CN104865947A - 一种整车控制器环境模型生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整车控制器环境模型的生成方法，包括根据整车被控对象，配置被控对象模型；配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；将整车控制器接收和发送的信号进行处理；选择生成地址，生成环境模型。该方法可自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。

Description

一种整车控制器环境模型生成方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆控制器测试领域，具体地说是一种整车控制器环境模型生成方法和系统。

背景技术

随着国际上对能源安全和环境保护问题的重视不断提升，各国对汽车排放污染物要求越来越严格。减少对能源的依赖，实现节能减排，已成为世界经济持续发展迫切需要解决的问题。混合动力汽车、纯电动汽车已成为当今汽车业发展的趋势。油电混合动力汽车将电机和发动机结合在一起，针对各个工况实现了合理的节能减排功效，怠速停机、电机起动、智能充电、再生制动、电机助力、电动爬行等混动功能，具有降低油耗、增加续驶里程、技术成熟度比较高等优点，是目前各大汽车公司发展的首选趋势。

整车控制器（VCU）是新能源汽车的核心，主要负责协调发动机管理系统（EMS）和电机控制器（MCU）之间的控制、上下电管理、对系统故障的综合处理和报告等。目前汽车整车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建模方式，它提供一个图形化的建模环境进行整车控制算法开发，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。因此加强整车控制器VCU的在环测试是必不可少的。

目前采用基于模型的开发方法，由于模型运算速度快，测试效率高，面对复杂的HCU控制器，模型在环测试将为控制器开发节省大量的时间和成本。模型在环测试需要建立整车的环境模型，工作量大，由于整车环境模型较为庞大，在模型调试过程难度也很大，直接影响测试开展进度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的生成整车环境模型的工作量大、调试难、影响测试进度，从而提出一种方便、便捷的整车控制器环境模型生成方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种整车控制器环境模型生成方法和系统。

一种整车控制器环境模型生成方法，包括

根据整车被控对象，配置被控对象模型；

配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；

设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；

将整车控制器接收和发送的信号进行处理；

选择生成地址，生成环境模型。

优选地，根据整车被控对象，配置被控对象模型的过程中，所述被控对象电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种。

优选地，所述配置虚拟控制器，并选择输入输出信号的过程，虚拟控制器包括发动机管理系统、变速箱控制器、电机控制器、电池管理系统中的一种或几种。

优选地，设置测试用例，模拟驾驶员操作信号的过程中，包括：

手动设置测试用例，手动给出信号激励来模拟驾驶员的操作；或

自动设置测试用例，配合系统中导入的道路工况选择相对应的测试用例并自动导入。

优选地，将整车控制器接收和发送的信号进行处理的过程，包括导入CAN总线传输的文件和IO文件，并进行数据转换。

本发明提供一种整车控制器环境模型生成系统，包括

被控对象配置单元：根据整车被控对象，配置被控对象模型；

虚拟控制器配置单元：配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；

测试用例设置单元：设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；

处理单元：将整车控制器接收和发送的信号进行处理；

环境模型生成单元：选择生成地址，生成环境模型。

优选地，所述被控对象配置单元中的所述被控对象电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种。

优选地，所述虚拟控制器配置单元中的所述虚拟控制器包括发动机管理系统（EMS）、变速箱控制器（TCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）、

优选地，测试用例设置单元包括：

手动设置子单元：手动设置测试用例，手动给出信号激励来模拟驾驶员的操作；或

自动设置子单元：自动设置测试用例，配合系统中导入的道路工况选择相对应的测试用例并自动导入。

优选地，所述处理单元包括数据转换子单元，用于导入CAN总线传输的文件和IO文件，并进行数据转换。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明提供一种整车控制器环境模型的生成方法，包括根据整车被控对象，配置被控对象模型；配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；将整车控制器接收和发送的信号进行处理；选择生成地址，生成环境模型。该方法可自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。

（2）本发明还提供一种整车控制器环境模型生成系统，包括被控对象配置单元、虚拟控制器配置单元、测试用例设置单元、处理单元以及环境模型生成单元，通过操作界面进行自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。并提供手动测试与自动测试可选的方法，使测试更方便灵活。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1  是本发明一个实施例的一种整车控制器环境模型生成方法的流程图；

图2  是本发明一个实施例中整车控制器测试模型在环测试框架图；

图3  是本发明一个实施例中环境模型自动生成在测试中应用流程图；

图4  是本发明一个实施例中的整车控制器环境模型生成系统的结构框图。

具体实施方式

下面提供本发明所述的整车控制器环境模型的的生成方法，用于环境模型，用于整车控制器的在环测试。该方法可以在计算机或其他可编程设备中通过编写具有实现如下过程的指令来实现。由于整车控制器一般是通过Matlab和Simulink进行模型仿真，该方案可以通过编写M语言的程序脚本来实现。

