CN204086979U - 一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 - Google Patents
一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204086979U CN204086979U CN201420366730.9U CN201420366730U CN204086979U CN 204086979 U CN204086979 U CN 204086979U CN 201420366730 U CN201420366730 U CN 201420366730U CN 204086979 U CN204086979 U CN 204086979U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- industrial computer
- electric machine
- card
- machine controller
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 abstract 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000012956 testing procedure Methods 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000011981 development test Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Abstract
本实用新型公开一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统,包括一台工控机和电机控制器，所述工控机安装有MATLAB/Simulink软件平台、Labview软件和Teststand软件平台，所述工控机通过数据采集板卡与电机控制器连接，所述数据采集卡用于采集工控机发出的指令，并将电机控制器的信号反馈上传给工控机。该系统占用资源少、造价低廉、配置简单且方便实用，在一台工控机上既能实现目标机实时仿真的功能，又能控制和查看上位机的监控界面功能，实现在线调参和数据记录。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机控制器硬件在环仿真测试装置，更具体的说是应用于电动汽车的电机控制器开发流程中的实验系统，用于缩短产品开发时间，减少人力和资金的投入的硬件在环仿真测试系统。
背景技术
随着国内外各大汽车厂商对电动汽车的加大投入研发和我国政府的相关扶持政策，电动汽车的普及指日可待。电动汽车的电机控制器是电动汽车的一项关键技术，而在开发电机控制器的过程中，对电机控制器做测试的环节是必须的，对测试的要求也越发的急迫。然而,传统的电机控制器开发测试须等汽车样机开发出来之后才能进行，这样的流程不仅周期长、效率低、成本高，而且还可能因为控制算法的错误导致设备的损坏甚至发生危险。这就给电机控制器的开发带来了困难。
硬件在环测试(hardware-in-the-loop，HIL)技术是将系统的一部分以数学模型描述，并把它转化为仿真计算模型；另一部分以实物（或物理模型）方式引入仿真回路。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时，嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题，因此降低了解决问题的成本。HIL硬件在环仿真测试已经成为汽车各控制器开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高控制器的软件质量，降低汽车厂的风险。
Matlab/simulink中的RTW (实时工作间)工具箱可将图形化语言转化为可执行的代码语言，方便实现实时仿真。xPc Target(xPc目标)是针对RTW体系结构的一种实时仿真系统构建途径,支持多种类型的I/O设备(包括PCI和ISA以及RS232等),它采用的是上位机一目标机“双机模式”。其中,上位机用于运行Simulink,Stateflow等工具包,并且具有目标代码编译器。目标机则实时运行所生成的代码。xPC提供了一个高度的实时内核运行在目标机上。上位机和目标机通过网线连接进行通信,使用xPC Target可以构建硬件在环仿真测试系统。但是该种“双机仿真”的方法必须使用两台计算机来运行，占用资源较多，配置通讯，调试复杂。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用一台PC机（工控机）构造一个占用资源少、造价低廉、配置简单且方便实用的电机控制器硬件在环测试系统，以使电机控制器开发设计过程更加快捷、方便、高效。
本实用新型为了达到上述目的采用如下技术方案:
一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统，包括一台工控机、电机控制器部件、PCI总线形式的数据采集卡和PCI接口的CAN卡以及信号调理电路，所述工控机安装有MATLAB/Simulink软件平台、Labview软件和Teststand软件平台，所述工控机通过数据采集板卡和CAN卡与电机控制器部件通信。
所述的工控机是上位机和目标机一体机，利用MATLAB/Simulink建立整车仿真模型，通过RTWT工具箱与I/O板卡进行通讯，由Labview与MATLAB进行联合仿真，通过SIT工具包完成参数映射，实现在线调整参数，结果显示在同一台工控机的监控界面上。
所述的Teststand软件用于测试序列的开发、管理和执行，对电机控制器各种工作情况、误操和故障情况进行自动测试。
