CN116300816A - 一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统及方法，包括伺服电机实时动态垂直加载系统、飞轮箱、减速机、滚筒部分、模拟驾驶舱、电子机械制动系统、电动轮系统、故障注入系统。对电动轮模块在路面的真实运动情况进行仿真，获取其动力性、制动性、可靠性、耐久性等参数，并通过电动轮及电机等相关标准进行验证；配备故障模拟系统，用于EMB试验系统的故障模拟试验，保证电子机械制动系统的可靠性。电气部分，主要是PCI板卡配合NI的板卡对测功机，垂直加载系统以及电动轮的控制。本发明通过自动化控制使得故障触发完全由上位机编好的脚本运行控制，不需要手动方式对信号进行通、断路测试，对地、对电源短路，信号间短路。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动技术领域，特别涉及一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统方法。
背景技术
随着汽车智能化的飞速发展，汽车线控技术应运而生，并且在整车上具有广泛应用，它是基于信息交互系统和实时控制的新型控制系统。而EMB(电子机械制动)则是以机电系统代替液压回路，主要由踏板模拟器、EMB执行器以及控制器等组成，通过控制执行器的夹紧力来实现。EMB系统结构简单、制动响应迅速、制动能效高、灵敏度高，且易于和其他系统进行综合控制，其制动力分配单元采用的是电子控制单元，它能根据驾驶员的制动情况合理分配制动力，保证汽车稳定性。
汽车电子机械制动系统作为一种新型的制动方法，传统的制动系统实验台基础结构与其不一致，且功能单一，已不能满足使用要求。EMB在未来汽车中肯定具有广阔的市场。然而EMB存在机械结构，需要额外的制动失效备份机构，开展具有容错功能的EMB研究，对于提高我国制动技术新领域竞争力具有积极意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有hil仿真及故障注入的汽车电子机械制动系统试验台，以克服上述不足。
所述故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统包括机械部分和电气部分；
所述机械部分，包括伺服电机实时动态垂直加载系统(3)、惯量部分(飞轮箱)(9)、增速箱(8)、滚筒(7)、制动执行机构(1)、电动轮(2)、驾驶台(13)、操作台(12)、离合器(11)、制动盘(4)、扭矩仪(6)、测功机(5)。如图1所示。
本轮毂电机复合制动Hil试验系统中的测功机(5)、扭矩仪(6)、滚筒(7)、增速箱(8)、惯量部分(飞轮箱)(9)固定在大型铸铁底板上，电动轮系统(2)通过轴承与制动盘(4)与垂直加载系统相连，并置于滚筒(7)正上方。
所述制动执行机构(1)，将制动器总成固定与龙门支架和电动轮模块之间的制动盘(4)之上。EMB-ECU根据上层控制器BCU输出的需求制动夹紧力来控制驱动电机，驱动电机的输出力矩经减速机构放大后传递到运动转换机构，运动转换机构将旋转运动转化为直线运动推动制动钳体并夹紧制动盘，从而产生制动力矩使电动轮(2)制动减速。
所述电动轮(2)安装于龙门支架上(16)与滚筒(7)接触，可模拟道路实际工况下的动力和制动性能。通过线性滑轨控制电动轮上下移动，用电动轮固定工装，固定电动轮(2)的位置。
所述伺服电机实时动态垂直加载系统(3)位于电缸下通过转接板固定在龙门支架上，并横跨于滚筒(7)上方。系统采用电缸实现电动轮的垂直加载，配以高精度的压力传感器以实时精准测量施加在电动轮上的垂直载荷。
电缸(14)通过转接板固定在龙门支架(16)上，并横跨于滚筒(7)上方，线性滑轨(15)安装于龙门支架上，电动轮模块及其固定工装、压力传感器与电缸在龙门支架中心处连接，并可随线性滑轨上下移动。
所述滚筒部分(7)通过轴承和支座安装在大型铸铁底板上。为满足系统测试时模拟各种路面的需要，在滚筒圆周表面的两侧边沿处打上一系列螺纹孔，便于用螺钉将不同材质的薄件/包裹物安装至滚筒表面，以此改变系统模拟路面的附着系数，适应不同的制动工况。
所述飞轮箱(9)通过轴承一端与离合器(11)联接另一端和增速轮(8)联接，用于增加滚筒运动惯量。滚筒需要增加惯量时，用螺栓将飞轮箱中的惯量盘拧到轴上使惯量盘和轴一起转动，不需要用惯量盘时拧下螺栓，用支架把惯量盘固定在方管焊接架的底板上。
所述测功机(5)位于本试验系统左右两端，通过轴承与扭矩仪(6)和滚筒(7)联接。并接收研华工控机发出的模拟量信号，接入NI实时系统中。所述驾驶台和操作台正对本实验台。
