CN113110372B

CN113110372B - 一种电动拖拉机的整机控制器测试系统及测试方法

Info

Publication number: CN113110372B
Application number: CN202110296007.2A
Authority: CN
Inventors: 陈树人; 张熙; 施爱平; 张厚忠
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2041-03-19
Also published as: CN113110372A

Abstract

本发明涉及电动拖拉机控制领域，尤其涉及一种电动拖拉机的整机控制器测试系统。其包括整机控制器模块、动力输出模块、供电模块、驾驶员模块、显示控制模块和故障监测模块。本测试系统具有以下优点：按照本发明制定的标准，能够完成电动拖拉机整机控制器的绝大部分测试内容，不需要在实机上进行检测，保障了测试人员的安全，提高了测试效率，极大降低了测试成本。

Description

一种电动拖拉机的整机控制器测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及电动拖拉机控制领域，尤其涉及一种电动拖拉机的整机控制器测试系统。

背景技术

随着能源紧缺、环境污染的问题加剧，传统燃油拖拉机已无法满足现代农业新业态、农业生产新模式对生态、节能、环保提出的高要求，而纯电动拖拉机使用电能驱动，拥有零排放、低噪音、易操作、能量转换率高、结构简单等优点，是代替传统燃油拖拉机、发展绿色农业、智能农业的有效手段，是近未来农业装备发展的重要研发方向。从电网供电到车载电池供电，电动拖拉机已经有了100多年的历史，到了21世纪，电动拖拉机的研究和产品化更加成熟，但在续驶里程、作业时间等方面与实际的要求还有不小的差距。

整机控制器作为电动拖拉机的“大脑”，其性能的好坏直接关系到电动拖拉机产业化进程。而国内的很多高校、企业对于电动拖拉机的整机控制器研究处于起步阶段，对于电动拖拉机整机控制器的设计与开发还没有形成完善的系统的方法。

电动拖拉机的整机控制器统一协调其他子控制器，如电机控制器、BMS、悬挂控制器、助力转向控制器等，所述整机控制器承担了数据交换、安全管理和能量分配的任务，所述整机控制器各功能是否正常是电动拖拉机正常启动和工作的前提。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动拖拉机的整机控制器测试系统，所述测试系统承担了电动拖拉机的整机控制器开发过程最后的测试任务，可以保证所述整机控制器在开发完成后在所述测试系统下对所述整机控制器各功能是否正常实现进行测试。

本发明所述测试系统包括以下模块：整机控制器模块、动力输出模块、供电模块、驾驶员模块、显示控制模块和故障监测模块。

其中各模块的组成部分如下：

整机控制器模块由VCU组成；动力输出模块由行走电机、PTO电机、行走电机控制器、PTO电机控制器、动力耦合箱、转速转矩传感器组成；供电模块由高压电池及配套BMS、低压电池组成；驾驶员模块由钥匙开关、档位、加速踏板、制动踏板组成；显示控制模块由串口显示屏和显示屏控制器组成；故障监测模块由故障模拟器、CAN解析显示仪组成。

进一步的，各个模块之间的连接关系如下：

整机控制器模块的输出端与动力输出模块的输入端连接，且为CAN总线连接，整机控制器给行走电机控制器和PTO电机控制器发送指令使得整机按指令进行动作。其中电机驱动控制器与电机之间是电导线连接，两个电机与动力耦合箱之间是机械连接，动力耦合箱与转速转矩传感器之间也是机械连接。

整机控制器模块的输出端与显示控制模块的输入端连接，且为CAN总线连接，整机控制器将整机的实时状态信息发送给显示控制模块并最终显示在串口显示屏上。串口显示屏与显示屏控制器之间为串口线连接。

整机控制器模块与供电模块中的低压电池为电导线连接，低压电池用来给VCU供电；整机控制器模块与供电模块中的BMS为CAN总线连接，BMS与VCU之间进行信息的传递与反馈，BMS接收VCU的指令后相应地控制高压电池，高压电池与BMS之间电导线连接；高压电池通过电压电流传感器与动力输出模块的电机控制器之间为电导线连接。

