CN203366121U - 汽车电子控制器的硬件在环测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车电子控制器的硬件在环测试系统，该测试系统包括测试控制器驱动能力的模拟执行器，模拟执行器通过跳线装置与控制器、仿真环境连接，仿真环境包括一工控机，工控机通过CAN总线与脉冲信号测量/发生模块、PC机连接，对汽车电子控制器的硬件进行开环测试或闭环测试，通过CAN总线采集工控机中的仿真数据，传输到PC机中并显示。实用新型的优点是具有广泛的适用性，通过替换模拟执行器，更改仿真模型，实现对不同类型的控制器的测试；具有便捷性，使用同一测试平台，只需要更改部分模拟执行器和仿真模型，就可以实现对某一种控制器的硬件在环测试；具有很强的实用性，利用低成本的模拟执行器和测试设备，以及成熟的仿真模型，可以方便、高效地实现对控制器的硬件在环测试。

Description

汽车电子控制器的硬件在环测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车电子控制器的硬件在环测试系统，尤其涉及一种适用于多种控制器的硬件在环测试系统。

背景技术

电子控制器在汽车中具有广泛的应用，例如发动机控制单元，变速器控制单元等。在新型控制系统设计结束，并已经制成产品型控制器时，需要对其进行闭环测试。由于极限测试、失效测试，或在真实环境中测试费用较昂贵等原因，往往采用将实际控制器和仿真模型一起组成闭环系统的测试方法。这样就可以在实验室环境下完成对电子控制器的测试，从而可以大大降低开发费用，缩短开发周期。传统的硬件在环测试平台是针对某一种控制器而搭建的试验平台，必须具备相应的作动器（例如电动机）和相应的仿真环境。其作动器采用真实的作动机构，且仿真环境是特定的，因而其开发成本较高，开发周期较长。基于此，设计了应用于多种控制器的硬件在环测试系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种可以适用于多种电子控制器的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，提高了测试效率，减低了测试成本。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种汽车电子控制器的硬件在环测试系统，该测试系统包括测试控制器驱动能力的模拟执行器，模拟执行器通过跳线装置与控制器、仿真环境连接，仿真环境包括一工控机，工控机通过CAN总线与脉冲信号测量/发生模块、PC机连接，对汽车电子控制器的硬件进行开环测试或闭环测试，通过CAN总线采集工控机中的仿真数据，传输到PC机中并显示。

所述模拟执行器根据不同形式的电子控制器，配置与其相对应的执行器形式和执行器参数。模拟执行器作为控制器的执行器，用于测试控制器的驱动能力，可以模拟多种执行器形式，包括开关电磁阀，PWM电磁阀，线性电磁阀，直流电机，继电器，指示灯等。

模拟执行器作为控制器的执行器替代，可以在一定程度上验证控制器的驱动能力。每个控制器对应的执行器形式不尽相同，且同种形式的执行器的参数也不尽相同，所以执行器的安装固定形式需要便于进行替换和扩展。

虽然不同种类控制器的执行器种类不尽相同，但大体上可以简化为由阻性元件和感性元件构成的。因此，可以利用感性元件和阻性元件对各种执行器进行等效模拟。

所述跳线装置根据不同的测试对象，进行不同形式和不同数量的连接配置。

所述模拟执行器中的模拟负载还与一测试面板连接。

所述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，实现其闭环测试。仿真环境可以实现控制器的闭环测试，仿真环境采用工控机，带有两个数据采集板卡和一个辅助的脉冲信号测量/发生模块。仿真环境是实现控制器闭环控制的关键部分，用于模拟除控制器和模拟执行器之外的仿真环境，包括整车仿真模型，与控制器相关的传感器信号，以及精确的作动器模型等。在精确闭环控制下，还需要建立执行器的仿真模型。根据不同种类的控制器，其对应的仿真模型需要进行调整。

所述的脉冲信号测量/发生模块用于测量控制器发生的脉冲控制信号，以及模拟转速传感器的脉冲信号。由于工控机不能测量和生成脉冲信号，所以利用一个单片机系统可以实现对脉冲信号的测量和生成。利用CAN总线，可以将单片机系统与工控机进行连接，这样就扩展了工控机的功能。

本实用新型具有广泛的适用对象，包括发动机控制单元，变速器控制单元，防抱死制动系统，车身控制模块，电子转向助力系统等。通过CAN总线从工控机中得到测试过程的仿真数据，利用PC机上的LabVIEW对仿真数据进行显示。方便测试者对仿真过程进行实时观测，提高仿真效率。

本实用新型的优越功效在于：

1）本实用新型采用模块化思想，具有广泛的适用性，可以通过替换模拟执行器，更改仿真模型，实现对不同类型的控制器的测试。体现在模拟执行器和仿真环境的建立。具有相同电路模型的执行器，可以归类为同一种模拟执行器类型，在使用过程中，只需要确定元件的参数即可。仿真环境可以分为整车环境，传感器信号和部分执行器模型。对于不同的控制器，其对应的整车环境虽然不完全相同，但是部分是可以重复利用的。对整车环境的建立采用模块化归类后，提高了测试效率，减低了测试成本；

2）具有明显的便捷性，使用同一测试平台，只需要更改部分模拟执行器和仿真模型，就可以实现对某一种控制器的硬件在环测试；具有很高的实用性，利用低成本的模拟执行器和测试设备，以及成熟的仿真模型，可以很方便、高效地实现对控制器的硬件在环测试；

3）具有很强的实用性，利用低成本的模拟执行器和测试设备，以及成熟的仿真模型，可以方便、高效地实现对控制器的硬件在环测试。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为模拟执行器的电路原理框图；