实施例1:

本实施例中提供一种整车控制器环境模型生成方法，如图1所示，包括如下过程：

（1）根据整车被控对象，配置被控对象模型。此处的被控对象模型为物理模型，被控对象包括电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种，道路工况是与自动测试的测试用例配合使用的，如果测试时选择手动设置测试用例，可以不添加道路工况模型。

（2）配置虚拟控制器，并选择输入输出信号。虚拟控制器包括发动机管理系统（EMS）、变速箱控制器（TCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）中的一种或几种。纯电动车型可以不添加EMS模型，每个虚拟控制器根据具体测试用例项目需要来选择该控制器的输出输出信号。

（3）设置测试用例，模拟驾驶员操作信号。整车控制器的模型在环测试一般是基于模拟驾驶员操作进行的测试，驾驶员操作相关的信号包括钥匙位置、档位、油门、制动、手刹等，通过设置测试用例来得到所需的信号，测试用例分为手动设置和自动设置。本实施例中选择自动设置，配合导入的道路工况来选取相对应的测试用例，通过程序可以将excel格式的测试用例自动导入。

（4）将整车控制器接收和发送的信号进行处理，通过导入CAN总线传输的dbc文件和IO文件，通过数据转换得到所需的数据；

（5）上述配置完成后，选择环境模型的生成地址，并进行命名，执行后可自动生成环境模型，得到所需的整车控制器测试所需的环境模型。

本实施例中的整车控制器环境模型的生成方法，可自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。

实施例2：

本实施例中提供一种整车控制器环境模型的生成方法，环境模型的在环框架图如图2所示。

本实施例中的环境模型生成方法，用于模型在环测试中需建立整车环境模型的情况下，通过在matlab中用M语言编写脚本函数，通过命令添加调用simulink库中的模块自动生成环境模型，然后应用于模型在环测试中。采用本实施例中的方法对图2中的环境模型部分进行自动生成，测试人员通过GUI界面选取要生成的模块，进行相应的参数配置即可。

环境模型的自动生成方法包括以下步骤：

1）被控对象模型配置。电动车的被控对象主要包括电机、电池、发动机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况，具体每个被控对象的说明如下。

其中，电机可供选择的有永磁同步电机、异步电机。用来模拟电机的工作，发送电机扭矩、转速值。通过导入电机特性曲线以及公式来计算此部分，需配置额定转矩、额定功率、最大转矩、最大转速。

发动机提供柴油机、汽油机模型。需输入额定转矩、额定功率、最大转矩、最大转速，也可按程序设定的模板导入发动机特性曲线。纯电动车型可选择不添加发动机模型。

离合器需配置摩擦面数、摩擦面积等。

变速箱需输入档位、传动比、主减速比等。

附件可供选择有风扇、空调、水泵、DCAC、DCDC等，根据实际测试项目进行选择即可。

整车对象主要是根据整车的参数计算当前车速轮速等信息的，需输入整备质量、迎风面积、轴距等车型参数。

道路工况作为被控对象是与自动的测试用例配合使用的，如果测试时选取手动设置测试用例，那么不用添加该模块；如果是选择自动设置测试用例则可选系统提供的路况，如：城市道路工况、市郊行驶工况等，可选取一个工况或者多选。道路工况数据主要是来自标准工况和实验数据，实验数据可随项目积累逐渐进行丰富。

2）虚拟控制器配置。主要包括发动机管理系统EMS、变速箱控制器TCU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS，纯电动车型可选择不添加EMS模块，每个虚拟控制器可根据具体测试项目需要来选择模块的输入输出信号。

3）控制面板配置。这部分主要包括驾驶员操作的相关信号，如：钥匙位置、档位、油门、制动、手刹等。整车控制器的模型在环测试一般是基于模拟驾驶员操作进行的测试，所以该部分也可说是测试用例的设置模块。测试用例设置分为手动设置和自动设置，手动设置是需要测试人员来通过给出信号激励来模拟驾驶员的操作；自动设置是配合系统中导入的道路工况来选取相对应的测试用例，程序会将excel格式的测试用例自动导入进来。