整机控制器模块与驾驶员模块中的各部分均为电导线连接，VCU把驾驶员模块传来的模拟信号转换为数字信号后控制整机状态。

整机控制器模块与驾驶员模块中的钥匙开关、高低档位、前后档位、加速踏板、制动踏板之间均为电导线连接，VCU通过采集驾驶员模块传递出的模拟信号并转化为数字信号后，处理并发送给电机控制器及电池管理系统以控制整机实时状态。

整机控制器模块与故障监测模块各部分均为CAN总线连接，故障模拟器可以模拟电动拖拉机在实际作业中可能发生的故障，CAN解析仪可以根据VCU检测出的故障代码最终将故障信息显示于显示仪上。

本发明所述测试系统的具体测试过程如下：

首先将需要进行测试的VCU置入整机控制器模块并按上述连接方式与测试系统各模块进行连接。

然后，检测测试系统上电是否正常，系统上电正常包括低压电池上电正常和高压电池正常上电，以保证整机控制器及整机上其他用电部件上电正常。

然后，对所述电动拖拉机整机控制器测试系统的驾驶员模块进行测试，主要针对驾驶员模块的开关信号输入是否正常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入是否为正常，包括钥匙开关信号、前后挡位信号及高低挡位信号；然后对所述驾驶员模块的模拟量信号进行检测，包括加速踏板开度信号及制动踏板开度信号。

接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中动力输出模块进行检测，主要对电机控制器与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测，即行走电机控制器与PTO电机控制器报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常。

接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的电源模块进行检测，主要针对电池管理系统与整机控制器之间的CAN总线通讯与电源输出量进行检测，即BMS报文反馈与电源输出的电压电流是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度、根据既定协议的报文数据及电压电流传感器检测的电源输出是否正常。

接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的显示控制模块进行检测，主要针对显示控制模块与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测，即显示控制器的报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常。

最后，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的故障监测模块进行检测，主要针对故障监测模块与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测，即故障模拟器的报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常。

本发明所述的电动拖拉机整机控制器测试系统的优点是模拟真实电动拖拉机的控制系统。针对驾驶员模块，测试了包括钥匙开关、档位、加速踏板与制动踏板；针对动力输出模块，测试了包括行走电机和PTO电机以及各自的电机控制器；针对电源模块，测试了包括给整机供电的高压电池及配套的电池管理系统和给整机控制器供电的低压电池；针对显示控制模块与故障监测模块，测试了包括串口显示屏、显示屏控制器、故障模拟器。

本测试系统具有以下优点：按照本发明制定的标准，完成了电动拖拉机整机控制器的绝大部分测试内容，不需要在实机上进行检测，保障了测试人员的安全，提高了测试效率，极大降低了测试成本。

附图说明

图1是本发明所述电动拖拉机的整机控制器测试系统的示意图；

图2是本发明所述的测试系统的测试内容及流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种电动拖拉机的整机控制器测试系统，本发明所述测试系统的具体测试过程如下：

首先将待测VCU置入整机控制器模块，然后按照图1所示连接方式将整机控制器模块与其他各模块进行连接，为开始测试做准备。

对整机控制器模块测试的内容为整机控制器上电是否正常，自检是否正常。当上电和自检的检测为正常时，则进入下一测试；

当上电和自检的检测为异常时，则记录并报告异常检测后进入下一测试，即图2中的驾驶员模块检测。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试平台的驾驶员模块对所述整机控制器进行测试，其中制动踏板的信号高于其他驾驶员输入信号，制动踏板信号采集为正常，则进入下一测试；

制动踏板信号采集为异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，对其他驾驶员模块的开关量信号进行检测，包括钥匙开关信号、前后挡位信号、高低挡位信号；

