CN102902263A - 新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法 - Google Patents

新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法，设备包括测试上位机界面、LABCAR系统和电机控制器，方法包括：测试人员通过测试上位机界面进行电机控制器的正常功能测试和故障测试，测试上位机界面通过网线将测试内容发送给LABCAR系统，LABCAR系统根据测试人员的指令发送电机控制器需要的电气信号，并采集回电机控制器发出的电气控制指令进行闭环电机控制，同时反馈给测试上位机界面进行故障的查看。本发明的有益效果为：本发明可对电机控制器进行特定工况功能测试，还可以对整个电机系统的故障进行模拟，进而测试在故障发生情况下，电机控制器是否能够识别故障的发生，并做出恰当的故障处理。

Description

新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法。 
背景技术
新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一，随着新能源汽车的快速发展，电机及其控制器成为在很多场合辅助发动机或代替发动机提供扭矩，是新能源车辆的核心部件，尤其是其控制器，决定了电机输出的扭矩和转速，传感器精度，噪声，控制算法的精确度，鲁棒性能都对电机的性能产生很大的影响，进而影响装备车辆的性能。另外新能源汽车的安全性也一直备受人们关注，需要电机控制器能够及时的探测到相应的故障，如电池过压，电池欠压，逆变器功率器件过温，控制器板卡过温等，又或者是线束和电路故障，如短路，开路，虚接等，同时电机控制器能够及时的处理这些故障以保障新能源车辆整车和驾驶员的安全，因此，对电机控制器在装车之前，对其进行功能测试和故障测试都是非常有必要的。 
目前对新能源汽车的电机控制器测试系统主要是电机测试台架，通过CAN总线给电机控制器发送扭矩或者转速请求，电机控制器按照请求进行闭环控制并发送控制信号给真实电机，真实电机外接测功机作为负载，这种测试设备价格昂贵，占地面积大，并且这种测试设备不具备故障测试的能力，很难对故障进行模拟，同时当发生故障时，如果软件处理不成熟有可能损坏电机和测试机。 
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备及测试方法，以克服目前现有技术存在的设备价格昂贵，占地面积大，并且这种测试设备不具备故障测试的能力，很难对故障进行模拟，同时当发生故障时，如果软件处理不成熟有可能损坏电机和测试机的不足。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 
一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备，包括测试上位机界面、LABCAR系统和电机控制器，所述LABCAR系统包括程控电源、实时仿真计算机、电阻信号仿真板卡、高速电机仿真板卡、总线信号仿真板卡和故障仿真板卡；所述测试上位机界面通过网线连接LABCAR系统，所述LABCAR系统通过CAN总线、PWM信号和传感器信号与电机控制器通讯连接。
一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试方法，该方法包括： 
测试人员通过测试上位机界面进行电机控制器的正常功能测试和故障测试，测试上位机界面通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统，LABCAR系统根据测试人员的指令发送电机控制器需要的电气信号，并采集回电机控制器发出的电气控制指令进行闭环电机控制，同时反馈给测试上位机界面进行状态和故障的查看。
优选地，所述正常功能测试包括以下步骤： 
（1）将LABCAR系统和电机控制器正确连接，通过测试上位机界面使电机控制器低压上电，低压上电后，接通程控电源；
（2）进行扭矩控制测试，设定整车控制器控制目标扭矩的值，并通过CAN总线发送给电机控制器，然后设定不同的测功机的转速，并读取电机模型的输出扭矩是否在指定时间内达到目标的扭矩进行测试；
（3）进行转速控制测试，设定整车控制器控制目标转速的值，并通过CAN总线发送给电机控制器，然后设定不同的测功机的扭矩，并读取电机模型的输出转速是否在指定时间内达到目标的转速进行测试。
优选地，所述故障测试包括以下步骤： 
（1）LABCAR系统和电机控制器正确连接，通过界面使电机控制器低压上电，低压上电后，接通程控电源接通；
（2）进行系统故障测试，将模型正确计算结果屏蔽，使用测试人员输入值作为传感器的原始信号，读取电机控制器的故障码，并查看电机的工作状态，即故障处理模式是否按设计要求进行；
（3）进行电路控制测试，通过设定与电机控制器某个被测管脚相连接的故障仿真板卡的故障内容，读取电机控制器发出的故障码是否与之对应，并查看电机的工作状态，即故障处理模式是否按设计要求进行。
本发明的有益效果为：本发明不仅可以对电机控制器进行特定工况功能测试，而且可以对整个电机系统的故障进行模拟，进而测试在故障发生情况下，电机控制器是否能够识别故障的发生，并做出恰当的故障处理。 
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。 
图1是本发明实施例所述的新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备的结构框图； 
图2是本发明实施例所述的新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备的LABCAR系统结构框图；
图2是本发明实施例所述的新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备的LABCAR系统的实时仿真计算机的使用状态参考图。
图中： 
