在排放標(biāo)定方面，Lee等研究了虛擬標(biāo)定在實(shí)際道路排放（RDE）的應(yīng)用，徐文杰研究了柴油機(jī)排放虛擬標(biāo)定評(píng)價(jià)的建立以及應(yīng)用。在駕駛性標(biāo)定方面，Liu等人使用多計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合仿真的虛擬平臺(tái)進(jìn)行了駕駛性標(biāo)定的研究，曾浩等基于GT-SUITE研究了換擋規(guī)律對(duì)駕駛性的影響，并對(duì)經(jīng)濟(jì)性和全負(fù)荷動(dòng)力性進(jìn)行了預(yù)測。在OBD標(biāo)定應(yīng)用上，Baltusis詳細(xì)對(duì)比了在OBD標(biāo)定上虛擬標(biāo)定方法比傳統(tǒng)標(biāo)定方法的優(yōu)勢，Chen等詳細(xì)介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬標(biāo)定平臺(tái)在氧傳感器、凸輪軸位置傳感器和三元催化器在線診標(biāo)定上的應(yīng)用。綜上所述，目前虛擬標(biāo)定應(yīng)用研究應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了整車標(biāo)定最關(guān)注的經(jīng)濟(jì)性、排放、駕駛性和OBD大部分工作包。

圖8 整車級(jí)虛擬標(biāo)定應(yīng)用場景

以上相關(guān)的文獻(xiàn)資料的研究成果都著重于介紹虛擬測試與實(shí)車測試結(jié)果的對(duì)比，用于證明虛擬試驗(yàn)臺(tái)測試結(jié)果的可信度。對(duì)于虛擬標(biāo)定和實(shí)車測試的結(jié)合關(guān)系卻較少提及，本文將以排溫模型標(biāo)定過程為例，通過對(duì)比傳統(tǒng)標(biāo)定過程和虛擬標(biāo)定應(yīng)用后的標(biāo)定過程進(jìn)行介紹。圖9為傳統(tǒng)標(biāo)定過程和虛擬標(biāo)定應(yīng)用后標(biāo)定過程對(duì)比。從圖9中可以看出，從標(biāo)定過程來看，傳統(tǒng)標(biāo)定和虛擬標(biāo)定都經(jīng)過標(biāo)定準(zhǔn)備、標(biāo)定過程和標(biāo)定驗(yàn)證3個(gè)步驟。

圖9 排溫模型傳統(tǒng)標(biāo)定過程與虛擬標(biāo)定應(yīng)用后標(biāo)定過程對(duì)比

（1）在標(biāo)定準(zhǔn)備階段中，虛擬標(biāo)定應(yīng)用中增加HIL系統(tǒng)中傳感器的配置，而減少車輛在上底盤測功機(jī)前的預(yù)處理工作；

（2）在標(biāo)定過程階段，標(biāo)定內(nèi)容相同，傳統(tǒng)標(biāo)定主要是用實(shí)際車輛在底盤測功機(jī)上進(jìn)行，而虛擬標(biāo)定則直接在虛擬試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，效率較高；

（3）在標(biāo)定驗(yàn)證階段，傳統(tǒng)標(biāo)定和虛擬標(biāo)定都是用真實(shí)車輛在實(shí)際道路上行駛進(jìn)行標(biāo)定數(shù)據(jù)驗(yàn)證，區(qū)別在于傳統(tǒng)標(biāo)定是用第2臺(tái)車來驗(yàn)證第1臺(tái)車上標(biāo)定數(shù)據(jù)的合理性，著重于驗(yàn)證標(biāo)定數(shù)據(jù)對(duì)于車輛差異的覆蓋度，排除標(biāo)定過程中所使用車輛是非標(biāo)準(zhǔn)車輛的風(fēng)險(xiǎn)，而虛擬標(biāo)定則是用真實(shí)車輛來驗(yàn)證虛擬試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定數(shù)據(jù)的合理性，著重于驗(yàn)證在虛擬試驗(yàn)臺(tái)上完成的標(biāo)定數(shù)據(jù)在實(shí)車上的可信度。

由于虛擬試驗(yàn)臺(tái)是基于整車設(shè)計(jì)參數(shù)搭建的，所以虛擬標(biāo)定所產(chǎn)生的標(biāo)定數(shù)據(jù)可以天然排除制造誤差的影響，所要重點(diǎn)關(guān)注的就是理論設(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)車測試結(jié)果的一致性。

4 結(jié)束語

本文從整車級(jí)虛擬標(biāo)定的必要性、應(yīng)用路徑等方面闡述了虛擬標(biāo)定的基本現(xiàn)狀及技術(shù)優(yōu)勢，重點(diǎn)說明了虛擬標(biāo)定的關(guān)鍵技術(shù)及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，雖然Ford、AVL、Ricardo、FEV、ETAS等公司已有了在一些場景的成功應(yīng)用案例，但是作為一項(xiàng)全新的、高效的研發(fā)手段，整車級(jí)虛擬標(biāo)定在實(shí)際應(yīng)用方面也面臨著許多挑戰(zhàn)。