4）输入输出处理模块。该模块主要负责将整车控制器VMS接收和发送的信号进行数据转换，该模块的自动生成只需通过导入dbc和IO文件即可完成。

5）环境模型自动生成执行。在以上所有部分配置完成后，可选择环境模型的生成地址，以及对生成的模型进行命名，执行自动生成，可获得需要的环境模型。

自动生成环境模型后并进行测试的流程图如图3所示，在整车控制器模型在环测试中，环境模型自动生成后的应用，如下：

1）打开环境模型自动生成界面，选择被控对象、虚拟控制器，控制面板并进行相应配置。

2）环境模型自动生成，并与整车控制器VCU控制策略模型建立连接。

3）在控制面板中选择测试用例方式。分两种情况：

如自动设置测试用例则在道路工况模块选取想要测试的工况，再在控制面板中选择该工况对应的测试用例，测试执行完成后会将标准的道路工况曲线或实验数据曲线与本次测试的结果曲线都显示出来，供测试结果分析。

手动设置测试用例方式需测试人员给出钥匙位置、档位、油门、制动、手刹等信号激励，并添加观测点以便分析测试结果。

4）执行测试。手动测试需要按实际测试要求进行设置仿真时间，自动测试仿真时间依据选取工况，都是确定的值。

5）分析测试结果。得到整车控制器的实际输出；通过对比期望输出和实际输出的差异判断整车控制器的功能是否存在缺陷，对缺陷进行分析记录，即使反馈给相关人员。

本实施例中提供的整车控制器环境模型的生成方法，以及使用该环境模型进行在环测试方法，可自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。并提供手动测试与自动测试可选的方法，使测试更方便灵活。

实施例3：

本实施例中提供一种整车控制器环境模型生成系统，如图4所示，包括

被控对象配置单元：根据整车被控对象，配置被控对象模型；

虚拟控制器配置单元：配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；

测试用例设置单元：设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；

处理单元：将整车控制器接收和发送的信号进行处理；

环境模型生成单元：选择生成地址，生成环境模型。

本实施例中，所述被控对象配置单元中的所述被控对象电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种。所述虚拟控制器配置单元中的所述虚拟控制器包括发动机管理系统（EMS）、变速箱控制器（TCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）、

本实施例中，测试用例设置单元包括：

手动设置子单元：手动设置测试用例，手动给出信号激励来模拟驾驶员的操作；或

自动设置子单元：自动设置测试用例，配合系统中导入的道路工况选择相对应的测试用例并自动导入。

其中，所述处理单元包括数据转换子单元，用于导入CAN总线传输的文件和IO文件，并进行数据转换。

本实施例中提供的整车控制器环境模型生成系统，包括被控对象配置单元、虚拟控制器配置单元、测试用例设置单元、处理单元以及环境模型生成单元，通过操作界面进行自动生成整车环境模型，极大简化模型搭建过程，降低模型搭建难度，提高模型准确性，可使测试人员从仿真环境模型搭建的高负荷工作中解放出来，真正的专注于模型的仿真测试工作，缩短整个测试周期。并提供手动测试与自动测试可选的方法，使测试更方便灵活。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种整车控制器环境模型生成方法，其特征在于，包括

根据整车被控对象，配置被控对象模型；

配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；

设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；

将整车控制器接收和发送的信号进行处理；

选择生成地址，生成环境模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据整车被控对象，配置被控对象模型的过程中，所述被控对象电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述配置虚拟控制器，并选择输入输出信号的过程，虚拟控制器包括发动机管理系统、变速箱控制器、电机控制器、电池管理系统中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置测试用例，模拟驾驶员操作信号的过程中，包括：

手动设置测试用例，手动给出信号激励来模拟驾驶员的操作；或

自动设置测试用例，配合系统中导入的道路工况选择相对应的测试用例并自动导入。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将整车控制器接收和发送的信号进行处理的过程，包括导入CAN总线传输的文件和IO文件，并进行数据转换。

6.一种整车控制器环境模型生成系统，其特征在于，包括

被控对象配置单元：根据整车被控对象，配置被控对象模型；

虚拟控制器配置单元：配置虚拟控制器，并选择输入输出信号；

测试用例设置单元：设置测试用例，模拟驾驶员操作信号；

处理单元：将整车控制器接收和发送的信号进行处理；

环境模型生成单元：选择生成地址，生成环境模型。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述被控对象配置单元中的所述被控对象电机、电池、发送机、离合器、变速箱、附件、整车、道路工况中的一种或几种。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述虚拟控制器配置单元中的所述虚拟控制器包括发动机管理系统（EMS）、变速箱控制器（TCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）。

9.根据权利要求6或7或8所述的系统，其特征在于，测试用例设置单元包括：

手动设置子单元：手动设置测试用例，手动给出信号激励来模拟驾驶员的操作；或

自动设置子单元：自动设置测试用例，配合系统中导入的道路工况选择相对应的测试用例并自动导入。

10.根据权利要求6-9任一所述的系统，其特征在于，所述处理单元包括数据转换子单元，用于导入CAN总线传输的文件和IO文件，并进行数据转换。