一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统。所述硬件联合在环仿真测试系统包括硬件联合在环仿真单元、三大控制器控制单元、标定测量设备和测试PC上位机，所述测试PC上位机通过网线连接至硬件联合在环仿真单元。在装车前使用该系统对不仅可以对来自不同厂家的控制器单元进行联合工况测试，发现各控制器单元之间的通信、交互功能衔接等问题，也可以在装车前对各控制器单元的标定参数进行预标定。缩短了装车、路试时间，并将多控制器协同工作方面存在的问题发现时间提前了一个开发阶段，使问题解决的难度大大降低，节约了大量的人力和时间成本。
【专利说明】 一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试系统，具体涉及一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，是新能源车辆的主力推荐车型。按照动力来源不同，电动汽车又分为混合动力汽车和纯电动汽车。随着新能源电动汽车的快速发展，对其核心电控单元的功能、可靠性要求也越来越高。其中，整车控制器VCU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS是纯电动汽车的三大控制器控制单元，属于核心电控单元中最重要的部分。三大控制器控制单元控制着车辆动力电机、动力电池及高底压附件，担负着正常的功能控制、故障监控和处理，对于保证车辆安全运行起着决定性作用。因此，在装车前对三大控制器控制单元的硬件联合进行正常系的各种功能测试和异常系的各种功能测试是非常有必要的。这样不仅可以对来自不同厂家的控制器单元进行联合工况测试，发现各控制器单元之间的通信、交互功能衔接等问题，也可以在装车前对各控制器单元的标定参数进行预标定。缩短了装车、路试时间，并将多控制器协同工作方面存在的问题发现时间提前了一个开发阶段，使问题解决的难度大大降低，节约了大量的人力和时间成本。
[0003]目前对电动汽车三大控制器控制单元的实验室测试主要是在各个厂家独自的硬件在环系统中分别进行的。每个厂家将自已的控制器测试完成后集中于整车厂进行装车。各控制器单元之间的通信、交互功能衔接等问题在装车前期很难被发现，使得解决问题的成本大大增加。同时，涉及整车动力系统层面的标定参数不能在装车前进行预先标定，这也影响了装车的进度。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种专用于纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，以克服目前现有技术和工作方式存在的上述不足。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现:
[0006]一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，包括硬件联合在环仿真单元(I)、三大控制器控制单元(2)、标定测量设备(3)和测试PC上位机(4)，其特征在于:所述测试PC上位机(4)连接硬件联合在环仿真单元(I )，所述三大控制器控制单元(2)包括整车控制器VCU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS ;所述三大控制器控制单元(2)连接标定测量设备(3)，所述标定测量设备(3)通过USB连接测试PC上位机(4);所述硬件联合在环仿真单元(I)包括可编程程控电源(5)、实时控制下位机(6)、总线通信板卡(7)、数模转换板卡(8)、模数转换板卡(9)、PWM发生和测量板卡(10)、数字I/O板卡(11)、温度仿真板卡(12)、故障模拟仿真板卡(13)、电动机专用仿真板卡(15)和虚拟仿真模型(14)。
[0007]本实用新型的有益效果为:在装车前使用该系统对不仅可以对来自不同厂家的控制器单元进行联合工况测试，发现各控制器单元之间的通信、交互功能衔接等问题，也可以在装车前对各控制器单元的标定参数进行预标定。缩短了装车、路试时间，并将多控制器协同工作方面存在的问题发现时间提前了一个开发阶段，使问题解决的难度大大降低，节约了大量的人力和时间成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0009]图1是本实用新型实施例所述的纯电动汽车三大控制器控制单元的实验室测试系统的结构框图；
[0010]图2是本实用新型实施例所述的实用纯电动车三大控制器硬件在环仿真测试系统的虚拟仿真模型的结构框图；
[0011]各图中:
[0012]I为硬件在环仿真单元；2为三大控制器控制单元；
[0013]3为标定测量设备；4为测试PC上位机；
[0014]5为程控电源；6为实时控制下位机；
[0015]7为总线通信板卡；8为数模转换板卡；
[0016]9为模数转换板卡；10为PWM发生和测量板卡；
[0017]11为数字I/O板卡；12为温度仿真板卡；
[0018]13为故障模拟仿真板卡；14为虚拟仿真模型；
[0019]15为电动机专用仿真板卡；
[0020]17为车辆模型；18为驾驶员模型；
[0021]19为汽车动力学模型； 20为电动机模型；
[0022]21为电池模型；22为交直流充电机模型；
[0023]23为VCU模型；24为MCU模型；
[0024]25 为 BMS 模型；
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]本实用新型实施例提供一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，在装车前使用该系统对不仅可以对来自不同厂家的控制器单元进行联合工况测试，发现各控制器单元之间的通信、交互功能衔接等问题，也可以在装车前对各控制器单元的标定参数进行预标定。以下分别进行详细说明。
[0027]如图1所示，本实用新型实施例所述的一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，包括硬件联合在环仿真单元1、三大控制器控制单元2、标定测量设备3和测试PC上位机4，其特征在于:所述测试PC上位机4通过网线连接硬件联合在环仿真单元1，所述三大控制器控制单元2连接标定测量设备3，所述标定测量设备3通过USB连接测试PC上位机4，所述硬件联合在环仿真单元I包括程控电源5、实时控制下位机6、总线通信板卡
