CN103034227A - 纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，包括以下步骤：配置被测试模型、配置测试环境、选择测试用例、开始测试、读取测试报告以及回归测试。本发明的有益效果为：在Matlab/Simulink环境下建立VCU控制算法模型需要的仿真环境模型，进而形成VCU模型在回路测试Simulink模型，测试人员通过模型在回路测试配置界面定义车辆运行工况和故障情况进行纯电动汽车整车控制器模型在回路的仿真，从而达到测试VCU控制模型的目的。

Description

纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法。 

背景技术

电动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，随着电动汽车的快速发展，对其核心零部件的产品性能、可靠性要求也越来越重要。 

电动汽车整车的动力系统主要由动力电池、动力电池管理器（简称BMS：Battery Management System）、驱动电机、启动电机控制器（简称MCU：Motor Control Unit）、整车控制器（简称VCU：Vehicle Control Unit）组成。其中，VCU负责整车状态的监测、驱动扭矩的控制、整车的能量管理、对高压的上/下电管理、对系统故障的综合处理和报告。是动力系统核心的部分。因此加强VCU开发过程中对应用软件的测试是非常有必要的。 

目前汽车电子控制器的开发广泛的采用基于模型的开发方法，通常是采用Simulink模型进行图形化的控制算法开发，通过代码生成技术自动生成面向嵌入式系统的高性能的精简代码。而当前的测试手段还停留在原始的代码走查、代码测试阶段，不能够满足新的开发方式下的面向模型的测试要求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，以验证VCU应用程序可能存在的问题和错误，解决现代开发手段下电动汽车整车控制器开发采用模型化的方法无法进行测试或测试过程不恰当的问题。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 

一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，包括以下步骤：

1）配置被测模型：选择被测的VCU控制器的Simulink模型，包括VCU控制器模型本身以及相应的参数文件，参数文件为VCU控制器的标定数据；

2）配置测试环境：选择整车的仿真环境模型，包括被控对象模型、传感器模型和执行器模型，其中被控对象模型包括电池和电池管理系统BMS模型、电机和电机控制器MCU模型、车辆动力学模型、驾驶员输入模型，可以模拟整车的运行工况和模拟故障情况；传感器模型，模拟传感器特性和模拟故障情况；执行器模型，建立VCU直接控制的附件简单模型及模拟故障情况；

仿真环境模型还包括参数文件，参数文件为描述了整车各部件的物理特性，如车辆的质量，转动惯量，质心位置，与实际数据应相符；

3）选择测试用例：模拟在真车上要进行的测试内容，输入驾驶员行为、系统故障情况、期望输出、车辆的定义和选择、电机和电机控制器参数的定义和选择以及测试用例的定义和选择；

4）开始测试：上述配置好的模型和测试环境，以及运行的测试用例进行模型方针，得到VCU控制器的实际输出；

5）读取测试报告：通过对比期望输出和实际输出的差异判断VCU控制器的控制是否存在缺陷，并通知相关人进行修改；

6）回归测试：针对修改完的被测VCU模型对测试没有通过的测试用例再次测试；

7）重复步骤5）和步骤6），直到所有的回归测试结果无需要修改的缺陷。

本发明的有益效果为：在Matlab/Simulink环境下建立VCU控制算法模型需要的仿真环境模型，进而形成VCU模型在回路测试Simulink模型，测试人员通过模型在回路测试配置界面定义车辆运行工况和故障情况进行纯电动汽车整车控制器模型在回路的仿真，从而达到测试VCU控制模型的目的。 

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纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法的流程图。 

具体实施方式

本发明实施例所述的一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，包括以下步骤： 

1）配置被测模型：选择被测的VCU控制器的Simulink模型，包括VCU控制器模型本身以及相应的参数文件（即配置被测的VCU版本、配置被测的VCU参数、配置被控电动车的参数以及配置要进行测试的测试用例）；参数文件为VCU控制器的标定数据，如比例积分控制器的比例系数或积分系数等，应与实际被控对象相符；

2）配置测试环境：选择整车的仿真环境模型，其为除VCU控制模型之外的其它模型均为仿真环境模型，包括被控对象模型，传感器模型和执行器模型；其中被控对象模型，包括电池和电池管理系统BMS模型，电机和电机控制器MCU模型，车辆动力学模型，驾驶员输入模型，可以模拟整车的运行工况和模拟故障情况；传感器模型，模拟传感器特性和模拟故障情况；执行器模型，建立VCU直接控制的附件简单模型及模拟故障情况；还包括参数文件；参数文件是描述了整车各部件的物理特性，如车辆的质量，转动惯量，质心位置等，与实际数据应相符；

3）选择测试用例：模拟在真车（测试界面中包含VCU控制器）上要进行的测试内容，输入为驾驶员行为、系统故障情况、期望输出、车辆的定义和选择、电机和电机控制器参数的定义和选择以及测试用例的定义和选择；

