专利名称：一种电控单元的测试方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电控单元的测试方法和装置。
技术背景对电控单元的测试，传统上是以台架或整车试验进行，这种方法存在很多 弊端。动力总成系统必须在电控单元初步开发出来之前就需要制造出来，动力总成系统开发和电控单元的开发是一种串联开发方式；而且由于试验环境的因 素影响，对很多极限工况很难进行测试，如果为了测试这些工况，必须将整个 试验系统置于这种极限测试环境中，这使得测试的成本很高；此外新开发出来 的程序在逻辑结构和算法上都没有得到验证，因此在进行台架测试实验时，存 在很多对系统设备损坏、甚至于威胁到实验人员安全的不确定因素。发明内容本发明的目的在于提出一种电控单元的测试方法和装置，能够将真实的电 控单元与用来代替真实环境和设备的仿真模型组成一个闭环测试系统，达到精确、高效、低成本、安全地测试电控单元的目的。 为达此目的，本发明采用以下技术方案 一种电控单元的测试方法，包括以下步骤-A、 模型下载及过程量监控单元建立动力总成f统的参数模型；B、 将所述动力总成系统的参数模型下载到模型运行单元；C、 所述模型运行单元运行所述动力总成系统的参数模型，产生运行参数；D、 所述模型运行单元向所述电控单元发送所述运行参数的传感器信号；E、 所述电控单元采集了所述运行参数，并生成PWM控制信号返回给所述模型运行单元；
F、 所述模型运行单元根据所述PWM控制信号调整其运行状态。 所述动力总成系统的参数模型包括发动机模型、发电机模型、电池模型、
负载模型和工况模型。
步骤B还包括以下步骤
模型下载及过程量监控单元监控所述动力总成系统的过程量参数，用以校 验所述动力总成系统的参数模型的准确性。 还包括以下步骤
G、 传感器参数检测和采集单元提供显示所有运行参数的仪表界面，并且记 录所有运行参数的数值。
还包括以下步骤
H、 通过所述传感器参数检测和采集单元向所述电控单元发送修改运行参数
数值的指令。
还包括以下步骤
I、 在线标定单元修改运行参数的数值，用以实现电控单元的在线虚拟标定。
一种电控单元的测试装置，包括模型下载及过程量监控单元ioi、模型运
行单元102、电控单元103、传感器参数检测和采集单元104和在线标定单元 105，所述模型下载及过程量监控单元和所述模型运行单元连接，用于将动力总 成系统的参数模型发送给所述模型运行单元，所述模型运行单元和所述电控单 元循环连接，所述模型运行单元产生运行参数，并发送给所述电控单元，所述 电控单元生成PWM控制信号，并返回给所述模型运行单元，所述传感器参数检 测和采集单元和所述电控单元连接，用于记录运行参数的数值，并向所述电控
单元发送修改运行参数数值的指令，所述在线标定单元和所述电控单元连接， 用于修改运行参数的数值。
所述传感器参数检测和采集单元和所述电控单元之间还包括CAN转USB接 口卡106，用于数据转换。所述模型下载及过程量监控单元和所述模型运行模块之间通过以太网连接。
所述在线标定单元和所述电控单元之间通过RS232通讯接口连接。
采用了本发明的技术方案，由于通过建立尽可能逼真系统数学模型，用实 时仿真系统实现一个虚拟的被控的动力总成系统及其工作环境，从而可以在实 验室条件下完成对电控单元的测试和初步的标定工作；在动力总成系统制造出 来之前就可以对电控单元进行全面的程序结构和算法测试，以及进行初步的控 制参数虚拟标定，这样动力总成系统和电控单元开发可以并行进行，縮短了整 个系统的开发时间；针对极限工况的测试，可以直接通过建立这种极限工况的 数学模型进行模拟，从而节省了测试的费用和进一步节省了开发的时间；而且 由于采用了数字化的动力总成系统，因此在进行测试的过程中不会存在系统部 件的损坏和威胁试验人员安全等因素。
图l是本发明具体实施方式
中的电控单元测试装置的结构示意图； 图2是本发明具体实施方式
中的电控单元测试方法的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。
图l是本发明具体实施方式
中的电控单元测试装置的结构示意图。如图l所 示，电控单元的测试装置包括模型下载及过程量监控单元101、模型运行单元
102、电控单元103、传感器参数检测和采集单元104、在线标定单元105。模型 下载及过程量监控单元通过以太网和模型运行单元连接，用于将动力总成系统 的各参数模型发送给模型运行单元，模型运行单元和电控单元循环连接，模型 运行单元产生运行参数，并发送给电控单元，电控单元生成P丽控制信号，并返回给模型运行单元，传感器参数检测和采集单元通过CAN转USB接口卡106和电控 单元连接，用于记录运行参数的数值，并向电控单元发送修改运行参数数值的 指令，在线标定单元通过RS232通讯接口和电控单元连接，用于修改运行参数的数值。