（1）對(duì)象模型的高精度挑戰(zhàn)

模型的精度是虛擬標(biāo)定的前提條件，建立的模型要從物理特征及性能精度上能夠滿足標(biāo)定的需求，因?yàn)樽罱K應(yīng)用的標(biāo)定參數(shù)都依賴于模型輸出及性能參數(shù)，并以此為基準(zhǔn)按照標(biāo)定流程進(jìn)行性能的標(biāo)定優(yōu)化。所以從標(biāo)定對(duì)象的角度，虛擬標(biāo)定建立的對(duì)象模型為數(shù)字孿生的模型。當(dāng)前能夠支持虛擬標(biāo)定，滿足高精度仿真的模型實(shí)時(shí)模型，需要滿足保持模型的物理幾何特征，同時(shí)滿足高精度，實(shí)時(shí)性，這需要對(duì)實(shí)時(shí)模型開發(fā)的求解器有很高的要求，目前能夠滿足該需求的模型開發(fā)軟件很少。

（2）對(duì)象模型的可預(yù)測性挑戰(zhàn)

虛擬標(biāo)定建立的模型要脫離實(shí)際的標(biāo)定數(shù)據(jù)，也就是說模型的仿真和標(biāo)定數(shù)據(jù)之間要解耦，即不能存在因?yàn)闃?biāo)定數(shù)據(jù)的更改而導(dǎo)致模型需要重新修正。同時(shí)，從仿真應(yīng)用的角度模型要有預(yù)測性，即仿真過程只是通過少量的建模工作對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行精度驗(yàn)證，同時(shí)需要保證其它工況點(diǎn)也能預(yù)測出相應(yīng)的性能，如發(fā)動(dòng)機(jī)不同的VVT，點(diǎn)火角，噴油時(shí)刻，節(jié)氣門開度等均為EMS的控制輸出，這些參數(shù)要和建立的模型形成閉環(huán)，建立的模型要能預(yù)測出在以上不同控制參數(shù)組合的性能輸出，并能達(dá)到虛擬標(biāo)定精度的需求，同時(shí)在標(biāo)定數(shù)據(jù)更改的情況下能夠預(yù)測出新數(shù)據(jù)的性能表現(xiàn)，供標(biāo)定工程師使用，這對(duì)模型的建立提出更高的要求。

（3）對(duì)象模型的實(shí)時(shí)性挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的1D仿真實(shí)時(shí)性比較差，RTM（實(shí)時(shí)因子）一般在十幾，這意味著使用該1D模型是不能夠和EMS形成閉環(huán)進(jìn)行聯(lián)合仿真的，同時(shí)仿真效率低，且需要處理器性能很高的電腦來運(yùn)行模型，目前HIL的實(shí)時(shí)處理機(jī)也滿足不了該需求。為了滿足EMS軟件和硬件的控制需求，建立的模型需要具備實(shí)時(shí)性，最基礎(chǔ)的要求為模型的運(yùn)行速度要比EMS運(yùn)行快，同時(shí)從仿真精度的角度實(shí)時(shí)模型要盡量在1D模型轉(zhuǎn)換過程中少的簡化或最好不要簡化，以達(dá)到即能滿足保留物理幾何特征，又能滿足高精度、實(shí)時(shí)性的要求。以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，我們理想的模型仿真步長在<=1CA的曲軸轉(zhuǎn)角分辨率，同時(shí)實(shí)時(shí)模型無任何元器件簡化，并能保持高精度，因此實(shí)現(xiàn)該需求對(duì)1D實(shí)時(shí)模型的算法和求解器偶讀有很高的要求。

（4）對(duì)象模型的可復(fù)用性挑戰(zhàn)

考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的變種形式越來越多，從建模效率上來講模型需要有較高的復(fù)用性以應(yīng)用于不同的變型機(jī)上，也就是說1D模型通過針對(duì)性的建模更新，直接生成實(shí)時(shí)模型然后用于變形機(jī)型，達(dá)到高效的模型建模。同時(shí)從后續(xù)模型迭代的角度，最主要的工作就是模型的參數(shù)化，而不是花大量的時(shí)間進(jìn)行模型重整或重新建模，這就要求在建模初期對(duì)模型的架構(gòu)做好整體規(guī)劃。

（5）標(biāo)定效率提升的挑戰(zhàn)

由于標(biāo)定工程師的工作環(huán)境從物理臺(tái)架轉(zhuǎn)移到HIL虛擬標(biāo)定臺(tái)架，就需要研發(fā)人員開發(fā)一些自動(dòng)化工具來提高標(biāo)定效率，如測試效率，數(shù)據(jù)分析效率等，這就要求標(biāo)定工程師不僅有專業(yè)的標(biāo)定技能還要有相關(guān)的軟件開發(fā)技能。