CN108803571A - Ecu桌面硬件在环仿真测试系统和硬件在环仿真测试系统 - Google Patents

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俞伟
康雅文
张璞
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    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

本发明提供了一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统和硬件在环仿真测试系统，属于仿真技术领域。本发明实施例提供的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，包括：运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和ECU及实物负载，仿真环境设备至少包括虚拟仪器测试平台、模拟负载和信号调理电路，虚拟仪器测试平台通过导线与信号调理电路相连接，在虚拟仪器测试平台中运行多种模型，对汽车电子控制器进行开环测试或闭环测试，通过虚拟仪器测试平台采集所需模型的仿真数据，传输到工作站主机上并显示。通过替换控制器，更改仿真模型，配置输入输出接口，实现对不同类型的控制器的测试，克服现有技术中的测试对象单一的缺点，因而提高了整车控制器的硬件在环仿真测试效率。

Description

ECU桌面硬件在环仿真测试系统和硬件在环仿真测试系统
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，具体而言，涉及一种ECU(电子控制单元，ElectronicControl Unit)桌面硬件在环仿真测试系统。
背景技术
作为汽车“V”字型开发模式中的关键环节，硬件在环仿真测试系统可以模拟很多实车中难以实现的场景，实现仿真模型与实物系统间的数据实时交互，具有降低开发成本、减少开发周期等优点。硬件在环仿真测试系统已成为汽车ECU开发流程中非常重要的一环，通过I/O(Input/Output，输入输出端口)接口与被测ECU及实物负载等连接，对被测ECU进行全方面的系统测试，综合评估ECU的安全性、可行性和合理性等。
汽车中包括多种ECU，如整车控制器、电动发动机控制器、助力转向控制器、电子稳定控制器及变速箱控制器等。现有的硬件在环仿真测试系统只针对某一特定ECU而搭建，功能较为单一，缺少针对多ECU通用型硬件在环仿真测试系统。
而且传统的硬件在环仿真测试系统体积过于庞大，可靠性较差，且不便于维护。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统，可以克服现有技术中的测试对象单一及系统体积较大的缺点。
第一方面，本发明实施例提供了一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统，解决了测试对象单一及系统体积较大的技术问题。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和ECU及实物负载，所述ECU及实物负载通过所述跳线装置与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备通过网线与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备包括工作站主机，所述仿真环境设备至少包括虚拟仪器测试平台、模拟负载和信号调理电路，虚拟仪器测试平台通过导线与模拟控制器相连接，在虚拟仪器测试平台中运行多种模型，对汽车电子控制器进行开环测试或闭环测试，通过虚拟仪器测试平台采集所需模型的仿真数据，传输到工作站主机上并显示。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述虚拟仪器测试平台根据不同形式的电子控制器，配置与其相对应的仿真测试模型和多种类型板卡。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式的第一种可能的实施方式，其中，所述仿真测试模型至少包括：整车模型、传感器模型、负载监测模型、驾驶员模型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，
所述信号调理电路通过导线分别与所述虚拟仪器测试平台、所述模拟负载和所述跳线装置相连接。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式的第一种可能的实施方式，其中，所述的模拟负载根据电子控制器的需要再集成功能模块，构成模拟负载整体。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述仿真环境设备的仿真环境是指根据不同的电子控制器建立不同的仿真环境，实现闭环测试。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述的运行监控设备，接收并显示所述被仿真测试的控制器在仿真测试过程中输出的车辆运行状态指示信号。
结合第一方面的上述任意一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述仿真设备为基于PXI(Peripheral ComponentInterconnect Extensions For Instrumentation，面向仪器系统的局部总线扩展)仿真设备，所述仿真测试模型基于LabVIEW RT(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench Real Time，实时实验室虚拟仪器工程平台)实时操作系统建立。
