CN201812197U - 一种用于测试汽车电子控制系统的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试汽车电子控制系统的装置，该测试装置通过实施测试过程的人机接口设备对需要测试的汽车电子控制系统进行测试，所述测试装置内部运行有环境模型和测试模型；所述环境模型包括输入模块、对输入模块进行运算的操作模块，以及一个虚拟模块和一个输出模块；所述操作模块的运算结果经由所述虚拟模块运算之后传递给所述输出模块。本实用新型所提出的上述用于测试汽车电子控制系统的装置可以具体应用于对汽车电子控制系统进行硬件在回路测试，其结构简单易行，便于实施。

Description

一种用于测试汽车电子控制系统的装置 

技术领域

本实用新型涉及一种用于测试汽车电子控制系统的装置，其中，待测汽车电子控制系统可以是一个(如发动机控制系统)、几个(如发动机控制系统+变速箱控制系统+制动防抱死控制系统)、也可以是汽车上所有电子控制系统组成的控制网络。 

背景技术

典型的汽车电子控制系统，例如汽车电子控制器(ECU)等，是一种广泛应用于汽车领域的电子控制装置，该装置通过测量汽车各部件的运行状态，对汽车进行调节和校准。 

在研制和开发汽车电子控制器(ECU)的时候，广泛采用了如下的开发流程和/或开发方式：在功能设计和开发阶段，借助于数学建模工具(Matlab/Simulink)抽象出汽车电子控制器及其控制对象的数学模型，通过仿真的方式对设计进行验证。 

然后在快速控制原型(RCP)阶段，将前一个阶段抽象出来的汽车电子控制器模型借助于代码生成器转换成一个可执行程序，该可执行程序在一个硬件平台上运行，该硬件平台可以通过相应的I/O接口与实际控制对象相互作用。 

如果控制效果是满意的，则由代码生成器将抽象出来的汽车电子控制器模型生成批量电子控制器硬件可执行的代码。在批量汽车电子控制器与实际控制对象一起使用之前，需要进行详细的测试，通常使用硬件在回路测试(Hardware-In-The-Loop，简称HIL测试)。 

在HIL测试中，批量汽车电子控制器与测试装置相连接，在测试装置上借助车辆模型对被测电子控制器的功能进行仿真，车辆模型的状态通过传感器模拟传递给电子控制器，同时采集电子控制器的输出，从而实现电子控制器和测试装置的交互联系。 

EP1898282A中公开了一种测试电子控制系统的方法和装置，其中提及所述控制系统可以是一个电动机控制设备，或者是整部汽车的行驶和发动机动态模型。但是该现有技术中所公开的内容十分宽泛而笼统，使得本领域技术人员在试图将其中的内容付诸实施的时候，难以将其应用于任何一种具体的领域和/或控制系统中，例如，虽然该现有技术提及了汽车，但是，其具体如何应用于汽车领域缺乏相应的技术解决手段，本领域技术人员在不花费任何创造性劳动的情况下，难以将其付诸于汽车领域某一具体的方向上，例如ECU的测试。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于测试汽车电子控制系统的装置，以减少或避免前面所提到的问题。 

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于测试汽车电子控制系统的装置，该测试装置通过实施测试过程的人机接口设备对需要测试的汽车电子控制系统进行测试，所述测试装置内部运行有环境模型和测试模型；所述环境模型包括输入模块、对输入模块进行运算的操作模块，以及一个虚拟模块和一个输出模块；所述操作模块的运算结果经由所述虚拟模块运算之后传递给所述输出模块。 

本实用新型所提出的上述用于测试汽车电子控制系统的装置可以具体应用于对汽车电子控制系统进行硬件在回路测试，其结构简单易行，便于实施。 

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中， 

图1显示的是根据本实用新型的一个优选实施例的用于测试汽车电子控制系统的装置的结构示意图； 

图2显示的是图1中所示环境模型的一个具体实施例的结构示意图； 

图3显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的环境模型的结构示意图； 

图4显示的是根据本实用新型的又一个优选实施例的用于测试汽车电子控制系统的装置的结构示意图。 

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。 

ECU是一种广泛应用于汽车领域的电子控制系统，该系统通过测量汽车各部件的运行状态，对汽车进行调节和校准。ECU通常由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。在ECU中，CPU是核心部分，它具有运算与控制的功能，还实时对存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和其它外部电路的控制，并具有故障自诊断和保护功能。在本实用新型中，ECU仅仅是用于测试的产品，即，ECU经设计生产成样品之后，需要对其进行测试，以判断其是否满足设计要求，或者是否是一件合格的产品。 