所述的数据采集板卡插在工控机主机内部卡槽PCI和ISA总线上，采用A/D转换、D/A转换和数字I/O接口来处理和传送数据，PCI接口上还插有用于CAN总线数据通讯的CAN卡，所述数据采集板卡通过调理电路与电机控制部件连接，所述调理电路用于调整和计算信号电压，所述数据采集卡和CAN卡用于采集工控机发出的指令，通过调理电路的调理将对应的电信号传递给电机控制器，并将电机控制部件的信号经过调理电路的处理反馈上传给工控机。
所述的电机控制器是单片机电路板和相应外围I/O接口电路，该电机控制器作为电机的控制单元，接收从MATLAB/Simulink仿真模型中发送的电机转速、电机目标转矩、转速偏角和电机使能信号，经过电机控制器单片机电路的处理后将电流和脉冲信号发送到三相逆变器模型中。
相对于现有技术,本实用新型具有的有益效果体现在：该系统占用资源少、造价低廉、配置简单且方便实用，在一台工控机上既能实现目标机实时仿真的功能，又能控制和查看上位机的监控界面功能，实现在线调参和数据记录。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型电动汽车电机控制器硬件在环测试系统的原理框图；
图2为本实用新型电动汽车电机控制器硬件在环测试系统的工作原理图图；
图3为本实用新型电动汽车电机控制器硬件在环测试系统的整车仿真模型原理图；
图4为本实用新型电动汽车电机控制器硬件在环测试系统的信号传递图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
如图1所示,一种汽车硬件在环测试系统。硬件在环测试硬件装置包括上位机和目标机一体式工控机1、在工控机主机中内置的数据采集板卡7、CAN通讯卡6、电机控制器5、数据采集板卡7与电机控制器5之间需加入调理电路8，用来调整和计算信号电压；软件装置包括MATLAB/Simulink软件平台4，Labview软件3和Teststand软件平台2。
MATLAB/Simulink软件平台4负责开发整车仿真模型，并利用Real-time Workshop（RTW）工具包将仿真模型mdl文件自动生成C代码，经过编译链接形成可执行文件，这样就可以将非实时的模型转化为实时可执行程序，此外MATLAB/Simulink还提供了RTWT功能，RTWT利用一个实时内核在Windows操作系统接收工控机时钟中断之前来阻止其他应用程序对操作系统的任何调用，使得实时应用程序具有可获得的最高优先级，即运行在CPU的零环，该内核将内置的PC时钟作为时钟源；然后利用定时器中断来触发已经编译成实时应用程序的Simulink模型的执行，保证了应用程序的实时运行；同时，通过将编译后的实时应用程序中的所有模型部件、模块之间的连接、时间从属关系及变量的二进制形式等在Simulink扩展模式下进行集成，通过对Simulink模型与可执行程序之间的校验求和来确保两者之间的一致性，实现了将Simulink模型作为实时应用程序用户接口的目标。在RTWT能下可以在线修改Simulink 模型中实时可执行应用程序的参数，通过RTWT中的数据采集模块库可以简化各种信号采集程序的编制，可以方便的通过数据采集板卡向外部发送命令和采集数据。
Labview软件平台3能与MATLAB/Simulink软件平台4进行联合仿真，将需要在线调整的Simulink模型参数通过SIT工具包映射在Labview相应选项卡中，在Labview中完成相应设置后，建立起Labview和MATLAB的连接。制作Labview监控界面的前面板，通过前面板上的旋钮和数据输入框等在线调整模型参数，并通过编写Labview数据采集程序，将数据结果实时的显示在监控界面前面板上。
TestStand平台2是一种随时可运行的测试管理软件,可以加速开发测试与验证装置，它专为测试步骤序列的自动执行而设计。这些测试步骤可以是单个测试、测量、动作或命令。TestStand用于测试序列的开发、管理和执行。这些测试序列集成了采用任一测试编程语言编写的测试模块。通过编写测试代码，利用TestStand可以完成对待测控制部件各种工作情况、误操和故障情况的自动测试。
数据采集板卡7可以使用内置式数据采集板卡直接插在工控机1的主机卡槽上，也可以使用非内置的数据采集板卡。数据采集板卡7的输入输出端连接调理电路8，信号通过数据采集板卡7后，进入调理电路8进行调整后再发送至电机控制器5。同样，IPU反馈的信号也需要通过调理电路8进行调整之后才能发送到数据采集板卡7，进而反馈到模型之中，形成回路。
电机控制器5是单片机电路板和相应外围I/O接口电路，该电机控制器5作为电机的控制单元，接收从MATLAB/Simulink仿真模型中发送的电机转速、电机目标转矩、转速偏角和电机使能信号，经过电机控制器5电路的处理后将电流和脉冲信号发送到三相逆变器模型中。
需要说明的是，MATLAB/Simulink仿真模型4中的Simulink模型采用去除电池管理系统的整车模型，其中加入模型库中自带的数据采集接口驱动模块，如果模型库中没有相对应数据采集板卡或者CAN卡的驱动模块，可以自己利用C S-FUCTION结合硬件信息编写驱动。模型中的循环工况使用NEDC工况作为输入。
该系统工作的具体流程如图2所示。首先利用MATLAB/Simulink构建整车的仿真模型，确定参数模型调试通过（模型在环测试，MIL），整车模型（第4部分）使用基于驾驶员模型的前向仿真建模方法，原理图如图3所示。
其次安装Real-time windows target实时内核，去掉仿真模型中controller部分，在模型中添加RTWT板卡接口驱动模块，通过Real-time workshop功能，将所构建的mdl型模型文件自动生成C语言，转化为实时系统。在模型窗口选择External模式，单击Connect to target选项，连接成功后，单机运行，此时模型和板卡进行通信，开始实时运行。运行中可在线更改需要的模型参数，更改以后运行结果实时发生变化。
然后制作调理电路板，将电池管理系统采集进来的信号和模型发送给电池管理系统的信号进行调理，变为电池管理系统和工控机可以接受识别的电信号，完成相互通信。