第二方面，本发明实施例还提供了一种硬件在环仿真测试系统，包括输入输出设备和与所述输入输出设备相连接的硬件在环仿真测试系统；所述ECU桌面硬件在环仿真测试系统采用上述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，包括运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和ECU及实物负载，所述ECU及实物负载通过所述跳线装置与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备通过网线与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备包括一工作站主机，所述仿真环境设备至少包括一虚拟仪器测试平台、模拟控制器，虚拟仪器测试平台通过CAN(控制器局域网络，Controller Area Network)总线与模拟控制器相连接，在虚拟仪器测试平台中运行多种模型，对汽车电子控制器进行开环测试或闭环测试，通过虚拟仪器测试平台采集所需模型的仿真数据，传输到工作站主机上并显示。克服现有技术中的测试对象单一的缺点，因而提高了整车控制器的硬件在环仿真测试效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明实施例所提供的系统整体组成三维模型；
图2为本发明实施例所提供的ECU桌面硬件在环仿真测试系统结构框图；。
图3为本发明实施例所提供的发动机ECU桌面硬件在环仿真测试系统工作框图；
图4为本发明实施例所提供的运行监控设备结构框图。
图标：1-操作台；101-工作站主机；102-显示器1；103-显示器2；104-键盘；105-鼠标；106-操作台桌；2-桌面HIL(Hardware-in-the-loop，硬件回路)机柜；201-散热风扇；202-操作界面；203-程控电源；204-模拟负载；205-信号调理电路；206-PXI(PeripheralComponent Interconnect Extensions For Instrumentation，面向仪器系统的局部总线扩展)设备；207-万向轮；208-输出板卡；209-输入板卡；3-BOB(Break Out Box，信号转接盒)测试箱；301-香蕉插座；302-输入接口；303-输出接口；4-ECU及负载台架；401-实物负载；402-ECU；403-万向轮；404-发动机ECU。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有的测试对象单一的问题，本发明实施例提供了一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统，为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统进行详细介绍。
实施例一
本实施例提供了一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统，图2示出了本发明实施例提供的ECU桌面硬件在环仿真测试系统结构框图。如图2所示，该在环仿真测试系统包括运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和ECU及实物负载，所述ECU及实物负载通过所述跳线装置与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备通过网线与所述仿真环境设备连接。所述运行监控设备组成上位机，所述运行监控设备至少包括一工作站主机101。
所述仿真环境设备包括一虚拟仪器测试平台、模拟负载、信号调理电路和程控电源203，程控电源203通过RS-232(Recommended Standard-232，异步传输标准接口)线与工作站主机101相连接，虚拟仪器测试平台通过导线与信号调理电路相连接。程控电源203通过外部控制来设定输出电压、输出电流的稳压、稳流，是一种可控的电源，为系统某些部件供电。
所述虚拟仪器测试平台至少包括PXI设备206，PXI设备206组成下位机。在PXI设备206中运行多种模型，对汽车电子控制器进行开环测试或闭环测试，通过虚拟仪器测试平台采集所需模型的仿真数据，传输到工作站主机上并显示。PXI设备206根据不同形式的电子控制器，配置与其相对应的仿真测试模型和多种类型板卡。所述仿真测试模型至少包括：整车模型、传感器模型、负载监测模型、驾驶员模型。所述板卡至少包括输出板卡208和输入板卡209。输入板卡209和输出板卡208用于实现模拟信号输入、模拟信号输出及小电流采集功能。类型板卡和电子控制器也是对应设置的，比如可编程控制器是一种可通过编程或者软件配置改变控制对策的控制器，需要在类型板卡中添加可编程电阻模块板卡，以实现编程模拟功能。
所述信号调理电路205通过导线分别与所述虚拟仪器测试平台、所述模拟负载204和所述跳线装置相连接。模拟负载204采用模块化设计是指针对特定负载设计特定功能模块，根据实际控制器的需要，比如负载类型的选择及数量等，再集成相应功能模块，比如尿素泵模拟负载功能、油量计量单元模拟负载功能、喷油器模拟负载功能等等，这样形成模拟负载整体。这样模块化设计的好处是，模拟负载可以根据不同控制器的需求进行定制，具有更高的灵活性。模拟负载204也实现了安装、接线、故障排查以及与实物负载之间的转换，消除了更换导线的麻烦。
PXI设备206需要采集负载信号，以观察实际控制效果，但PXI设备206采集信号是有范围要求的，比如电压限制、电流限制等，所以有些信号需要经过信号调理电路205调理之后，才能传给PXI设备206的端口。
跳线装置包括香蕉插座301、输入接口302和输出接口303，仿真环境设备的PXI设备206与跳线装置的输入接口302通过信号调理电路205连接，信号调理电路205通过导线与输入接口302相连接，用于传输ECU402所需输入的信号。
