一种电动车用整车控制器硬件在环测试系统的制作方法

本实用新型涉及汽车测试技术领域，具体来说，涉及一种电动车用整车控制器硬件在环测试系统及测试方法。

背景技术：

随着传统燃油车带来的日益严重的环境污染与能源紧张问题，电动汽车成为解决这两大问题的关键。电动车与传统燃油车有较大的差别，在整车控制器方面更是不同，整车控制器作为电动车的控制核心，整车控制器协调和控制整车主要部件。

整车控制器接受传感器采集的信号，通过自身的控制策略和控制算法，计算出合适的控制指令，并把控制指令发送给执行机构，它的性能直接影响整车的性能。

目前，在市场上，电动车整车控制器种类繁多，但是控制器的各项性能很难评估，只采用实车对整车控制器进行测试，不仅性价比低、而且测试工况有限，尤其不能测试汽车极限行驶工况下整车控制器的性能。而且整车控制器内的控制策略不断增加，传统的检测方法已经不能满足测试精度和要求。

现有的整车控制器测试大部分集中于模型在环、软件在环，这两个阶段的测试精度也达不到实车测试要求，而在实车测试时，不仅需要驾驶员，测试工程师同时也要在现场进行测试实验，测试时间易受到环境与道路的影响，测试效率低，测试成本高，如果在实车测试阶段，发现整车控制器存在问题，需要重新返回前期开发阶段进行修整，不仅延长了整车控制器的开发时间，而且增加了开发成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种电动车用整车控制器硬件在环测试系统及测试方法。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电动车用整车控制器硬件在环测试系统，包括整车控制器、故障注入单元、SCALEXIO和计算机，所述计算机包括车辆仿真模块、车辆行驶动画仿真模块和车辆状态操作监控模块，所述整车控制器和故障注入单元之间以及所述故障注入单元与SCALEXIO之间均通过线束相连，所述SCALEXIO与计算机之间通过网线相连；

所述故障注入单元用于实现信号的短路故障、开路故障以及监测各个线路电压信号；

所述SCALEXIO用于实现整车控制器与其的信号通讯、为整车控制器提供需要的工作电压以及模拟CAN网络；

所述车辆仿真模块用于建立车辆仿真模型；

所述车辆行驶动画仿真模块用于实时显示车辆仿真模型运行状态动画；

所述车辆状态操作监控模块用于控制整个测试进程，同时采集测试数据。

进一步的，还包括测试机柜，所述故障注入单元、SCALEXIO以及整车控制器均集成于所述测试机柜内。

进一步的，所述整车控制器、故障注入单元和整车控制器通过高度和深度均能调节的隔板自上而下集成于测试机柜内，所述测试机柜的内还设有散热风扇、漏电保护器、保险丝、急停开关、电源与指示灯装置以及正常开关。

进一步的，所述故障注入单元由若干故障注入板构成，所述故障注入板的两端设有用于分别与整车控制器和SCALEXIO连接的第一接口，所述故障注入板中部设有若干故障注入口，所述故障注入口包括分别与每根信号线输入端和输出端相连的第二接口，故障注入口可以进行接插件的插入和拔出，故障注入的实现与否通过接插件的插入和拔出控制。

本实用新型的有益效果：

(1)为电动车用整车控制器测试提供新的测试手段和方法；

(2)性价比较高，能够实现测试汽车故障和极限行驶工况下整车控制器的性能；

(3)较传统的台架测试或者原型测试，不存在占地大、工作情况复杂、不同车型需要不同的台架的问题；

(4)测试系统易于扩展，测试系统暂时采用整车仿真模型，后续可以把转向系统、动力总成系统集成到该硬件在环测试系统中，更加接近于实车状态，能够把测试尽量多的在硬件在环测验阶段完成，有效减少实车试验工况，有效节约开发成本，缩短开发时间；

附图说明

图1是根据本实用新型实施例所述的在环测试系统的原理框图；

图2是根据本实用新型实施例所述的在环测试系统的测试机柜布置图；

图3是根据本实用新型实施例所述的故障注入单元的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例所述的接插件的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例所述的故障注入板内部部分电路图；

图6是根据本实用新型实施例所述的计算机与显示屏之间连接的结构示意图；

图7是根据本实用新型实施例所述的在环测试系统的第一线束的结构示意图；

图8是根据本实用新型实施例所述的在环测试系统的第二线束的结构示意图。

图中所示：

1-整车控制器；2-故障注入单元；3-SCALEXIO；4-计算机；5-测试机柜；6-散热风扇；7-隔板；8-故障注入板；9-显示屏；10-第一线束；11-第二线束；12-第二接口；13-接插件；14-第一接口。