所述电气部分，主要是研华工控机配合NI的板卡对测功机、垂直加载系统以及电动轮的控制。NI的板卡包括频率输入、模拟量输入输出、串口、以太网和can。NI实时系统配合板卡包括模拟量输入CAN1、CAN2。在执行器件控制方面，测功机和垂直加载系统通过模拟量输出板卡PCI-1724U控制，驱动轮使用CAN通讯板卡PCI-9820CAN通过CAN通讯控制；在信号采集方面，扭矩信号通过脉冲输入板卡PCI-1780获得，电压电流信号由模拟量输入板卡PCI-1712获得，控制轴承温度、冷却水压、冷却水温、振动信号由温度仪表采集。安全急停系统，齿轮润滑控制由PLC控制。如图2所示
电气部分，采用研华工控机+研华板卡+PLC。在研华工控机中插入研华板卡用于控制本电气系统的模拟量输出、模拟量输入、频率输入和串口、以太网、can的通讯。测功机系统由研华板卡控制系统的转速、转矩，用以模拟道路阻力、坡度阻力，扭矩仪的转速、转矩信号经脉冲输入板卡采集实时反馈给研华工控机。安全急停系统直接由PLC来控制，避免安全事故发生；垂直加载系统(3)主要由电缸与拉压力传感器组成，经过研华板卡控制伺服电机实时动态垂直加载，用以模拟电动轮在路面行驶时的上下跳动；机械制动系统根据所需制动力经过研华板卡来控制驱动电机。
本试验台架在机械、电机系统的基础上加入了故障模拟系统，故障模拟系统包括信号调理系统和故障注入系统，本系统控制本实验的故障模拟部分。故障模拟系统主要功能用于emb制动试验台中进行故障模拟试验，信号调理系统实现十24V与5V电压之间，4-20mA与电压信号之间、开关量IO信号之间、模拟信号之间的信号调理，通过信号调理将检测到的各种信号转换为标准信号，主要包括消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等。故障模拟系统具有软件故障注入和硬件注入故障功能，如图4所示。
故障模拟系统与试验总控系统通过IO端口连接，试验总控系统包括试验计算机(研华工控机IPC)和EMB试验测试台架。试验总控系统与NI Rio实时仿真机(实时仿真系统)通过Tcp连接，如图5、图6所示。
故障注入系统的作用是：在基础元件安全工作前提下，在控制电路与基础元件之间插入故障模拟系统,通过软硬件手段注入故障，实现基础元件故障现象的模拟。故障注入系统具有模拟控制元部件故障，传感器故障，执行器故障等功能，CAN通讯卡可以操控信号调理单元中的CAN智能调理模块，在传感器采集模块中注入软故障，模拟控制元件迟滞、抖动等硬件无法模拟的故障。
由于传感器属于精密电子元件，所处工作环境恶劣，可靠性低于机械故障，一旦出现问题，故障信息引入闭环控制，直接影响到制动力控制品质，严重时将引起制动器失效，且其出错的概率相比其他故障比较高。
故障注入软件通过PxI总线控制故障模拟卡实现硬件故障注入；故障注入软件通过CAN总线控制CAN智能调理模块实现其中软硬件故障注入；故障注入软件通LAN控制程控电源完成2种硬件故障注入，故障注入软件通过LAN将试验中产生的操作指令与数据送数据库存储。
EMB执行器故障注入的3种主要硬件故障：控制器和电机方面、传感器、执行结构。
软件基于labview平台，采用模块化设计，集数据仿真、发送、采集、数据处理、控制及通信功能与一体，实现不同类型软硬件故障的注入、定位和分析。故障注入系统的软件部分是基于Labview平台设计，具有良好的人机交互界面，用户可在故障注入软件界面上手动或者按预定程序自动执行注入指令，也能通过网络接收仿真等系统的故障注入指令，完成故障的通道和故障参数。同时故障信号注入完成后，数据分析处理部分可支持自动识别总线信号ICD文件数据，记录总线配置，完成Excel、TXT等格式文件的导入及导出。
通过NI RIO实时系统对转速转矩信号、温度信号、震动信号、制动压力信号的实时采集，传输到上位机进行数据处理分析，再对各系统进行指令下发控制。
整车和制动系统全部硬件接入仿真回路中，可以实现仿真模型和实际系统间的实时数据交互，提高仿真置信度。本台架控制台、carsim、simulnk、Labview、导线、信号发射器及接收器等。同时可以建立整车及气制动系统模型及仿真，与硬件部分可实现交互。
其中，电动轮台架尺寸可实现制动系统根据整车布置情况在本台架上做等比例布置；台架可兼顾ABS、EBS、ESC及EPB等不同制动系统、以及不同EMB制动器结构，等零部件装配需求。
一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统的测试方法，包括：
1.故障注入试验
第一步：试验管理操控软件通过网络远程通知故障注入系统和试验总控计算机开始试验；
第二步：故障注入系统和试验总控计算机设置相应的参数后,开始对指定的故障类型进行相应的故障注入试验；