最后通过Labview制作上位机界面，利用SIT Server工具包可以将需要在线更改的模型参数与Labview前面板映射起来，通过操作前面板的虚拟仪器按键就可在线更改模型参数，通过Teststand编写测试用例，模拟电动汽车遇到的各种情况，验证电机控制器的控制效果是否满足要求。
图3中Controller部分在硬件在环测试中需要去除，替换成电机控制器控制板实物接入系统中，需要注意的是，电机控制器硬件实物指的是电机控制器的弱电部分，也就是控制板，而不包括强电部分。
图4电机控制器硬件电路测试的信号流,标明了测试过程中需要传递的数据信号。其中，电机控制器硬件采集电机转子转速，转子转角，NTC的温度等和整车的油门信号、上下电信号及其他的CAN信号，经过处理后，将6路脉冲信号和三相电流信号传递给逆变器；同时，逆变器采集电机转速、电流、电压等信号使用动力电池提供的电源从而控制电机的工作。
Claims (1)
1.一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，包括一台工控机、电机控制器部件、PCI总线形式的数据采集卡和PCI接口的CAN卡以及信号调理电路，所述工控机安装有MATLAB/Simulink软件平台、Labview软件和Teststand软件平台，所述工控机通过数据采集板卡和CAN卡与电机控制器部件通信。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述的工控机是上位机和目标机一体机，利用MATLAB/Simulink建立整车仿真模型，通过RTWT工具箱与I/O板卡进行通讯，由Labview与MATLAB进行联合仿真，通过SIT工具包完成参数映射，实现在线调整参数，结果显示在同一台工控机的监控界面上。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述的数据采集板卡插在工控机主机内部卡槽PCI和ISA总线上，采用A/D转换、D/A转换和数字I/O接口来处理和传送数据，PCI接口上还插有用于CAN总线数据通讯的CAN卡，所述数据采集板卡通过调理电路与电机控制部件连接，所述调理电路用于调整和计算信号电压，所述数据采集卡和CAN卡用于采集工控机发出的指令，通过调理电路的调理将对应的电信号传递给电机控制器，并将电机控制部件的信号经过调理电路的处理反馈上传给工控机。
4. 根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述的电机控制器是单片机电路板和相应外围I/O接口电路，接收从MATLAB/Simulink仿真模型中发送的电机转速、电机目标转矩、转速偏角和电机使能信号，经过电机控制器单片机电路的处理后将电流和脉冲信号发送到三相逆变器模型中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420366730.9U CN204086979U (zh) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | 一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420366730.9U CN204086979U (zh) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | 一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204086979U true CN204086979U (zh) | 2015-01-07 |
Family
ID=52179673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420366730.9U Active CN204086979U (zh) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | 一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204086979U (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104794258A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-22 | 联合汽车电子有限公司 | 汽车硬件在环仿真系统 |
| CN110275511A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-24 | 中国第一汽车股份有限公司 | 适用于动力电机控制器硬件的自动测试设备 |
| CN111221326A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-02 | 上海中科深江电动车辆有限公司 | 基于Simulink实时仿真系统实现硬件在环测试控制的系统及其方法 |
| CN111552264A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-18 | 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 | 电动汽车控制仿真测试平台 |
| CN112052593A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 北京交通大学 | 一种电池运行特性及故障模拟仿真运行平台及其运行方法 |
| CN112147981A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 西安法士特汽车传动有限公司 | 一种基于dSPACE HIL的电动汽车上下电逻辑测试方法及测试系统 |