4）开始测试：上述配置好的模型和测试环境，以及运行的测试用例进行模型方针，得到VCU控制器的实际输出；

5）读取测试报告，通过对比期望输出和实际输出的差异判断VCU控制器的控制是否存在缺陷，并通知相关人进行修改；

6）回归测试：针对修改完的被测VCU模型对测试没有通过的测试用例再次测试；

7）重复步骤5）和步骤6），直到所有的回归测试结果无需要修改的缺陷。

模型在回路，模型是指VCU控制软件的Simulink模型，也就是将来在真车上对真车进行控制的应用程序的原模型。在回路是指VCU控制软件工作在一个闭环的环境下，而该闭环的仿真环境的搭建和测试过程是本发明的核心内容。本测试应用的软件是在Matlab环境下搭建的，主要包括一个界面，用来管理测试过程，一个仿真模型用来仿真VCU控制软件的响应特性，其中测试过程如上文的流程，如何在测试界面中实现上述流程描述在下文的测试界面描述中。 

参数文件，在Matlab中，仿真模型中的数据通常以一个参数代号来代替，如车辆的质量，参数代号一般可定义为VehMass，不同的车辆质量的值不同，以大巴为例，该值大约为8000kg,在Matlab中可以使用脚本文件，也叫做M文件来定义该值，语法如VehMass = 8000；并通过运行该文件，可使该值（8000）赋给仿真模型中的VehMass这个参数。文中所述说有的参数文件均是这个含义，只是每个不同的参数文件内定义的参数不同。 

测试用例数据的标准为以时间为标记的序列，即在每个时刻，每个输入变量的值，和期望的输出变量的值，如下表，T（s）表示时间序列，…前的信号为输入的变量在该时刻的值，如Acc Pedal表示加速踏板的百分数，…之后的信号表示VCU期望的输出结果如VCU TrqReq表示VCU发出的扭矩需求的值。输入信号是要参与仿真过程的，是仿真的输入条件，期望输出是不参与仿真的，但仿真结束后，仿真的输出结果需要与该值进行对比，也就是做减法，得到的值为零则该项测试通过。如20%加速踏板，没有传感器故障时VCU的扭矩需求应为400（Nm），若仿真输出的结果也是400Nm，那么该时刻测试通过，若该测试用例的所有时刻输出的结果与期望的结果均一致，则该项测试用例通过。 

具体测试时，测试界面包括了上文描述的各个步骤，其中可用Configuration框中的内容包含上文步骤中的被测模型配置，测试环境配置，测试用例选择。分别采用英文Select The VCU Simulink Model，Select The Env Simulink Model和Select The Test Case的按钮。当选择的文件正确，界面会显示OK。当点击按钮Select The VCU Simulink Model，测试人员从工作目录中选择被测的整车控制器模型和模型参数文件。当点击按钮Select The Env Simulink Model，测试人员从工作目录中选择整车车控制器仿真需要的仿真运行环境模型和参数文件。当点击按钮Select The Test Case，测试人员从工作目录中选择需要运行的测试用例的excel文件，文件中包含车辆车速也就是车辆运行工况以及各故障是否存在，同时该文件中还包含了期望输出的结果。被选择的环境模型中的整车控制器VCU模型可通过Matlab的模型引用功能使用在界面中选择的VCU模型，其中驾驶员模型中的目标车速采用了Matlab的数据导入功能使用在界面中选择的测试用例中的车辆工况数据。 

经过这样的配置之后，整车控制器VCU模型就具备了能够进行电动车整车控制器模型在回路仿真的功能，测试人员通过点击界面上设置的Start Test可以通过Matlab的指令运行该Simulink模型，得到仿真结果，这些仿真结果在仿真结束之后存在Matlab的工作路径中，通过调用Matlab的数据对比功能，对比仿真结果中VCU的实际输出和测试用例中的期望输出的结果是否相同，如果相同，在仿真报告中填写通过，否则为不通过。测试界面可采用更为详细的界面m语言的程序编写均可通过Matlab基本指令完成，不再展开详细描述。 

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 (5)

1.一种纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配置被测模型：选择被测的VCU控制器的Simulink模型，包括VCU控制器模型本身以及相应的参数文件，参数文件为VCU控制器的标定数据；

2）配置测试环境：选择整车的仿真环境模型，其包括被控对象模型，传感器模型和执行器模型；

3）选择测试用例：模拟在真车上要进行的测试内容，输入为驾驶员行为、系统故障情况、期望输出、车辆的定义和选择、电机和电机控制器参数的定义和选择以及测试用例的定义和选择；

4）开始测试：上述配置好的模型和测试环境，以及运行的测试用例进行模型方针，得到VCU控制器的实际输出；

5）读取测试报告，通过对比期望输出和实际输出的差异判断VCU控制器的控制是否存在缺陷，并通知相关人进行修改；

6）回归测试：针对修改完的被测VCU模型对测试没有通过的测试用例再次测试；以及

7）重复步骤5）和步骤6），直到所有的回归测试结果无需要修改的缺陷。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，其特征在于：步骤2）中被控对象模型，包括电池和电池管理系统BMS模型、电机和电机控制器MCU模型、车辆动力学模型以及驾驶员输入模型，模拟整车的运行工况和模拟故障情况。

3.根据权利要求2所述的纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，其特征在于：步骤2）中的传感器模型模拟传感器特性和模拟故障情况。

4.根据权利要求3所述的纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，其特征在于：步骤2）中的执行器模型建立VCU直接控制的附件简单模型及模拟故障情况。

5.根据权利要求4所述的纯电动汽车整车控制器模型在回路测试方法，其特征在于：步骤2）中的仿真环境模型还包括参数文件描述整车各部件的物理特性并与实际数据应相符。

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