故障模拟方法：在调压过程中故障注入软件控制故障模拟板继电器，断掉来自CAN智能调理的转速信号，使转速信号失效；
第三步：故障注入过程中,故障注入系统注入故障并把故障信息上传实时仿真系统中；同时，试验总控计算机采集各类传感器数据；
第四步：把数据通过网络写入数据库,并在软件界面上以图表和曲线的形式显示相应的数据；
2.轮毂电机电子制动仿真试验
第一步：实时仿真系统集成开发整车仿真模型，用整车仿真模型并实时运行；
第二步：试验总控计算机与NI Rio实时仿真机通过TCP连接，试验总控计算机将编译后的模型下载到实时仿真机中，实时仿真机实时运行模型，并实时传输仿真数据至试验计算机，试验总控计算机可以通过网线实时修改实时仿真机中模型的参数；
3.对于基于硬件在环仿真的故障注入流程
第一步：设置车辆运行工况，制动系统功能模式，CAN通信故障类型
第二步：进行测试：
1)、硬件连接：将上位机与pxi机箱用网线连接，将pxi机箱与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电；
2)、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim
中设置道路场景与测试工况；
3)、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译；
4)、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制制动踏板进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态，并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角，完成不同工况的多组测试；
5)、故障注入测试：按照故障注入测试步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试。
本发明的有益效果：
1、本发明总体的效果：本发明设计开发的故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统可以对轮毂电机复合制动的制动性、耐久性试验，获得的产品各项性能数据，可作为研究人员开发设计EMB制动模块的试验参考，加快产品的开发及优化。
2、本发明提出的基于故障注入的Emb制动试验台，可以通过模拟故障模块，考虑了传统制动测试过程中可能出现的故障进行仿真测试，该方法可以测试emb制动器的容错性，填补现有测试方法的空缺，填补了目前针对新能源汽车EMB制动模块仿真模拟测试设备的市场需求。
3、本发明故障注入系统在能够满足被测样件根据故障信号实施自动化测试，通过设置故障注入在能够满足电动轮轮毂电机测试需求的基础上，费用低；且通过设置自动化控制系统，使得故障触发完全由上位机编好的脚本运行控制，不需要手动方式对信号进行通、断路测试，对地、对电源短路，信号间短路。
4、本发明故障注入的方式更直观的表现出EMB层级以及系统层级故障在整车层的影响，从而能够更加准确的定义系统的功能安全目标及其属性值，弥补了传统安全分析方法的不足，有助于帮助工程师对后续安全控制策略和容错控制算法的合理设计。
附图说明
图1为轮毂电机电子机械制动测试系统机械示意图；
图2为轮毂电机电子机械制动测试系统电气示意图；
图3垂直加载系统机械结构图；
图4为故障模拟系统组成示意图；
图5为故障注入信息流示意图；
图6为故障模拟系统信息流示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统及方法，包括伺服电机实时动态垂直加载系统、飞轮箱、减速机、滚筒部分、模拟驾驶舱、电子机械制动系统、电动轮系统、故障注入系统。对电动轮模块在路面的真实运动情况进行仿真，获取其动力性、制动性、可靠性、耐久性等参数，并通过电动轮及电机等相关标准进行验证；配备故障模拟系统，用于EMB试验系统的故障模拟试验，保证电子机械制动系统的可靠性。电气部分，主要是PCI板卡配合NI的板卡对测功机，垂直加载系统以及电动轮的控制。本发明通过自动化控制使得故障触发完全由上位机编好的脚本运行控制，不需要手动方式对信号进行通、断路测试，对地、对电源短路，信号间短路。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该系统的具体功能如下:
实时仿真机与仿真显示系统进行信息交互，用作电动轮电子机械制动试验的数据显示和多角度三维动画显示的数据输入。实时仿真机与仿真上位机进行信息交互，仿真上位机运行测试软件实现对整车模型及制动模型的实时监控。试验管理操控台可以控制仿真上位机的测试软件打开运行或停止，实时仿真机将试验数据传输给试验测试系统的数据库。