本实用新型中所谓的汽车电子控制系统，并不仅仅局限于ECU这一特定的模型形式，而是任何一种现有技术可获得的汽车电子控制系统，本实用新型所提出的测试装置用于对这些汽车电子控制系统进行测试，以判断其是否合格。其中，待测汽车电子控制系统可以是一个(如发动机控制系统)、几个(如发动机控制系统加变速箱控制系统加制动防抱死控制系统等)、也可以是汽车上所有电子控制系统组成的控制网络。 

图1显示的是根据本实用新型的一个优选实施例的用于测试汽车电子控制系统的装置的结构示意图，其中，1代表需要测试的汽车电子控制系统；2代表本实用新型的测试装置；3代表用户接口设备，例如PC等。 

其中汽车电子控制系统1是一种汽车电子控制系统的控制单元，如汽车发动机的控制单元或者是自动变速器的控制单元。构成测试装置的目的就是对汽车电子控制系统1的功能进行测试，例如进行前述汽车电子控制系统的 HIL测试。对所述汽车电子控制系统1的测试过程的实施通过测试装置2来进行。为了实施测试过程，汽车电子控制系统1和测试装置2之间通过双向接口实现连接，汽车电子控制系统1的控制系统数据通过测试装置2的输入接口传输至测试装置2，测试装置2中也可以修改控制系统数据并通过测试装置2的输出接口反向传输至汽车电子控制系统1。人机接口设备3提供测试装置2与用户之间的交互接口。 

测试装置2的主体是两个模型，即环境模型4和测试模型5，以及两个模型运行的载体。汽车电子控制系统1的测试必须与其控制的对象组建成一个闭环系统才能有效果，比如要测试一个发动机控制系统的功能，就需要将该发动机控制系统安装在其所适应的发动机上。与传统的测试方法不同，在本测试装置中，测试装置2内部运行有环境模型4，环境模型4来模拟汽车电子控制系统1的真实使用环境，比如，如果待测试的汽车电子控制系统是发动机控制系统，那么所对应的环境模型就是所述的发动机控制系统所适应的发动机的本体模型。为保证环境模型的实时性，环境模型运行的载体通常是一实时仿真机。汽车电子控制系统1的真实使用条件通过环境模型4的参数反映给汽车电子控制系统1。实际对控制系统的测试过程不是由环境模型4，而是由测试模型5来执行的。为保证实时性，环境模型4运行的载体通常为一实时仿真机，而测试模型5运行的载体通常为一实验PC机。 

汽车电子控制系统1与环境模型4和测试模型5之间的相互作用关系如下：汽车电子控制系统1通过环境模型4运行的载体——实时仿真机及相关装置上的输入输出接口实现汽车电子控制系统1与环境模型4之间双向的数据交互；测试模型5和环境模型4的数据交互通过通信协议实现，这种通信协议的实现借助于两种模型运行的载体——实时仿真机和试验PC的连接实现。 

人机接口设备3提供测试装置2与用户之间的交互接口。用户可以通过人机接口设备3修改测试模型5和环境模型4的参数和测试过程，改变汽车电子控制系统1的运行条件，也可以查看汽车电子控制系统1的测试结果。人机接口设备3通常是一PC机，所述的人机接口设备3提供测试装置2与 用户之间的交互接口，用户可以通过所述的人机接口设备3修改环境模型4的参数和测试模型5的测试过程。该PC机同时也可以作为测试模型5运行的载体。 

人机接口设备3为用户提供一个操作界面，在该操作界面中可以创建新的或者使用现有的环境模型4与待测的汽车电子控制系统1相适应。在本实用新型所涉及的测试装置中，只要借助某一适用软件创建了环境模型，比如MatLab/Simulink，就可以借助某种操作很方便的将环境模型4转换为机器可以识别的代码运行在环境模型4的运行载体——实时仿真机上。 

测试模型5的配置也可以同样通过人机接口设备3来进行。同样借助适用的软件在人机接口设备3上创建或修改测试模型5，转化为机器可读的代码运行在测试模型运行的载体——试验PC机上。测试模型5可以通过适用软件，如NI/LabVIEW来搭建，可以是一个自动测试的过程，也可以手动修改环境模型4的参数以实现测试目的。一般来说，对环境模型4的这种有针对性的修改需要了解环境模型4的结构，对环境模型4的变量的修改需要知道环境模型4中每个变量的存储器地址。 