ECU及实物负载包括ECU402和实物负载401。ECU402通过导线与输出接口303相连接，用于ECU402输出控制执行器。
图3示出了本发明实施例提供的发动机ECU桌面硬件在环仿真测试系统的工作框图，该系统包括上位机、下位机、跳线装置、负载、信号调理电路205和发动机ECU404。上位机中包括一工作站主机101，所述负载包括模拟负载204和实物负载401。在下位机的PXI设备206内运行发动机模型及传感器模型，首先运行传感器模型，输出相关的数值，如水温、油门开度、氧气浓度等。经PXI设备206写成的控制策略的运算之后，输出板卡208输出至跳线装置中的输入接口302中，再通过输出接口303输出至发动机ECU404中，发动机ECU404根据传感器信号以及内部自带的控制程序，输出控制量控制负载动作，包括发动机中的点火线圈、喷油器，变速箱中的电磁阀，如开关电磁阀、线性电磁阀等，以及其他控制单元中的继电器、指示灯等等。由于PXI设备206采集信号是有范围要求的，有些信号需要经过信号调理电路205调理之后，才能传给PXI设备206的端口。负载运行情况通过PXI设备206的输入板卡进行采集，采集之后输入给发动机模型，发动机模型会根据发动机ECU404控制负载的情况调整运行参数。这个过程就是一个闭环过程。另外，如果切断负载和PXI设备206之间的连接，可以进行开环测试。
上位机与PXI设备206之间通过网线连接，实现数据交互。上位机会输出一些控制指令，如运行程序、模式选择等，PXI设备206会把采集到的数据传输到工作站主机101中并进行显示。
上位机与PXI设备206之间通过网线连接，实现数据交互。上位机会通过键盘104和鼠标105输出一些控制指令，如运行程序、模式选择等，PXI设备206会把采集到的数据传输到工作站主机101中，通过显示器1102和显示器2103进行显示。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例提供一种在环仿真测试系统，包括：输入输出设备和与上述任一实施例的ECU桌面硬件在环仿真测试系统相连接；所述的在环仿真测试系统采用上述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统。
具体地，输入输出设备包括显示器1102，显示器2103，键盘104和鼠标105。其中，显示器1102和显示器2103通过VGA(Video Graphics Array，视频图形阵列)线与工作站主机101相连接，用于显示工作站主机101采集到的数据信息。键盘104和鼠标105使用USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)与工作站主机101相连接，用于输出一些控制指令，比如运行程序、模式选择等等。
本发明实施例所采用的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，包括运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和控制器，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，包括：运行监控设备、仿真环境设备、跳线装置和ECU及实物负载；
所述ECU及实物负载通过所述跳线装置与所述仿真环境设备连接，所述运行监控设备通过网线与所述仿真环境设备连接；
所述运行监控设备包括工作站主机；
所述仿真环境设备至少包括虚拟仪器测试平台、模拟负载和信号调理电路，虚拟仪器测试平台通过导线与信号调理电路相连接，在虚拟仪器测试平台中运行多种模型，用于对汽车电子控制器进行开环测试或闭环测试，通过所述虚拟仪器测试平台采集测试所得的仿真数据，传输到工作站主机上并显示。
2.根据权利要求1所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述虚拟仪器测试平台上配置有与不同形式的电子控制器相对应的仿真测试模型和类型板卡。
3.根据权利要求2所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试模型包括以下模型中的至少两种：整车模型、传感器模型、负载监测模型、驾驶员模型。
4.根据权利要求1所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述信号调理电路通过导线分别与所述虚拟仪器测试平台、所述模拟负载和所述跳线装置相连接。
5.根据权利要求4所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述的模拟负载根据电子控制器的需要再集成功能模块，构成模拟负载整体。
6.根据权利要求1所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述仿真环境设备的仿真环境是指根据不同的电子控制器建立不同的仿真环境，实现闭环测试。
7.根据权利要求1所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述的运行监控设备，接收并显示所述被仿真测试的控制器在仿真测试过程中输出的车辆运行状态指示信号。
8.根据权利要求1～7任一所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述仿真环境设备为基于PXI仿真设备，所述仿真测试模型运行于LabVIEW RT实时操作系统。
9.一种硬件在环仿真测试系统，其特征在于，包括输入输出设备与所述输入输出设备相连接的硬件在环仿真测试系统；所述ECU桌面硬件在环仿真测试系统采用上述权利要求1～8中任一项所述的ECU桌面硬件在环仿真测试系统。
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