图2是本发明具体实施方式
中的电控单元测试方法的流程图。如图2所示， 电控单元的测试流程包括以下步骤
步骤201、模型下载和过程量监控单元采用Matlab/Simulink建立发动机、
发电机组、电池、负载和工况模型。
其中用于控制仿真的发动机本体模型为满足一定的实时性，要求不宜太复 杂，为此采用平均值建模方法，建立了增压中冷柴油机模型。平均值建模方法 认为发动机的所有高频量都是瞬时变化并达到稳态的，从发动机的基本物理特 性出发，按时间尺度原则，只考虑发动机状态变量的时间平均效应和各个过程 的综合结果。所建增压中冷柴油机平均值模型的组成包括压气机、中冷器、进 气管、发动机动力学、排气管、涡轮六个子系统。
关于发电机建模，考虑发电机交流侧等效电感影响，整流相位交迭会引起 电压降，对于6脉冲全波不控桥式整流的三相同步发电机-整流桥有稳态电路。
如果不考虑三相绕组的内阻压降和转矩损失，则永磁同步发电机-整流桥直
流侧电压、电磁转矩方程如下 <formula>formula see original document page 7</formula>式中^为发电机电磁转矩，N.m; ^^为发电机的感应电动势，v; A
为等效阻抗，^=3^/"，随发电机转速发生变化；其中P为发电机极对数，" 为发电机电枢同步电感H。
发电机输入转矩是由发动机经过一个增速箱传递过来的，增速比
"-s=30/19，根据转矩平衡有如下关系<formula>formula see original document page 8</formula>
上式^g为发动机输出转矩，N.m; "^， "g分别为发动机、发电机转速，
r/min; "^，人分别为发动机、发电机转动惯量，kg'm2。
对于铅酸电池建模，电池组建模的核心是对电池组端电压和内阻特性的建 模，因此可以对电池模型加以简化。
^和^^分别为电池的充放电内阻，是电池SOC和温度的函数。建模过程 中采用功率和电池初始S0C作为输入，根据实验数据通过查表插值法以及当前 电池的SOC确定电池的开路电压和内阻，从而确定了电池组的端电压和电流。
基于标准电流的SOC算法考虑变电流的影响能较准确地确定电池SOC，因
此采取此种算法来建模。标准电流S0C算法是利用标准电流7^ (即电池额定容 量^时的小时放电电流)来预测电池的SOC，电池在放电电流"々z时容量与G
是不相等的。使用加权系数"。可得到电池等效的放电量^，从而得到在电流 为"^/的剩余容量^:
<formula>formula see original document page 8</formula>
故电池的soc为-
<formula>formula see original document page 8</formula>
这种算法主要难点就是计算加权系数"(0 ，通常利用电池恒流放电的特性
来求解。当以电流4完全放电时引起的容量变化为G-Q时，则以电流"部分 放电时等效于以电流部分放电G时的电量" e、,u,。)李g，
<formula>formula see original document page 8</formula>
则可得加权系数结合电池SOC算法和模型电路图可得电池电压方程
<formula>formula see original document page 9</formula>
从仿真的目的和简化模型的角度考虑，负载模型一个电阻代替，根据工况 的功率需求，当前的功率需求可以实际的试验数据或模拟给定，通过改变电阻 值的方式给动力总成加载。电阻的阻值输入需根据当前的功率P和直流总线的
电压Udc、总线电流Idc进行计算，即i -， 。
步骤202、将动力总成系统的各参数模型下载到dSPACE中，此时dSPACE即为 数字化动力总成系统，即模型运行单元。
步骤203、在ControlDesk (模型运行单元dSPACE自带的软件)中监控动力
总成系统的某些过程量参数，用以校验模型的准确性。
步骤204、运行模型运行单元dSPACE中的动力总成系统参数模型，通过模型 运行单元dSPACE的硬件接口电路模拟输出发动机、发电机组和电池等运行参数 的传感器信号。
步骤205、这些传感器信号被电控单元采集，根据电控单元中制定的一系列 算法，从电控单元中输出PWM控制信号返回给模型运行单元dSPACE。
