基于虚拟平台的电动汽车的虚拟设计和验证解决方案

和机电组件。

　　基于模型的嵌入式系统工程

　　汽车制造商因为多种目的而需要模型：

　　● 分析/验证产品的需要；

　　● 为电子工程系统定义软件应用；

　　● 支持仿真和验证工厂/多物理/汽车系统模型。

　　因此，建模需要使用多种不同的框架：

　　● AUTOSAR——运行在一个虚拟处理器上的软件；

　　● EAST-ADL2——运行在一个环境（包括工厂）中的软件；

　　● VHDL-AMS/MAST——机电一体化建模和电气系统；

　　● SystemC/SystemC-AMS——各种系统级芯片（SoC）的系统级描述和相互连接；

　　● SystemVerilog/Verilog-AMS——SoC实现，以及SPICE—IC模拟。

　　将所有这些元素汇集在一起需要一个能够建模和进行物理系统仿真的平台，它支撑了整个系统的虚拟原型验证，可用于模拟/电力电子，电力产生、转换、输送和机电一体化等应用（如图1所示）。

图1 系统级的物理建模和仿真

发电、管理和输送

　　车辆的核心功能依然是电力的产生、管理和消耗。随着电气化的程度提高，这个趋势则益发明显，因为发电机现已成为所有这些领域的一个因素。所有的电气系统需要利用低功耗技术，以使车辆的耗电量能够减少，同样也缩小电池的大小。

　　我们能够通过优化12/24/48V负载，减少车辆中的电线数量，并且设计更有效率的HVAC暖通空调（采暖，通风和空调）系统，来降低电池上的电力负载。

　　与汽车相比，其他诸如手机行业等领域拥有多得多的应用低功耗技术的经验。电池巡航时间在决定像Android那样的移动软件平台的成功与否上扮演了重要角色。反过来，软件在决定电池巡航时间时也发挥着很大作用。例如，一项仅为8秒钟的更新而每10分钟唤醒电话的应用，能够将它的待机时间减半。任何功率效率低下的软件或故障可以迅速导致其待机时间缩短5倍或更多。

　　用于节能和能源管理的、复杂的而高度分散的软件实体必须被垂直化整合和相互协作，以确保高效地使用手机里的电池。手机的使用场景扮演了一个重要的角色，因为它们定义了手机如何与环境进行交互。但是，当手机被锁住放在你的口袋里时，你怎么能去为你的手机纠错？你怎么能确保场景都是确定匹配不同实现选项？

　　为功率类缺陷除错带来另一个重要问题。在诸如“暂停”这样的低功耗模式中，嵌入式系统的除错服务可能也被暂停了。此外，与设备的任何除错互动都是侵入性的并严重地损害功率数据。进一步来说，如果去实施足够精细的粒性功率分析来甄别哪个元器件最为关键，就需要使用昂贵的实验设备。

　　设计师所面临的各项挑战在很多方向上都正在融合，不论他们设计的是手机抑或是电动汽车。

　　汽车工程的解决方案

　　Synopsys的设计自动化解决方案可帮助汽车制造商解决现今面临的很多新兴的工程挑战。我们拥有用于芯片设计的解决方案（系统芯片SoC），并为虚拟软件平台验证提供了领先的解决方案（虚拟原型验证），同时我们与领先的软件创建解决方案供应商结为伙伴。我们也有市场领先的机电一体化设计工具（Saber），并引领包括MAST 和VHDL-AMS等广为采用的标准语言的创建。Saber也是用于汽车电力系统的领先解决方案，并具有企业级布线设计的强大功能。

　　功能和软件工程的虚拟解决方案

　　虚拟原型验证可帮助车辆设计师克服功能、软件配置及验证等挑战。它们在正确的抽象层提供了优秀的除错可视性，例如操作系统进程追踪。它们也能够用表征功率使用情况的信息实现出来。它们的执行是通过确定的场景脚本控制的，这些场景脚本驱动着虚拟原型的I/O，例如通过触摸屏控制器生成用户输入，通过UART设置GPS坐标，启动电话呼叫等。在仿真的时候，可收集功率分析数据，同时还有其他硬件和软件追踪数据，以确保能够进行根源分析和除错，最终使得工程师得以优化软件。汽车设计团队正越来越多地从传统方法转向虚拟方式（如图2所示），以管理系统不断增长的复杂性。

图2 虚拟原型汽车系统 (Synopsys Virtualizer)

　　汽车系统的一款虚拟原型样机提供了彼此互动的子系统的一种快速的、具有全部功能的软件模型，可执行未修改的生产代码和提供更高的除错分析效率。

　　系统工程解决方案

　　所有的系统都受制于各种变化，包括元器件公差、环境压力或老化。汽车系统工程师希望通过设计对这些变化来源不那么敏感的系统，来减少相应的系统性能变异效应。Saber帮助工程师应用稳健可靠的设计方法，例如Taguchi 或DFSS（面向六西格玛的设计），并面向质量和成本来优化他们的机电一体化系统。

　　电力管理解决方案

Saber联接到了Synopsys 的TCAD （晶体管级CAD）工具，使得工程团队能够为电力电子系统实现更快的产品设计。通过将器件级物理抽象到物理系统，设计者能够运用功率元