7、数模转换板卡8、模数转换板卡9、PWM发生和测量板卡10、数字I/O板卡11、温度仿真板卡12、故障模拟仿真板卡13、电动机专用仿真板卡15和虚拟仿真模型14，所述总线通信板卡7是用来提供接收和发送CAN总线信息的通道。
[0028]系统专门为新能源纯电动车辆三大控制器的实用硬件在环测试设计，考虑到新能源纯电动车辆三大控制器单元2的输入输出信号特点及数量，将它们分类置于所述的总线通信板卡7、数模转换板卡8、模数转换板卡9、PWM发生和测量板卡10、数字I/O板卡11、温度仿真板卡12、故障模拟仿真板卡13、电动机专用仿真板卡15中。
[0029]如图2所示，所述虚拟仿真模型包括了车辆模型17、驾驶员模型18、汽车动力学模型19、电动机模型20、电池模型21、交直流充电机模型22，所述虚拟仿真模型14是Matlab模型，通过输入、输出接口与各种板卡受三大控制器控制单元2控制，并将控制结果回馈至三大控制器控制单元2，组成联合硬件在环系统。
[0030]所述硬件在环仿真单元I包括的所有组件，一方面用来对三大控制器控制单元2的输出信号进行采集，所述三大控制器包括整车控制器VCU23、电机控制器MCU24、电池管理系统BMS25 ;所采集的信号有主正继电器、主负继电器、预充继电器、直流充电继电器、风扇继电器、加热等继电器的驱动信号、电动机IGBT驱动信号、IGBT使能信号,这些信号被米集后将作为虚拟仿真模型14的输入；另一方面所述硬件在环仿真单元I包括的所有组件，将状态信息分别回馈至三大控制器控制单元2的输入信号，所述输入信号有电流、电压传感器的采集信号，各种状态反馈信号，充电机的激活和连接确认信号，交流充电控制确认CP检测的PWM发生和测量信号，温度采集信号、车辆状态、电动机三相电流、机械角度等。
[0031]具体实施时，所述虚拟仿真模型14与硬件在环仿真单元I协同工作，将三大控制器控制单元2需要的电信号和总线信号发送给三大控制器控制单元2，同时测量三大控制器控制单元2输出的电信号和总线信号，并将结果传递给下位机中的虚拟仿真模型14继续处理，依据虚拟仿真模型14中的控制策略，虚拟仿真模型14的输出经数模转换再回馈给三大控制器控制单元2，完成整个控制的回环，为三大控制器控制单元2提供了车辆的各种运行工况，可以完成对三大控制器控制单元2正常系的功能测试。
[0032]所述故障模拟仿真板卡11可以用来模拟多种常见故障，包括信号的开路，短路及虚接，同时运用该实验室系统提供的多种制造故障的方式，如CAN信号手工设定值发送故障值，在虚拟仿真模型14中手工设定主控单元回馈信号故障行为，可完成对三大控制器控制单元2的异常系的功能测试。
[0033]所述测试PC上位机通过网线连接至联合硬件在环仿真单元，所述三大控制器控制单元可通过CCP协议由标定测量设备来测量或标定，所述联合硬件在环仿真单元包括专为新能源纯电动车辆三大控制器定制设计开发的程控电源、实时控制下位机、各种仿真板卡和各种虚拟仿真模型。
[0034]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
[0035]需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本实用新型方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本实用新型方法实施例中的叙述，此处不再赘述。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，包括硬件联合在环仿真单元(I)、三大控制器控制单元⑵、标定测量设备⑶和测试PC上位机(4)，其特征在于:所述测试PC上位机(4)连接硬件联合在环仿真单元(I)，所述三大控制器控制单元(2)连接标定测量设备(3)，所述标定测量设备(3)通过USB连接测试PC上位机(4);所述硬件联合在环仿真单元(I)包括可编程程控电源(5)、实时控制下位机￠)、总线通信板卡(7)、数模转换板卡(8)、模数转换板卡(9)、PWM发生和测量板卡(10)、数字I/O板卡(11)、温度仿真板卡(12)、故障模拟仿真板卡(13)、电动机专用仿真板卡(15)和虚拟仿真模型(14)。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，其特征在于:所述三大控制器控制单元(2)通过线束连接到所述硬件联合在环仿真单元(I)中。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动车三大控制器硬件联合在环仿真测试系统，其特征在于:所述虚拟仿真模型(14)包括车辆模型、驾驶员模型、汽车动力学模型、电动机模型、电池模型、交直流充电机模型。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述总线通信板卡(7)是用来提供接收和发送CAN总线信息的通道。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述硬件在环仿真单元(I)包括的所有组件，对三大控制器控制单元2的输出信号进行采集，所述三大控制器包括整车控制器V⑶(23)、电机控制器MCU (24)、电池管理系统BMS (25);所采集的信号是主正继电器、主负继电器、预充继电器、直流充电继电器、风扇继电器、加热继电器的驱动信号、电动机IGBT驱动信号、IGBT使能信号中的一个或多个，这些信号被采集后将作为虚拟仿真模型(14)的输入。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述硬件在环仿真单元(I)包括的所有组件，将状态信息分别回馈至三大控制器控制单元(2)的输入信号，所述输入信号有电流、电压传感器的采集信号，各种状态反馈信号，充电机的激活和连接确认信号，交流充电控制确认CP检测的PWM发生和测量信号，温度采集信号、车辆状态、电动机三相电流、机械角度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述总线通信板卡(7)、数模转换板卡(8)、模数转换板卡(9)、PWM发生和测量板卡(10)、数字I/O板卡(11)、温度仿真板卡(12)、电动机专用板卡(15)和故障模拟仿真板(13)卡均采用专门设计的接口板卡，采用VME背板接口协议通信。
【文档编号】G05B23/02GK203941445SQ201420081632
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】高史贵, 张君鸿, 姜炜 申请人:北京智行鸿远汽车技术有限公司