步骤206、模型运行单元dSPACE根据PWM控制信号调整数字化动力总成系统 的运行状态。
步骤207、传感器参数检测和采集单元采用LabView开发了用以显示所有运
行参数的虚拟仪器仪表界面，并且可以记录整个运行过程中的所有运行参数值。 步骤208、通过传感器参数检测和采集单元向电控单元发送修改运行参数数
值的指令。
步骤209、采用LabView开发了应用具有开放性和扩展性特点的在线标定程序，在线标定单元根据控制策略，修改控制运行参数数值以达到所期望的控制 效果，这样就实现了电控单元的在线虚拟标定。这样通过这一闭环系统，即可对电控单元在程序的逻辑结构和算法上进行 全方位的测试。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1. 一种电控单元的测试方法，其特征在于，包括以下步骤A、模型下载及过程量监控单元建立动力总成系统的参数模型；B、将所述动力总成系统的参数模型下载到模型运行单元；C、所述模型运行单元运行所述动力总成系统的参数模型，产生运行参数；D、所述模型运行单元向所述电控单元发送所述运行参数的传感器信号；E、所述电控单元采集了所述运行参数，并生成PWM控制信号返回给所述模型运行单元；F、所述模型运行单元根据所述PWM控制信号调整其运行状态。
2、 根据权利要求l所述的一种电控单元的测试方法，其特征在于，所述动 力总成系统的参数模型包括发动机模型、发电机模型、电池模型、负载模型和 工况模型。
3、 根据权利要求1或者2所述的一种电控单元的测试方法，其特征在于， 步骤B还包括以下步骤模型下载及过程量监控单元监控所述动力总成系统的过程量参数，用以校 验所述动力总成系统的参数模型的准确性。
4、 根据权利要求1或者2所述的一种电控单元的测试方法，其特征在于， 还包括以下步骤-G、 传感器参数检测和采集单元提供显示所有运行参数的仪表界面，并且记 录所有运行参数的数值。
5、 根据权利要求4所述的一种电控单元的测试方法，其特征在于，还包括以下步骤H、 通过所述传感器参数检测和采集单元向所述电控单元发送修改运行参数 数值的指令。
6、 根据权利要求1或者2所述的一种电控单元的测试方法，其特征在于，还包括以下步骤I、在线标定单元修改运行参数的数值，用以实现电控单元的在线虚拟标定。
7、 一种电控单元的测试装置，其特征在于，包括模型下载及过程量监控单元(101)、模型运行单元(102)、电控单元(103)、传感器参数检测和采集 单元(104)和在线标定单元(105)，所述模型下载及过程量监控单元和所述 模型运行单元连接，用于将动力总成系统的参数模型发送给所述模型运行单元， 所述模型运行单元和所述电控单元循环连接，所述模型运行单元产生运行参数， 并发送给所述电控单元，所述电控单元生成PWM控制信号，并返回给所述模型 运行单元，所述传感器参数检测和采集单元和所述电控单元连接，用于记录运行参数的数值，并向所述电控单元发送修改运行参数数值的指令，所述在线标 定单元和所述电控单元连接，用于修改运行参数的数值。
8、 根据权利要求7所述的一种电控单元的测试装置，其特征在于，所述传 感器参数检测和采集单元和所述电控单元之间还包括CAN转USB接口卡(106)， 用于数据转换。
9、 根据权利要求7所述的一种电控单元的测试装置，其特征在于，所述模型下载及过程量监控单元和所述模型运行模块之间通过以太网连接。
10、 根据权利要求7所述的一种电控单元的测试装置，其特征在于，所述 在线标定单元和所述电控单元之间通过RS232通讯接口连接。
全文摘要
本发明公开了一种电控单元的测试方法和装置，模型下载及过程量监控单元和模型运行单元连接，用于将动力总成系统的参数模型发送给模型运行单元，模型运行单元和电控单元循环连接，模型运行单元产生运行参数，发送给电控单元，电控单元生成PWM控制信号，返回给模型运行单元，传感器参数检测和采集单元和电控单元连接，用于记录运行参数的数值，并向电控单元发送修改运行参数数值的指令，在线标定单元和电控单元连接，用于修改运行参数的数值，采用了本发明的技术方案，能够将真实的电控单元与仿真模型组成一个闭环测试系统，达到精确、高效、低成本、安全地测试电控单元的目的。
文档编号G05B23/02GK101266495SQ200810104729
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者刘波澜, 张付军, 千 黄, 英 黄 申请人:北京理工大学