当所述开关量信号检测为正常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入有效为正常，则进入下一步测试；

而当所述开关量信号检测为异常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入有效为异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对驾驶员模块的模拟量信号进行检测，包括加速踏板开度信号、制动踏板开度信号；

当所述模拟量信号检测为正常，即采集低压区域工作范围在0-5V之内，则进入下一步测试。其中，加速踏板采用双通道信号采集，用KA1＝2*KA2将加速踏板位置信号与输入电压值得线性关系表示出来：y＝kx+b；

其中，y表示输入电压值，x表示加速踏板位置信号值，k为曲线斜率，b为曲线截距，KA1、KA2为加速踏板的斜率，如果KA1＝2*KA2即检测正常；

当所述模拟量信号检测为异常，即采集低压区域工作范围不在0-5V之内，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对动力输出模块的电机控制器与整机控制器的CAN总线通讯进行检测，即行走电机控制器与PTO电机控制器报文反馈是否正常，是否能满足电动拖拉机工作需求；

当整机控制器与电机控制器之间的CAN通讯检测正常，其中检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据，则进入下一测试；

当整机控制器与电机控制器之间的CAN通讯检测异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对电源模块的CAN总线通讯与电源输出进行检测，即BMS报文反馈与电源输出的电压电流是否正常；

当整机控制器与BMS之间的CAN通讯检测正常，其中检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据；且当电压电流传感器检测电源输出正常，则进入下一测试；

当整机控制器与BMS之间的CAN通讯检测异常或当电压电流传感器检测电源输出异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对显示控制模块的CAN总线通讯进行检测，即显示控制器的报文反馈是否正常；

当整机控制器与显示控制器之间的CAN通讯检测正常，其中检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据，则进入下一测试；

当整机控制器与显示控制器之间的CAN通讯检测异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对故障模块的CAN总线通讯进行检测，即故障模拟器的报文反馈是否正常；

当整机控制器与故障模拟器之间的CAN通讯检测正常，其中检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据，则结束测试；

当整机控制器与故障模拟器之间的CAN通讯检测异常，其中检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据，则记录并报告异常检测后结束测试。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，采用测试系统进行测试，所述测试系统包括以下模块：整机控制器模块、动力输出模块、供电模块、驾驶员模块、显示控制模块和故障监测模块；整机控制器模块由VCU组成；动力输出模块由行走电机、PTO电机、行走电机控制器、PTO电机控制器、动力耦合箱、转速转矩传感器组成；供电模块由高压电池及配套BMS、低压电池组成；驾驶员模块由钥匙开关、档位、加速踏板、制动踏板组成；显示控制模块由串口显示屏和显示屏控制器组成；故障监测模块由故障模拟器、CAN解析显示仪组成；

整机控制器模块的输出端与动力输出模块的输入端连接；整机控制器给行走电机控制器和PTO电机控制器发送指令使得整机按指令进行动作；其中电机驱动控制器与电机之间是电导线连接，两个电机与动力耦合箱之间是机械连接，动力耦合箱与转速转矩传感器之间也是机械连接；

整机控制器模块的输出端与显示控制模块的输入端连接，整机控制器将整机的实时状态信息发送给显示控制模块并最终显示在串口显示屏上，串口显示屏与显示屏控制器之间为串口线连接；

整机控制器模块与供电模块中的低压电池为电导线连接，低压电池用来给VCU供电；整机控制器模块与供电模块中的BMS为CAN总线连接，BMS与VCU之间进行信息的传递与反馈，BMS接收VCU的指令后相应地控制高压电池，高压电池与BMS之间电导线连接；高压电池通过电压电流传感器与动力输出模块的电机控制器之间为电导线连接；

整机控制器模块与驾驶员模块中的各部分均为电导线连接，VCU把驾驶员模块传来的模拟信号转换为数字信号后控制整机状态；

整机控制器模块与故障监测模块各部分均为CAN总线连接，故障模拟器能够模拟电动拖拉机在实际作业中可能发生的故障，CAN解析仪能够根据VCU检测出的故障代码最终将故障信息显示于显示仪上，其特征在于，测试方法具体步骤如下：