具体实施方式

下面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。

如图1所示，根据本实用新型的实施例所述的一种电动车用整车控制器硬件在环测试系统，包括整车控制器(VCU)1、故障注入单元2、SCALEXIO3和计算机4，所述计算机4包括车辆仿真模块、车辆行驶动画仿真模块和车辆状态操作监控模块，所述整车控制器1和故障注入单元2之间以及所述故障注入单元2与SCALEXIO3之间均通过线束相连，所述SCALEXIO3与计算机4之间通过网线相连。

如图1所示，整车控制器1硬件在环测试系统以SCALEXIO3为中心，首先是计算机4内的车辆状态操作软件，调动车辆仿真模型运行，车辆仿真模型参数实时与车辆仿真动画显示进行信息交互，车辆仿真模型通过仿真线束与SCALEXIO软件连接，整车控制器1通过实际线束与SCALEXIO3相连接，此系统构成一个从整车控制器-SCALEXIO-车辆仿真模型的闭环控制，在这个闭环控制中车辆状态操作监控模块负责控制整个测试进程，同时采集测试数据，车辆行驶动画仿真模块负责与车辆仿真模型的信息交互，用于实时显示模拟车辆行驶状态，更为直观的观测测试工况与整车的状态信息。

如图2所示，电动车用整车控制器硬件在环测试系统的SCALEXIO3、故障注入单元2、整车控制器1集成在测试系统的测试机柜5中，测试机柜5内部规划为3层，层与层之间用隔板7隔开，隔板7上下、前后可调，测试机柜5下层放置SCALEXIO3，中间层放置故障注入单元2，上层放置整车控制器1，第一线束10首先把SCALEXIO3与故障注入单元2连接，第二线束11把故障注入单元2与整车控制器1连接。测试机柜5内设有电源与指示灯装置(图中未示出)、继电器(图中未示出)、保险丝(图中未示出)、急停开关(图中未示出)、正常开关(图中未示出)以及散热风扇6。

如图2所示，故障注入单元3由三个故障注入板8构成，实现信号的短路与开路故障以及实现对各个线路信号电压电路的测量。

如图3所示，故障注入板8把每条线路的输入输出端接出故障注入口，每个故障注入口由两个第二接口12组成，接插件13插入第二接口12中，所述两个第二接口12相当于两个开关，正常情况下，接插件13插入第二接口12中，相当于一个开关结合，一个开关断开，从而实现线束的连接；当把接插件13拔出，相当于两个开关全部断开，线路断开；采用外部线把所述两个第二接口12连接起来，相当于2个开关全部闭合，所述线路短接。故障注入单元3两端是用于连接VCU和SCALEXIO的第一接口14。

如图5所示，每一个信号线路都有输入端子和输出端子，对应着两个开关。当接插件13插入第一接口14中时，在对应的该路信号导通，则为无故障；如果接插件13拔出则对应的信号断开，则为故障存在。

车辆动画显示装置采用连接到一个计算机4的3个显示屏9，如图6所示，3个显示屏9同时显示车辆动力性模型、行驶动画、车辆监测与参数标定界面；在车辆参数与车辆动力学模型确定后，3个显示屏9同时显示汽车行驶动画，使观察者有立体感，更接近于现实汽车行驶工况。

SCALEXIO3是专门为整车控制器1测试开发的最佳集成测试系统，内有高速处理器板卡、I/O板卡和风扇等，SCALEXIO硬件具有丰富的I/O接口，不仅可以实现整车控制器1与SCALEXIO3的线束连接与信号通讯，还可以为整车控制器1提供需要的工作电压，电压实时可调，可以模拟CAN网络。

车辆仿真模型，是通过计算机4内的Model Desk软件实现，Model Desk软件内用于配置车辆动力学模型、环境变量模型、电机模型、电池模型、传动系统模型、操作意图模型；可以实现与实车相同的信号输入与输出，达到以仿真车辆模型代替实车车辆进行整车控制器测试的目的，车辆动力学模型可以按照实车的具体参数进行修改，达到与实车相同的配置，有效保证车辆仿真精度，实现对整车控制器的全面工况测试，从而减少实车试验测试工况，大大提高测试效率，减少测试成本。