1.故障注入试验
第一步：试验管理操控软件通过网络远程通知故障注入计算机和试验总控计算机开始试验。
第二步：故障注入系统和试验总控系统设置相应的参数后,开始对指定的故障类型进行相应的故障注入试验。
第三步：故障注入过程中,故障注入计算机注入故障并把故障信息上传实时仿真系统中；同时，试验计算机采集各类传感器，
第四步：把数据通过网络写入原始数据库,并在软件界面上以图表和曲线的形式显示相应的数据。
2.轮毂电机电子制动仿真试验
轮毂电机电子制动仿真试验由Hil实时仿真系统完成。
第一步：实时仿真系统集成开发整车仿真模型，用整车仿真模型并实时运行。
第二步：试验计算机与NI Rio实时仿真机通过TCP连接，试验计算机将编译后的模型下载到实时仿真机中，实时仿真机实时运行模型，并实时传输仿真数据至试验计算机，试验计算机可以通过网线实时修改实时仿真机中模型的参数。
3.故障注入试验
故障注入试验是本故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验台架的半实物模型试验之一。故障注入试验是在EMB机械元件安全工作前提下，在电气系统与EMB机械系统之间插入故障模拟系统，通过软件手段注入故障，实现机械元件故障现象的模拟。
模拟故障举例如下：
(1)模拟故障：电机转速信号故障
故障现象：转速信号失效影响电机，故障信息引入闭环控制。
产生故障可能原因:光栅片光缝堵塞；连接器接触不良，轴承损伤；联轴器断裂，电缆线虚接，电缆线完全断裂等。
故障模拟方法：在调压过程中故障注入软件控制故障模拟板继电器，断掉来自CAN智能调理的转速信号，使转速信号失效。
4.对于基于硬件在环仿真的故障注入流程
第一步：根据车辆运行工况，如：车辆速度、加速度、和道路状况；制动系统功能模式，如ABS和ESC；CAN通信故障类型，包括CAN通信线路故障和CAN通信报文。
信号错误；传感器失效的故障类型，包括线路断路、线路短路、渐进性故障、渐发性故障和突发性故障进行组合，生成测试用例；
第二步：进行测试：
步骤一、硬件连接：将上位机与pxi机箱用网线连接，将pxi机箱与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电；
步骤二、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim中设置道路场景与测试工况；
步骤三、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，
然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译；
步骤四、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制制动踏板进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态，并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角，完成不同工况的多组测试；
步骤五、故障注入测试：按照故障注入测试步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试；
综上，本实施例中的基于Hil平台的故障注入测试试验，通过模拟模块模拟生成各种故障信号，使得控制模块根据故障信号控制对应的被测样件实施自动化测试，进而保证故障注入Hil测试系统满足测试需求；另外控制模块能够根据各种故障信号控制。
5.对应的被测样件实施自动化测试，进而保证资源的分配，自动控制方式不需要以手动方式对信号进行通、断路测试，对地、对电源短路，信号间短路。避免人员手工操作BOB接线盒。
6.所述的一种轮毂电机电子机械制动实验台hil仿真系统，其中故障模拟系统包括信号调理系统和故障注入系统。故障模拟系统主耍功能用于emb制动试验台中进行故障模拟试验，信号调理系统实现十24V与5V电压之间,4-20mA与电压信号之间、开关量IO信号之间、模拟信号之间的信号调理，故障注入系统具有软件故障注入和硬件注入故障功能。
故障注入试验是在基础元件安全工作前提下,在控制电路与基础元件之间插入故障模拟系统,通过软硬件手段注入故障,实现基础元件故障现象的模拟。故障注入系统具有模拟控制元部件故障，传感器故障，执行器故障等功能，CAN通讯卡可以操控信号调理单元中的CAN智能调理模块,在传感器采集模块中注入软故障,模拟控制元件迟滞、抖动等硬件无法模拟的故障。
由于传感器属于精密电子元件，所处工作环境恶劣，可靠性低于机械故障，一旦出现问题，故障信息引入闭环控制，直接影响到制动力控制品质，严重时将引起制动器失效，且其出错的概率相比其他故障比较高。
由于传感器属于精密电子元件，所处工作环境恶劣，可靠性低于机械故障，一旦出现问题，故障信息引入闭环控制，直接影响到制动力控制品质，严重时将引起制动器失效，且其出错的概率相比其他故障比较高。
故障注入软件通过PxI总线控制故障模拟卡实现硬件故障注入；故障注入软件通过CAN总线控制CAN智能调理模块实现其中软硬件故障注入；故障注入软件通过LAN控制程控电源完成2种硬件故障注入，故障注入软件通过LAN将试验中产生的操作指令与数据送数据库存储。
EMB执行器故障注入的3种主要硬件故障：控制器和电机方面、传感器、执行结构；
通过NI RIO实时系统对转速转矩信号、温度信号、震动信号、制动压力信号的实时采集，传输到上位机进行数据处理分析，再对各系统进行指令下发控制。
整车和制动系统全部硬件接入仿真回路中，可以实现仿真模型和实际系统间的实时数据交互，提高仿真置信度。本台架控制台、carsim、simulink、Labview、导线、信号发射器及接收器等。同时可以建立整车及气制动系统模型及仿真，与硬件部分可实现交互。
电气结构中，主要是PCI板卡配合NI的板卡对测功机，垂直加载系统以及电动轮的控制。在执行器件控制方面，测功机和垂直加载系统通过模拟量输出板卡PCI-1724U控制，驱动轮使用CAN通讯板卡PCI-9820CAN通过CAN通讯控制；在信号采集方面，扭矩信号通过脉冲输入板卡PCI-1780获得，电压电流信号由模拟量输入板卡PCI-1712获得，控制轴承温度、冷却水压、冷却水温、振动信号由温度仪表采集。安全急停系统，齿轮润滑由PLC控制。
其中，电动轮台架尺寸可兼顾ABS、EBS、ESC及EPB等不同制动系统、以及不同EMB制动器结构，等零部件装配需求。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术所创的等效方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，包括机械部分和电气部分；所述机械部分包括垂直加载系统(3)、飞轮箱(9)、增速箱(8)、滚筒(7)、制动执行机构(1)、电动轮(2)、试验台(13)、操作台(12)、离合器(11)、制动盘(4)、扭矩仪(6)、测功机(5)；
所属测功机(5)、扭矩仪(6)、滚筒(7)、增速箱(8)、飞轮箱(9)固定在大型铸铁底板上，电动轮(2)通过轴承与制动盘(4)和垂直加载系统(3)相连，并置于滚筒(7)正上方；
所述制动执行机构(1)将制动器总成固定与龙门支架和电动轮之间的制动盘(4)之上；
所述电动轮(2)安装于龙门支架上(16)，与滚筒(7)接触，可模拟道路实际工况下的动力和制动性能；
所述垂直加载系统(3)位于电缸下，通过转接板固定在龙门支架上，并横跨于滚筒(7)上方；
所述滚筒部分(7)通过轴承和支座安装在大型铸铁底板上；
所述飞轮箱(9)通过轴承一端与离合器(11)联接另一端和增速轮(8)联接；
所述测功机(5)位于本系统左右两端，通过轴承与扭矩仪(6)和滚筒(7)联接；
所述电气部分，用于提供试验所需的模拟场景，并注入故障信号，根据故障信号控制对应的被测样件，实现自动化测试。
2.根据权利要求1所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述制动执行机构(1)由EMB-ECU根据上层控制器BCU输出的需求制动夹紧力来控制驱动电机，驱动电机的输出力矩经减速机构放大后传递到运动转换机构，运动转换机构将旋转运动转化为直线运动推动制动钳体并夹紧制动盘(4)，产生制动力矩使电动轮(2)制动减速。
3.根据权利要求1所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述电动轮(2)能够通过线性滑轨控制其上下移动，使用用电动轮固定工装来固定电动轮(2)的位置。
4.根据权利要求3所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述线性滑轨(15)安装于龙门支架上，电动轮及其固定工装、压力传感器与电缸在龙门支架中心处连接，并可随线性滑轨上下移动。
5.根据权利要求1所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述系统采用电缸实现电动轮的垂直加载，结合压力传感器以实时精准测量施加在电动轮上的垂直载荷。
6.根据权利要求5所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述电缸(14)通过转接板固定在龙门支架(16)上，并横跨于滚筒(7)上方。