(1)首先将需要进行测试的VCU置入整机控制器模块并与测试系统各模块进行连接；

(2)然后，检测测试系统上电是否正常，系统上电正常包括低压电池上电正常和高压电池正常上电，以保证整机控制器及整机上其他用电部件上电正常；

(3)然后，对所述电动拖拉机整机控制器测试系统的驾驶员模块进行测试，主要针对驾驶员模块的开关信号输入是否正常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入是否为正常，包括钥匙开关信号、前后挡位信号及高低挡位信号；然后对所述驾驶员模块的模拟量信号进行检测，包括加速踏板开度信号及制动踏板开度信号；

(4)接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中动力输出模块进行检测，主要对电机控制器与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测；

(5)接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的电源模块进行检测，主要针对电池管理系统与整机控制器之间的CAN总线通讯与电源输出量进行检测；

(6)接着，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的显示控制模块进行检测，主要针对显示控制模块与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测；

(7)最后，对所述电动拖拉机的整机控制器测试系统中的故障监测模块进行检测，主要针对故障监测模块与整机控制器之间的CAN总线通讯进行检测。

2.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，整机控制器模块的输出端与动力输出模块的输入端为CAN总线连接。

3.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，整机控制器模块的输出端与显示控制模块的输入端为CAN总线连接。

4.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，整机控制器模块与驾驶员模块中的钥匙开关、高低档位、前后档位、加速踏板、制动踏板之间均为电导线连接，VCU通过采集驾驶员模块传递出的模拟信号并转化为数字信号后，处理并发送给电机控制器及电池管理系统以控制整机实时状态。

5.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，步骤(3)中，首先检测制动踏板信号，制动踏板的信号高于其他驾驶员输入信号，制动踏板信号采集为正常，则进入下一测试，制动踏板信号采集为异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试；进一步的，对其他驾驶员模块的开关量信号进行检测，包括钥匙开关信号、前后挡位信号、高低挡位信号；当所述开关量信号检测为正常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入有效为正常，则进入下一步测试；而当所述开关量信号检测为异常，即继电器驱动模块引脚高低电平信号检测输入有效为异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试；进一步的，所述电动拖拉机的整机控制器测试系统对驾驶员模块的模拟量信号进行检测，包括加速踏板开度信号、制动踏板开度信号；当所述模拟量信号检测为正常，即采集低压区域工作范围在0-5V之内，则进入下一步测试；其中，加速踏板采用双通道信号采集，用KA1＝2*KA2将加速踏板位置信号与输入电压值得线性关系表示出来：y＝kx+b；其中，y表示输入电压值，x表示加速踏板位置信号值，k为曲线斜率，b为曲线截距，KA1、KA2为加速踏板的斜率，如果KA1＝2*KA2即检测正常；当所述模拟量信号检测为异常，即采集低压区域工作范围不在0-5V之内，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

6.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，步骤(4)中，检测行走电机控制器与PTO电机控制器报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常；检测正常，则进入下一测试，检测异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

7.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，步骤(5)中，检测BMS报文反馈与电源输出的电压电流是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度、根据既定协议的报文数据及电压电流传感器检测的电源输出是否正常；检测正常，则进入下一测试，检测异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

8.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，步骤(6)中，检测显示控制器的报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常；检测正常，则进入下一测试，检测异常，则记录并报告异常检测后进入下一测试。

9.如权利要求1所述的一种电动拖拉机的整机控制器测试方法，其特征在于，步骤(7)中，检测故障模拟器的报文反馈是否正常，检测内容包括帧ID、帧格式、帧类型、数据长度以及根据既定协议的报文数据是否正常；检测正常，则结束测试，检测异常，则记录并报告异常检测后结束测试。