车辆状态操作与监控，是通过计算机4内Configuration Desk软件、Control Desk软件实现，首先是通过Configuration Desk软件能够搭建整车控制器的仿真模型，可以设置整车控制器1与车辆动力学整车仿真模型之间的输入输出，也可以用于配置整车控制器1与SCALEXIO3连接的接口定义与仿真线束，根据接口定义确定整车控制器1与SCALEXIO3各个对应PIN角定义，然后用线束把两个对应的PIN角连接起来，做成实际线束，实现整车控制器1与SCALEXIO3硬件。

通过Control Desk软件显示车辆仿真模型的行驶状态与状态变量，如：车速、电机转速、档位、传感器信号、开关状态、继电器状态，能够实时记录试验过程，记录试验数据，导出试验数据，实现在线的参数标定，设有模型钥匙开关控制，模型初始化控制。

线束有CAN网络(CAN1，CAN4，CAN0)，CAN1是车身CAN网络，包括仪表板、BMS，CAN4是动力CAN网络，主要是电机及其控制器、BMS、动力电池、高压柜以及高压附件，CAN0是标定CAN网络，用于VCU程序刷写、整车参数标定以及报文数据采集。

普通信号线，线束由美标线、端子、号码管、伸缩管、蛇皮管组成。如图7-8所示，端子包括整车控制器1一端端子和SCALEXIO3一端端子，整车控制器1一端端子分为A区端子和B区端子，SCALEXIO3一端端子分为ECU1、ECU2、ECU3、CAN1、CAN4和CAN0。

具体的，本发明电动车用整车控制器硬件在环测试系统的测试方法如下：

1.首先是把接到硬件在环测试系统内预留线束接整车控制器1的一端，然后利用烧录器把要测试整车控制器1程序刷写到整车控制器1的硬件中；

2.根据刷写的整车控制器1程序，找到对应的整车控制器1的接口定义文档，根据整车控制器1的接口定义文档，在Configuration Desk软件内建立整车控制器1的仿真模型，并对应设置接口定义文档中各种信号(CAN、开关量信号、模拟量信号、PWM信号)，根据各种信号选择SCALEXIO3的通道，对通道进行属性设置，同时设置整车控制器1的仿真模型与车辆仿真模型的输入输出；

3.配置测试车辆模型，根据实车的参数修改车辆仿真模型车辆动力学模型、电机模型、电池模型、传动系统模型的参数，环境变量模型与操作意图需要根据测试工况进行单独设置，包括测试工况道路设置、操作行为设置；

4.通过线束把整车控制器1、故障注入单元2与SCALEXIO3连接，整车控制器1、故障注入单元2与SCALEXIO3可以进行信息交互，包括CAN通讯、传感器信号通讯、控制指令信号通讯。通过整车控制器1硬件在环测试系统实现对整车控制器1类似于实车的测试与标定，而且实现实车不能涉及的极限试验工况。

5.打开测试所用软件，涉及的软件有Configuration Desk软件用于配置真实整车控制器1与车辆仿真模型接口，对配置好的模型进行编译，生成模型对应的文件；Model Desk调用Configuration Desk生成的模型编译文件，对车辆模型的参数按照实车参数进行配置；Motion Desk连接到SCALEXIO内部运行的车辆仿真模型，并与之进行信息交互，实时显示车辆行驶动画；Control Desk软件配置车辆模型运行状态控制，监控变量显示，控制变量参数在线修改与标定、整车参数在线修改，可以用于测试数据的采集；Automation Desk软件用于实现自动化测试，首先是测试用例的编写，按照测试用例要求，自动的对整车控制器1进行测试，并自动生成测试报告。

6.对测试数据、测试报告进行分析，完善整车控制器1控制策略，添加新的测试用例，然后在进行新一轮的测试步骤，直到整车控制器1测试全部完成。

电动车用整车控制器硬件在环测试平台的测试模式

1.手动测试

根据测试用例要求，从模型在环、软件在环、硬件在环，实现对VCU单个控制功能的开环测试。开环测试包括：承受电压范围测试、信号接收测试、控制指令信号测试、CAN通讯网络测试。

2自动化测试

利用Automation Desk软件，首先把测试用例写入Automation Desk软件下，所述软件根据测试用例实现对整车控制器1的系统集成自动化测试。实现整车控制器的闭环测试包括：故障诊断测试、各种工况下的控制策略测试、功能测试。可以实现整车控制器1的自动化测试，所述系统能够连续工作七天七夜，实现在没有人操作的前提下，自动对整车控制器1进行设置好的工况下，反复进行测试，并自动生成测试报告。

每个测试步骤都可以对控制模型和控制参数进行在线修改与标定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。