| CN113253096A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-13 | 深圳众城卓越科技有限公司 | 一种印刷电路自动检测系统及检测方法 |
| DE102020131260A1 (de) | 2020-11-25 | 2022-05-25 | AVL SET GmbH | Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem Prüfling |
-
2014
- 2014-07-04 CN CN201420366730.9U patent/CN204086979U/zh active Active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104794258A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-22 | 联合汽车电子有限公司 | 汽车硬件在环仿真系统 |
| CN110275511A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-24 | 中国第一汽车股份有限公司 | 适用于动力电机控制器硬件的自动测试设备 |
| CN111221326A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-02 | 上海中科深江电动车辆有限公司 | 基于Simulink实时仿真系统实现硬件在环测试控制的系统及其方法 |
| CN111552264A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-18 | 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 | 电动汽车控制仿真测试平台 |
| CN112052593A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 北京交通大学 | 一种电池运行特性及故障模拟仿真运行平台及其运行方法 |
| CN112147981A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 西安法士特汽车传动有限公司 | 一种基于dSPACE HIL的电动汽车上下电逻辑测试方法及测试系统 |
| DE102020131260A1 (de) | 2020-11-25 | 2022-05-25 | AVL SET GmbH | Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem Prüfling |
| CN113253096A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-13 | 深圳众城卓越科技有限公司 | 一种印刷电路自动检测系统及检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204086979U (zh) | 一种电动汽车电机控制器硬件在环测试系统 | |
| CN104062969B (zh) | 一种汽车硬件在环仿真测试系统和测试方法 | |
| RU2515602C2 (ru) | Способ создания интеллектуальнной системы комплексной разработки и испытания для преобразователя высокого напряжения | |
| CN206400286U (zh) | 一种基于硬件在环设备的测试系统 | |
| CN102681532B (zh) | 一种bcm的仿真测试系统 | |
| CN107315407B (zh) | 一种汽车电机控制器仿真测试系统 | |
| CN102591327B (zh) | 一种面向汽车车身控制开发的虚实结合测试方法 | |
| CN104076814A (zh) | 基于硬件在环仿真的汽车电子控制单元测量系统 | |
| CN101655699A (zh) | 用于模拟装置操作的系统和方法 | |
| CN204789908U (zh) | 基于LabVIEW的电路板自动测试系统 | |
| CN103135545B (zh) | 一种自动变速器控制器半实物仿真测试系统 | |
| CN103455024A (zh) | Ecu测试系统及方法 | |
| CN104699594A (zh) | 一种测试方法和测试设备 | |
| CN102279736B (zh) | 一种基于d2p的rms电机控制器开发系统 | |
| CN204347152U (zh) | 一种多总线板卡测试诊断系统 | |
| CN104375422A (zh) | 基于statcom控制器的仿真系统 | |
| CN203552054U (zh) | 一种基于peps系统的测试台架 | |
| CN105807750B (zh) | 一种城轨车辆传动控制单元的半实物仿真测试装置和测试方法 | |
| CN102183896A (zh) | 一种利用Matlab测试保护逻辑的系统 | |
| CN103576019B (zh) | 电器设备的测试工装、测试系统和测试方法 | |
| CN202331915U (zh) | 无线教学机器人开发系统 | |
| CN204270128U (zh) | 一种增程器控制器监控系统 | |
| CN210109581U (zh) | 一种用于电气装置控制算法研发的快速控制原型系统 | |
| CN202171744U (zh) | 汽车电机控制器测试台 | |
| CN204389650U (zh) | 一种风力发电机组半实物仿真平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |