CN204462840U - 一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，包括：测试用计算机经视频接口与动画显示屏连接；模拟方向盘和模拟油门踏板设备均通过数据接口与测试用计算机连接；测试用计算机与CAN卡连接，CAN卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的CAN总线一和CAN总线二；信号转换板卡，设有CAN通讯接口，该CAN通讯接口与CAN卡的CAN总线二连接，该信号转换板卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的信号输入接口和信号输出接口。该系统能方便连接分布式驱动纯电动汽车整车控制器，获取对应信号和方便输入模拟信号，实现开环硬件电气接口测试以及可视状态下的内部复杂功能测试，保障人员安全。

Description

一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统

技术领域

本实用新型涉及电动车测试领域，特别是涉及一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统。

背景技术

新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和是有能源危机等问题的主要途径之一。纯电动汽车作为一种零排放的新能源车辆类型得到了普遍的认可。纯电动汽车从驱动形式上可分为集中式驱动和分布式驱动，集中式驱动的方式与传动发动机车辆类似，将电机取代发动机，经过传动系统将动力分配到两个前轮或(和)两个后轮，实现两轮驱动或四轮驱动；而分布式驱动纯电动车辆，则与传统车辆有很大不同，去除了传动系统，由电机分别直接驱动两前轮或(和)两后轮实现两轮或四轮驱动，一般使用轮边电机或者轮毂电机。另外分布式前轮(或四轮)驱动的电动车除了去除了传动系统也去除了转向系统，其转向功能是由前轮两电机的差速控制实现。

分布式驱动的纯电动汽车中至少有两个电机(四驱为四个电机)，由整车控制器实现对各个电机的驱动指令发送，实现对车辆的驱动、转向以及稳定性的控制功能，除此之外还还包括高压上下电管理，高压附件管理，续驶里程计算等功能，是整个电动汽车的核心。因此对其测试需要更加谨慎和严格。

现有的技术方案：如中国专利CN202929475U针对纯电动或者混合动力的车辆的整车控制器测试系统，它是针对集中式驱动的电动车(或混动车)整车控制器的测试系统，并不能针对分布式驱动的电动汽车的整车控制器进行测试。目前技术只有通用控制器的测试设备，能够对分布式驱动电动汽车的整车控制器进行开环测试，不能实现功能层次的测试，或者接入真实的分布式驱动电动汽车相关系统，建立台架测试一方面造价昂贵，另一方面无法测试转向以及稳定性等功能。

实用新型内容

基于上述现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，能够方便连接分布式驱动纯电动汽车整车控制器，获取对应的信号和方便输入模拟信号，实现开环的硬件电气接口测试以及可视状态下的内部复杂功能测试，保障测试人员的安全，解决了目前市场上缺乏分布式驱动纯电动汽车整车控制器专用测试系统的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，包括：

测试用计算机、模拟方向盘、模拟油门踏板设备、动画显示屏、CAN卡和信号转换板卡；其中，

所述测试用计算机经视频接口与所述动画显示屏电气连接；

所述模拟方向盘和模拟油门踏板设备均通过数据接口与所述测试用计算机通信连接；

所述测试用计算机与所述CAN卡通信连接，所述CAN卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的CAN总线一和CAN总线二；

所述信号转换板卡，设有CAN通讯接口，该CAN通讯接口与所述CAN卡的CAN总线二电气连接，该信号转换板卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的信号输入接口和信号输出接口。

本实用新型的有益效果为：通过设置连接于测试用计算机的模拟方向盘、模拟油门踏板设备和动画显示屏，使得方便输入模拟信号，并以直管的可视方式对分布式驱动纯电动汽车整车控制器进行测试，同时由于设置连接于测试用计算机的CAN卡和信号转换板卡，方便以CAN总线方式从所测试的分布式驱动纯电动汽车整车控制器获取相应的测试信号，通过测试用计算机模拟对分布式驱动纯电动汽车整车控制器实现开环的硬件电气接口测试及内部复杂功能测试，同时由于该测试系统不需要高压，保障测试人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的测试系统构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的测试系统的测试用计算机内模型示意图；

图3为本实用新型实施例提供的测试系统的信号转换板卡的构成示意图；

图4为本实用新型实施例提供的测试系统的测试过程流程图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，包括：测试用计算机1、模拟方向盘和模拟油门踏板设备3、动画显示屏2、CAN卡4和信号转换板卡5；

其中，测试用计算机1经视频接口与动画显示屏2电气连接；

模拟方向盘和模拟油门踏板设备3均通过数据接口与测试用计算机1通信连接；

测试用计算机1与CAN卡4通信连接，CAN卡4设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器6的CAN总线一(即CAN1)41和CAN总线二(即CAN2)42；

信号转换板卡5，设有CAN通讯接口，该CAN通讯接口与CAN卡4的CAN总线二42电气连接，该信号转换板卡5设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器6的信号输入接口和信号输出接口。

上述测试系统中，视频接口为VGA接口、HDMI接口中的任一种，优选采用VGA接口；数据接口为USB接口、PS/2接口中的任一种，优选采用USB接口。

上述测试系统中，测试用计算机1内安装有Matlab软件的车载网络工具箱，其模拟分布式驱动纯电动汽车整车模型和动力系统总线模拟模型和分布式驱动纯电动汽车整车控制器内部数据采集模型。

如图2所示，上述测试系统中，测试用计算机1内模拟的分布式驱动纯电动汽车整车模型和动力系统总线模拟模型包括：依次连接的CAN收发模块、分布式驱动纯电动汽车整车模型和三维动画显示模型；

分布式驱动纯电动汽车整车控制器内部数据采集模型包括：标定数据测量模块。

上述测试系统中，CAN收发模块包括：电机1控制器CAN收发模块、电机2控制器CAN收发模块、电机n控制器CAN收发模块、电池控制器CAN收发模块和信号转换器CAN收发模块；

分布式驱动纯电动汽车整车模型包括：电机1控制器、电机1系统、电机2控制器、电机2系统、电机n控制器、电机n系统、电池控制器、动力电池系统、道路模型、附件系统模型和车辆动力学模型；其中，电机1控制器与电机1系统连接，电机2控制器与电机2系统连接，电机n控制器与电机n系统连接，电池控制器与动力电池系统连接；车辆动力学模型包括纵向动力学，横向动力学以及垂向动力学，能够实现车辆与道路三个方向的相互关系；

三维动画显示模型包括：虚拟现实显示模块、车辆及车轮姿态模块和方向盘及踏板输入模块，其中，车辆及车轮姿态模块与虚拟现实显示模块连接。

具体的，CAN收发模块与分布式驱动纯电动汽车整车模型的连接为：电机1控制器CAN收发模块与电机1控制器连接，电机2控制器CAN收发模块与电机2控制器连接，电机n控制器CAN收发模块与电机n控制器连接，电池控制器CAN收发模块与电池控制器连接，信号转换器CAN收发模块与分布式驱动纯电动汽车整车模型整体连接；

分布式驱动纯电动汽车整车模型与三维动画显示模型的连接具体为：车辆动力学模型与车辆及车轮姿态模块连接，方向盘及踏板输入模块与车辆动力学模型连接。

如图3所示，上述测试系统中，信号转换板卡包括：CAN收发器43、数据处理芯片44、模拟量输出电路、数字量输出电路、模拟量采集电路和数字量采集电路45；其中，CAN收发器设置CAN通讯接口，与数据处理芯片通信连接；数据处理芯片分别与模拟量输出电路、数字量输出电路、模拟量采集电路和数字量采集电路电气连接。

上述测试系统的测试步骤为：第一步，根据测试用例设置Simulink模型分布式驱动纯电动汽车仿真的条件和确定测量数据；第二步运行仿真；第三步获得测试数据；第四部对比测试数据和期望数据得到测试报告。

下面结合具体实施例对本实用新型的测试系统作进一步说明。

本实用新型的测试系统中，测试用计算机中安装Matlab软件的Vehicle Network工具箱，能够与常规CAN卡交互，实现PC与外围环境的节点进行总线通讯，主要的功能是模拟整个分布式驱动纯电动汽车模型，并模拟动力系统中与整车控制器相关联的其他控制器，同时测试用计算机还可以通过CAN实现与分布式驱动纯电动汽车整车控制器的标定数据测量。可以知道上述提及的Matlab软件是本领域成熟的工具，如何使用是本领域所公知的，只要按本实用新型说明书中的说明，即可模拟形成对应的模块用于测试用计算机完成测试。

使用具有USB接口的游戏方向盘(作为模拟方向盘)和制动踏板装置与测试用计算机通过USB接口连接，实现真实驾驶员对车辆的驾驶模拟(如转向和加减速控制)测试；

动画显示屏与测试用计算机之间通过VGA线连接，实现车辆在道路上的实时状态场景显示，如闪信分布式驱动纯电动汽车的运动动画显示，使得测试过程具有人-路-车闭环；

所使用的CAN卡可以是市场常规类型的两通道板卡，通过USB或者PCI接口与PC机连接，如Vector的CANcaseXL，分别用于分布式驱动纯电动汽车的动力系统CAN网络模拟和标定网络模拟，具体的其中一路CAN总线信号为CAN1，另外一路CAN总线信号为CAN2，其中CAN1为标定专用CAN网络，CAN2为动力系统CAN网络；

信号转换板卡是具有一路CAN通讯，多路模拟数字信号输入输出的板卡，实现的功能是从CAN2总线上接收测试用计算机对分布式驱动纯电动汽车的整车控制器传感器物理信号，将其模拟为电信号输出给分布式驱动纯电动汽车的整车控制器，同时采集分布式驱动纯电动汽车整车控制器输出的执行器命令电信号(模拟量和数字量)，将其转化为物理信号，通过CAN2总线发送给测试用计算机；具体的，信号转换板卡具有CAN收发和信号转化的能力，包括模拟信号输出电路，数字信号输出电路，模拟信号采集电路，数字信号采集电路以及故障模拟电路；

被测分布式驱动纯电动汽车整车控制器与PC机之间通过CAN1和CAN2两路CAN连接，其中CAN1为标定专用CAN，CAN2为动力系统CAN，与信号模拟板卡通过信号线交互模拟信号和数字信号。

信号转换板卡的作用就是将CAN信号和电气信号进行互相转换，目的是使测试用计算机能够通过CAN总线进行电气信号的设置。信号转换板卡组成部分主要包括CAN的收发器，数据处理芯片和电气电路，有模拟量输出和采集电路，数字量的输出。

上述测试系统的测试用计算机中包含的基于Matlab/Simulink的分布式驱动纯电动汽车模型，又可分为两个部分，第一个部分是分布式驱动纯电动汽车整车模型及CAN1总线信号收发，第二个部分是对分布式驱动纯电动汽车整车控制器的内部数据标定测试，即通过CAN2总线测量分布式驱动纯电动汽车整车控制器内部数据，实现了整车的仿真，通过也整车控制器之间的信号交互，能够实现闭环的仿真；为了保证数据同步，两部分模型虽然没有直接联系，但放在同一模型中，可以同时仿真，保证数据的同步性。整个模型结构如图2所示，其中，

(一)测试用计算机中环境模型及CAN1总线收发模型中包含三个大的组成部分：

(1)Vehicle Network CAN收发模块部分(即CAN收发模块)，主要工具箱中的CAN收发模块实现多个电机控制器CAN收发模块(电机1控制器，电机2控制器，电机n控制器等,表示第n个电机)，DCDC控制器CAN收发模块，动力电池控制器CAN收发模块，电机控制器CAN收发模块，以及信号转换板卡的CAN收发模块，除信号转换板卡CAN收发模块之外，其他的CAN收发模块符合燃料电池整车的动力系统CAN协议定义，而信号转换板卡CAN的作用是实现测试用计算机的信号向信号转换板卡信号交互的作用。

(2)Simulink模型部分(即分布式驱动纯电动汽车整车模型)，主要是分布式驱动纯电动汽车的Simulink模型，主要包括各个电机系统级电机控制器，动力电池系统及控制器，以及车辆动力学，附件系统和道路模型，实现了整车的仿真，其中车辆动力学模型包含车辆的纵向动力学，横向动力学和垂向动力学特征。通过也整车控制器之间的信号交互，能够实现闭环的仿真。每个控制器实现的工具与具体分布式驱动纯电动汽车的对应控制器功能相对应，每个车型会有不同的修改，其他车辆零部件也是需要根据实际车辆的参数进行设置。每个模拟控制器的接口与其CAN收发接口对应。而信号转换器对应的信号均为整车控制器的传感器和执行器信号，根据具体的车型定义不同会有一些区别，一般包含：油门踏板信号，制动踏板信号，方向盘转角信号，档位信号，水温信号等。

(3)Simulink 3D Animation部分(即三维动画显示模型)，主要是用来采集测试人员对车辆的操作信息以及对车辆在控制的作用下的运行状态的动态显示。包含三个模块，第一个模块是使用Joystick input配置USB输出的游戏方向盘和踏板信息，并将信息发送给车辆动力学模型；第二模块是进坐标转化，将车辆动力学计算的四个轮胎和车身位置和姿态转化为虚拟显示中的坐标和姿态，第三部分是VR Sink模块，实现四个轮胎和车身数据与虚拟现实场景中的实体进行关联，其中虚拟现实场景为wrl的虚拟现实场景文件，包含四个轮胎和一个车身以及道路，其中道路的形状与车辆动力学中的道路一致。

(二)CAN2总线是测试用计算机和分布式驱动纯电动汽车的整车控制器之间的专用标定总线，目的是测试控制器内部的数据，使用Vehicle Network中的XCP标定模块通过CAN总线采集控制器内部设计好的测量数据。

利用上述测试系统对分布式驱动纯电动汽车的整车控制器测试过程如下：

在实际测试时，测试人员通过眼观测试系统的动画显示屏中车辆在道路中的运行情况实时调整游戏方向盘及踏板的数据控制车辆，实现特定工况的闭环测试。

(1)根据测试用例，设置Simul ink模型分布式驱动纯电动汽车仿真的条件包括道路环境，包括车辆停止位置，环境温度等，设定该测试用例的测量数据，包括内部数据(通过标定CAN2获得)和电气输出信号(通过信号转换板卡获得)

(2)运行仿真并采集测量数据；

(3)测试人员进行人-车-路闭环虚拟驾驶测试；

(4)对比测试数据与目标数据的关系，确定测试结果的正确或错误；

(5)得到测试报告。

本实用新型测试系统，既能够实现开环的硬件电气接口测试，又能够实现内部复杂功能测试，同时还能够人车在回路虚拟测试，使测试过程具备同真车测试类似的效果。并且该测试系统从成本上，比一般的硬件在回路的系统都要便宜，符合开发阶段对成本的要求。同时能够根据具体的车辆不同进行快速配置，比一般的包含了真实系统的台架具有很高的灵活性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，包括：

测试用计算机、模拟方向盘、模拟油门踏板设备、动画显示屏、CAN卡和信号转换板卡；其中，

所述测试用计算机经视频接口与所述动画显示屏电气连接；

所述模拟方向盘和模拟油门踏板设备均通过数据接口与所述测试用计算机通信连接；

所述测试用计算机与所述CAN卡通信连接，所述CAN卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的CAN总线一和CAN总线二；

所述信号转换板卡，设有CAN通讯接口，该CAN通讯接口与所述CAN卡的CAN总线二电气连接，该信号转换板卡设有连接所测试分布式驱动纯电动汽车整车控制器的信号输入接口和信号输出接口。

2.根据权利要求1所述的一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，所述视频接口为VGA接口、HDMI接口中的任一种；

所述数据接口为USB接口、PS/2接口中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，所述测试用计算机内安装有Matlab软件的车载网络工具箱，其模拟分布式驱动纯电动汽车整车模型和动力系统总线模拟模型和分布式驱动纯电动汽车整车控制器内部数据采集模型。

4.根据权利要求3所述的一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，所述分布式驱动纯电动汽车整车模型和动力系统总线模拟模型包括：依次连接的CAN收发模块、分布式驱动纯电动汽车整车模型和三维动画显示模型；

所述分布式驱动纯电动汽车整车控制器内部数据采集模型包括：标定数据测量模块。

5.根据权利要求4所述的一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，所述CAN收发模块包括：电机1控制器CAN收发模块、电机2控制器CAN收发模块、电机n控制器CAN收发模块、电池控制器CAN收发模块和信号转换器CAN收发模块；

所述分布式驱动纯电动汽车整车模型包括：电机1控制器、电机1系统、电机2控制器、电机2系统、电机n控制器、电机n系统、电池控制器、动力电池系统、道路模型、附件系统模型和车辆动力学模型；其中，电机1控制器与电机1系统连接，电机2控制器与电机2系统连接，电机n控制器与电机n系统连接，电池控制器与动力电池系统连接；

所述三维动画显示模型包括：虚拟现实显示模块、车辆及车轮姿态模块和方向盘及踏板输入模块，其中，车辆及车轮姿态模块与虚拟现实显示模块连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种分布式驱动纯电动汽车整车控制器的测试系统，其特征在于，所述信号转换板卡包括：

CAN收发器、数据处理芯片、模拟量输出电路、数字量输出电路、模拟量采集电路和数字量采集电路；其中，

所述CAN收发器设置所述CAN通讯接口，与所述数据处理芯片通信连接；

所述数据处理芯片分别与所述模拟量输出电路、数字量输出电路、模拟量采集电路和数字量采集电路电气连接。