7.根据权利要求1所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述滚筒圆周表面的两侧边沿处设置螺纹孔，便于用螺钉将不同材质的薄件/包裹物安装至滚筒表面，以此改变系统模拟路面的附着系数，适应不同的制动工况。
8.根据权利要求1所述的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，所述部分采用研华工控机、研华板卡以及PLC，在研华工控机中插入研华板卡用于控制本电气系统的模拟量输出、模拟量输入、频率输入和串口、以太网、can的通讯，测功机系统由研华板卡控制系统的转速、转矩，用以模拟道路阻力、坡度阻力，扭矩仪的转速、转矩信号经脉冲输入板卡采集实时反馈给研华工控机；安全急停由PLC来控制，避免事故发生；垂直加载系统(3)由电缸与拉压力传感器组成，经过研华板卡控制伺服电机实时动态垂直加载，用以模拟电动轮在路面行驶时的上下跳动；机械制动系统根据所需制动力经过研华板卡来控制驱动电机。
9.根据权利要求1或8的一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统，其特征在于，还包括故障模拟系统，包括信号调理系统和故障注入系统，该故障模拟系统用于emb制动试验台中进行故障模拟试验；
其中，信号调理系统实现十24V与5V电压之间，4-20mA与电压信号之间、开关量IO信号之间、模拟信号之间的信号调理，将检测到的各种信号转换为标准信号，包括消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等；
故障注入系统的作用是：在基础元件安全工作前提下，在控制电路与基础元件之间插入故障模拟系统，通过软硬件方式注入故障，实现基础元件故障现象的模拟，故障注入系统具有模拟控制元部件故障，传感器故障，执行器故障的功能，CAN通讯卡可以操控信号调理系统中的CAN智能调理模块，在传感器采集中注入软故障，模拟控制元件迟滞、抖动这些硬件无法模拟的故障。
10.一种基于故障注入的轮毂电机复合制动Hil试验系统的测试方法，其特征在于，包括：
1.故障注入试验
第一步：试验管理操控软件通过网络远程通知故障注入系统和试验总控计算机开始试验；
第二步：故障注入系统和试验总控计算机设置相应的参数后,开始对指定的故障类型进行相应的故障注入试验；
故障模拟方法：在调压过程中故障注入软件控制故障模拟板继电器，断掉来自CAN智能调理的转速信号，使转速信号失效；
第三步：故障注入过程中,故障注入系统注入故障并把故障信息上传实时仿真系统中；同时，试验总控计算机采集各类传感器数据；
第四步：把数据通过网络写入数据库,并在软件界面上以图表和曲线的形式显示相应的数据；
2.轮毂电机电子制动仿真试验
第一步：实时仿真系统集成开发整车仿真模型，用整车仿真模型并实时运行；
第二步：试验总控计算机与NI Rio实时仿真机通过TCP连接，试验总控计算机将编译后的模型下载到实时仿真机中，实时仿真机实时运行模型，并实时传输仿真数据至试验计算机，试验总控计算机可以通过网线实时修改实时仿真机中模型的参数；
3.对于基于硬件在环仿真的故障注入流程
第一步：设置车辆运行工况，制动系统功能模式，CAN通信故障类型
第二步：进行测试：
1)、硬件连接：将上位机与pxi机箱用网线连接，将pxi机箱与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电；
2)、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim
中设置道路场景与测试工况；
3)、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译；
4)、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制制动踏板进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态，并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角，完成不同工况的多组测试；
5)、故障注入测试：按照故障注入测试步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试。
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Cited By (2)
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