1、测试上位机界面；2、LABCAR系统；3、电机控制器；4、程控电源；5、实时仿真计算机；6、电阻信号仿真板卡；7、高速电机仿真板卡；8、总线信号仿真板卡；9、故障仿真板卡。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备，包括测试上位机界面1、LABCAR系统2和电机控制器3，所述LABCAR系统2包括程控电源4、实时仿真计算机5、电阻信号仿真板卡6、高速电机仿真板卡7、总线信号仿真板卡8和故障仿真板卡9；所述测试上位机界面1通过网线连接LABCAR系统2，所述LABCAR系统2通过CAN总线、PWM信号和传感器信号与电机控制器3通讯连接。 
一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试方法，该方法包括：测试人员通过测试上位机界面1进行电机控制器3的正常功能测试和故障测试，测试上位机界面1通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统2，LABCAR系统2根据测试人员的指令发送电机控制器3需要的电气信号，并采集回电机控制器3发出的电气控制指令进行闭环电机控制，同时反馈给测试上位机界面1进行状态和故障的查看。 
如图2-3所示，所述LABCAR系统2是包括控制信号PWM采集模块，仿真模块，传感器信号模拟模块，故障模拟模块和一个CAN总线信号收发模块。用该系统给电机控制器3提供一个电气环境来模拟真实台架为功能测试提供条件，同时具备故障的模拟能力。 
所述控制信号PWM采集模块主要是用来采集电机控制器3输出的对电机的控制信号，该信号通常脉冲宽度调制信号，也叫PWM信号，控制信号PWM采集模块在LABCAR系统2中采用ES5340高速电机仿真板卡7的数字量采集通道实现。 
所述仿真模块主要是通过数学物理公式计算获得当前控制下的电机运行的状态，仿真模型包括逆变器模型，电机模型和测功机模型，表现为Simulink模型，运行在LABCAR系统2中的RTPC中，即实时仿真计算机5，用来运行仿真模型，并驱动其他电气板卡工作。 
所述传感器信号模拟模块主要是用来模拟电机控制器3的传感器电信号，信号源为上述仿真模型的计算结果，包括电机的位置，电机的相电流，电机的线电流，逆变器的温度，电机的温度，动力电池电压；所述位置传感器为旋转变压器，采用LABCAR系统2的ES5340高速电机仿真板卡7的模拟量输出通道实现；所述电机的电流传感器为霍尔电流传感器，采用LABCAR系统2的ES5340高速电机仿真板卡7的模拟量输出通道实现；所述温度传感器为热敏电阻，采用LABCAR系统2的ES1385的电阻信号仿真板卡6实现；所述动力电池电压，由于是高压系统，采用程控电源4与电机控制器3该采集端口连接实现，用于给系统提供电源。 
所述故障仿真模块主要是用来模拟电机控制器3的常见故障，包括信号的开路，短路及虚接的模拟，所述故障仿真模块，采用LABCAR系统2的ES4440的故障仿真板卡9实现。 
所述CAN总线收发模块是集成在LABCAR系统2中的总线信号仿真板卡8，可以通过该硬件实现整车控制器的CAN发送信息的模拟，给电机控制器3发送真实的目标扭矩和目标转速CAN信号，使电机控制器3的运行模式与真车相似。 
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明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，均落在本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试设备，包括测试上位机界面（1）、LABCAR系统（2）和电机控制器（3），其特征在于：所述LABCAR系统（2）包括程控电源（4）、实时仿真计算机（5）、电阻信号仿真板卡（6）、高速电机仿真板卡（7）、总线信号仿真板卡（8）和故障仿真板卡（9）；所述测试上位机界面（1）通过网线连接LABCAR系统（2），所述LABCAR系统（2）通过CAN总线、PWM信号和传感器信号与电机控制器（3）通讯连接。
2. 一种新能源车辆电机控制器硬件在回路测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
测试人员通过测试上位机界面（1）进行电机控制器（3）的正常功能测试和故障测试，测试上位机界面（1）通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统（2）；LABCAR系统（2）根据测试人员的指令发送电机控制器（3）需要的电气信号，并采集回电机控制器（3）发出的电气控制指令进行闭环电机控制，同时反馈给测试上位机界面（1）进行状态和故障的查看。
3.根据权利要求2所述的新能源车辆电机控制器硬件在回路测试方法，其特征在于，所述正常功能测试包括以下步骤：
（1）将LABCAR系统（2）和电机控制器（3）正确连接，通过测试上位机界面使电机控制器（3）低压上电，低压上电后，接通程控电源（4）；
（2）进行扭矩控制测试，设定整车控制器控制目标扭矩的值，并通过CAN总线发送给电机控制器（3），然后设定不同的测功机的转速，并读取电机模型的输出扭矩是否在指定时间内达到目标的扭矩进行测试；以及
（3）进行转速控制测试，设定整车控制器控制目标转速的值，并通过CAN总线发送给电机控制器（3），然后设定不同的测功机的扭矩，并读取电机模型的输出转速是否在指定时间内达到目标的转速进行测试。
4.根据权利要求2或3所述的新能源车辆电机控制器硬件在回路测试方法，其特征在于，所述故障测试包括以下步骤：
（1）LABCAR系统（2）和电机控制器（3）正确连接，通过界面使电机控制器（3）低压上电，低压上电后，接通程控电源（4）；
（2）进行系统故障测试，将模型正确计算结果屏蔽，使用测试人员输入值作为传感器的原始信号，读取电机控制器（3）的故障码，并查看电机的工作状态，即故障处理模式是否按设计要求进行；以及
（3）进行电路控制测试，通过设定与电机控制器（3）某个被测管脚相连接的故障仿真板卡（9）的故障内容，读取电机控制器（3）发出的故障码是否与之对应，并查看电机的工作状态。
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