对环境模型4的变量的访问传统上采用手动输入环境模型变量的物理存储地址的方法来实现。与传统的访问方法不同，本实用新型的一个示例中，例如，在使用Matlab/SimuLink/Stateflow来搭建环境模型4的过程中，环境模型4的所有变量均采用唯一的标识符来表示。在环境模型4被编译成机器可以识别的代码的过程中，自动为每一个标识符分配其对应的一个物理存储器地址。测试模型5在执行测试过程时，可以将所使用的标识符转换成对应的物理存储器地址，对这些标识符的值进行有针对性的读写或者修改，就相当于改变了对应物理存储器地址处的值，大大简化了测试过程本身。 

采用统一标识符的方式可以使模型中的数据得到很好的传递，增强模型的阅读性，带来的问题是环境模型4的变量被编译成大量的静态变量。静态变量在编译时被赋初值，以后每次调用时不再重新赋初值而只是保留上次调用结束时的值。为在测试过程中方便修改环境模型4中变量的值，在汽车电子控制系统1的测试装置5中引入了动态处理对象的方法。 

动态处理对象的方法把测试装置2中的变量分为两类：把环境模型4中的变量称为第一类型的变量(如图2、3所示)，第一类型的变量通过如上所述的标识符的方法进行访问，在编译过程中为每一个标识符分配一个物理地址，属于静态变量，所述的第一类型的变量可以通过测试模型5进行修改；将环境模型4中实际不存在而为了控制的方便添加的虚拟模块81(如图3所示)中的变量称为第二类型的变量，第二类型变量与对应的第一类型变量具有相同或相似的数据类型，属于动态变量，所述的第二类型的变量也可以通过测试模型5进行修改。位于测试装置2上的管理装置9负责管理这些用于进一步应用的第一和第二类型的变量。该管理装置9可以直接或间接的通过测试模型5来控制。 

第二类型变量的存在与测试模型的执行过程相关联。第二类型变量随着测试模型的开始而产生的，在测试过程中被修改和赋值，同样，所述的第二类型变量随着测试模型的结束而被清除。 

图2显示的是图1中所示环境模型4的一个具体实施例的结构示意图，该环境模型4可以采用MatLab/Simulink建模工具搭建而成，环境模型4的输入模块40包括如图所示的41和51，在操作模块61中对输入模块40进行一定的算术和/或逻辑运算，然后将运算的结果传递到输出模块71中。为方便读取和修改环境模型4中的参数，对于环境模型4中的任一模块对象(如图2所示的输入模块40的模块41和51，操作模块61和输出模块71)都有与之唯一确定对应的标识符。对应的，该模块对象中所包含的变量(参数)亦即前述的第一类型的变量。 

图3显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的环境模型的结构示意图，该环境模型与图2类似，其不同之处在于，将图2所示的输入模块40经过操作模块61的算术和逻辑运算后，不是将操作模块61的运算结果直接传递给输出模块71中，而是传递给一个实际的环境模型不存在的模块81中，在模块81中可以对操作模块61的运算结果进行进一步的算术和/或逻辑运算，然后再将最终运算结果传递到输出模块71中。模块81中所包含的变量即为第二类型的变量，模块81与实际存在的模块41、51和61一起构成相对 于用户而言的环境模型4，模块81中所包含的变量(第二类型的变量)也可以通过测试模型5(如图1所示)进行调用或修改。 

图4显示的是根据本实用新型的又一个优选实施例的用于测试汽车电子控制系统的装置的结构示意图，相对于图1所示实施例，本实施例更为详细，其中，测试装置2的主体由环境模型4和测试模型5构成，在测试装置2的硬件中具有动态物理存储器10，环境模型4中的每一个变量(如图2所示的输入模块40的模块41和51，操作模块61和输出模块71)在动态物理存储器10中都有与之对应的物理存储地址，环境模型4和测试模型5通过该物理存储器10实现数据的交互。管理装置9可以实现对第一类型对象和第二类型对象的管理以供测试模型5调用或修改。第一类型对象变量和第二类型对象变量以某种方式存储在对象存储文件11中，供管理装置9使用。管理装置9直接或间接的通过测试模型5来控制。 

本实用新型提出了一种的上述用于测试汽车电子控制系统的装置可以具体应用于对汽车电子控制系统进行硬件在回路测试，其结构简单易行，便于实施。 

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。 

Claims (1)

1.一种用于测试汽车电子控制系统的装置，该测试装置(2)通过实施测试过程的人机接口设备(3)对需要测试的汽车电子控制系统(1)进行测试，其特征在于，所述测试装置(2)内部运行有环境模型(4)和测试模型(5)；所述环境模型(4)包括输入模块(40)、对输入模块(40)进行运算的操作模块(61)，以及一个虚拟模块(81)和一个输出模块(71)；所述操作模块(61)的运算结果经由所述虚拟模块(81)运算之后传递给所述输出模块(71)。 

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