图3为模拟执行器的测试面板；

图4为点火线圈的模拟替代电路；

图5为简化的电路模型；

图6为本实用新型的具体实施例的原理框图。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本实用新型作进一步地描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种汽车电子控制器的硬件在环测试系统，包括模拟执行器、仿真环境、脉冲信号测量/发生模块和LabVIEW显示界面。模拟执行器通过跳线装置与控制器、仿真环境连接，仿真环境包括一工控机，工控机通过CAN总线与脉冲信号测量/发生模块、PC机连接，对汽车电子控制器的硬件进行开环测试或闭环测试，通过CAN总线采集工控机中的仿真数据，传输到PC机中并显示。

模拟执行器作为控制器的执行器，用于测试控制器的驱动能力。其可以模拟多种执行器形式，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，PWM电磁阀，线性电磁阀等），转向助力系统中的直流电机，以及其它控制单元中的继电器、指示灯等等。无论是哪种执行器形式，都可以用阻性元件和感性元件进行简化模拟，图2中列举了三种不同的模拟执行器形式。每个模拟执行器可以方便地进行固定或拆卸。模拟执行器与控制器或工控机不是直接通过线束连接，中间有两个跳线装置可以供使用者进行灵活配置，使该模拟执行器具备良好的灵活性和扩展性。

为了方便使用者在测试过程中对控制器的驱动信号和工控机的模拟传感器信号进行测量，设置了与模拟执行器装置配合使用的测试面板，如图3所示。该测试面板由四部分组成：指示灯，驱动信号测量端口，CAN测量端口和传感器信号测量端口。指示灯可以作为控制器的真实作动器，验证控制器的驱动能力。驱动信号测量端口用于测量控制器驱动口信号；传感器信号测量端口用于测量工控机输出的模拟传感器信号；CAN测量端口用于测量CAN总线的信息，在整个测试系统中，所有的CAN网络是连接在一起的。

为了叙述模拟执行器模拟真实执行器的原理，这里以发动机控制器的点火线圈执行器为例说明。图4为点火线圈执行器的等效电路模型，图5为简化的电路模型。点火线圈等效电路模型分为初级线圈电路和次级线圈电路，控制器的驱动端口连接初级线圈电路。因此简化电路模型只要能够模拟点火线圈等效电路的初级线圈电路，就可以测试控制器的驱动能力。需要注意的是，真实的点火线圈初级绕组切断时，次级绕组在瞬态高压击穿火花塞时会释放大部分能力。为了模拟这部分能力损失，在初级绕组电路中加入二极管D1与电阻R2构成泄放电路。开关断开时，电流通过二极管与电阻泄放电流，模拟点火放电的能力损失。

需要指出，并非所有的执行器都能通过模拟电路完全替代，例如利用模拟执行器电路无法完全模拟直流电机，原因是电机工作时的反电动势无法模拟。而简化的模拟执行器对于验证控制器的驱动能力而言是足够的。如果需要通过检测作动器的作动位移进行闭环测试，除需要模拟驱动器外，还需要在工控机中建立精确的作动器模型。

脉冲信号测量/生成模块有8路输入捕捉端口和8路PWM输出端口；可以测量脉冲信号，同时也可以产生脉冲信号，用于模拟转速传感器信号。因为工况机不能产生测量脉冲信号，因此这个模块补充了工控机信号采集种类的缺陷。其通过CAN总线与工控机通信，采集得到的信号通过CAN信号传送给工控机；通过CAN总线接受工控机指令，产生特定的脉冲信号，作为模拟的转速传感器信号。

8路PWM输出端口可以单独作为脉冲发生端口。也可以组成4组脉冲输出端口，用于模拟特殊的转速传感器。即具有一定相位差的脉冲信号，可以同时反映转速的大小和方向。

图6为本实用新型的具体实施例的电路原理框图。控制器为被测试对象，待测试的硬件包括输入端口，驱动端口以及通信端口；待测试的软件部分主要为控制策略。模拟执行器主要用于测试控制器的驱动能力，同时用于实现对控制器的闭环测试。仿真环境包括工控机和脉冲信号测量/生成模块，工控机的PCL-818L和PCL-726板卡以及脉冲信号测量/生成模块采集驱动信号和模拟作动器信号。闭环测试时，通过工控机的板卡和脉冲信号测量模块测量模拟执行器上的信号。主板中的输入信号处理模块对测量信号进行滤波等处理。处理后的信号经过作动器模型、整车模型和模拟传感器模型后，经过板卡的输出端口输出至控制器中。控制器接收模拟传感器信号，经过微控制器中的控制策略的运算，再通过驱动电路发出驱动信号；这样，就构成了完整的闭环测试。另外，如果切断模拟执行器和仿真环境之间的连接，可以进行开环测试。

Claims (6)

1.一种汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：该测试系统包括测试控制器驱动能力的模拟执行器，模拟执行器通过跳线装置与控制器、仿真环境连接，仿真环境包括一工控机，工控机通过CAN总线与脉冲信号测量/发生模块、PC机连接，对汽车电子控制器的硬件进行开环测试或闭环测试，通过CAN总线采集工控机中的仿真数据，传输到PC机中并显示。

2.根据权利要求1所述的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：所述模拟执行器根据不同形式的电子控制器，配置与其相对应的执行器形式和执行器参数。

3.根据权利要求1所述的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：所述跳线装置根据不同的测试对象，进行不同形式和不同数量的连接配置。

4.根据权利要求1所述的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：所述模拟执行器中的模拟负载还与一测试面板连接。

5.根据权利要求1所述的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：所述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。

6.根据权利要求1所述的汽车电子控制器的硬件在环测试系统，其特征在于：所述的脉冲信号测量/发生模块用于测量控制器发生的脉冲控制信号，以及模拟转速传感器的脉冲信号。

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