CN205301987U - 一种电动车电机控制器硬件在环测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车电机控制器硬件在环测试系统，包括电机控制器、仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡，所述可控电源与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述电驱动控制板卡一端与所述电机控制器连接、另一端与仿真工控机连接，在所述电驱动控制板卡内集成有用于模拟逆变器和电机模型的FPGA模块。该方案中，可以通过电驱动控制板卡上的FPGA来配置逆变器和电机模型，相比由Simulink生成的C代码模型，基于FPGA的模型可大幅缩短运行时间，使得测试更加精准高效。

Description

一种电动车电机控制器硬件在环测试系统

技术领域

本实用新型涉及电动车测试领域，具体涉及一种电动车电机控制器硬件在环测试系统。

背景技术

随着汽车技术的发展和普及，汽车拥有量越来越多，其导致的环境问题也日益突出。新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一。新能源汽车整车的动力系统主要有动力电池、动力电池管理系统(BMS，BatteryManagementSystem)、驱动电机、电机控制器(MCU，MotorControlUnit)、整车控制器(VCU，VehicleControlUnit)、发动机、发动机控制器(ECU，ElectronicControlUnit)组成。随着新能源汽车的快速发展，对其动力系统核心零部件的产品性能、可靠性要求也越来越重要。

为了保证这些核心部件的性能，对其特性进行多方面的测试是必须的。电机控制器(MCU)是新能源汽车的关键技术，电机控制器主要负责控制电机驱动车辆行驶，使电机处在高效能的工作状态，并保护电机，因此对其进行测试是必不可少的。硬件在环测试技术是把开发的待验证的实际样机，利用计算机接口嵌入到硬件在环仿真环境中，并要求软硬件实时运行，从而模拟整个系统的运行情况，及早发现控制器软件存在的缺陷，提高控制器软件质量，缩短开发周期，节约开发成本。为了保证电机控制器的性能，对电机控制器进行硬件在环测试是必不可缺的。目前，在电机控制器的硬件在环测试过程中，逆变器和电机模型是通过Simulink生成的，这种仿真的方式所需的时间长，导致测试过程长。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的电机控制器的硬件在环测试过程所需的时间长。

本实用新型提供一种电动车电机控制器硬件在环测试系统。包括电机控制器、仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡，所述可控电源与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述电驱动控制板卡一端与所述电机控制器连接、另一端与仿真工控机连接，在所述电驱动控制板卡内集成有用于模拟逆变器和电机模型的FPGA模块。

优选地，还包括数字信号板卡、模拟信号板卡、负载板卡中的一个或几个。

优选地，所述仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡或通讯板卡设置在测试机柜内。

优选地，数字信号板卡、模拟信号板卡或负载板卡设置在测试机柜内。

优选地，所述仿真工控机与测试上位机连接。

优选地，还包括标定工具，所述标定工具一端连接所述测试上位机，另一端连接所述通讯板卡。

优选地，所述标定工具与所述测试上位机通过USB接口连接。

优选地，所述标定工具与所述通讯板卡通过CAN接口连接。

优选地，所述电机控制器与所述测试机柜通过线束连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供一种电动车电机控制器硬件在环测试系统，包括电机控制器、仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡，所述可控电源与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述电驱动控制板卡一端与所述电机控制器连接、另一端与仿真工控机连接，在所述电驱动控制板卡内集成有用于模拟逆变器和电机模型的FPGA模块。该方案中，可以通过电驱动控制板卡上的FPGA来配置逆变器和电机模型，相比由Simulink生成的C代码模型，基于FPGA的模型可大幅缩短运行时间，使得测试更加精准高效。

2.本实用新型所述电动车电机控制器硬件在环测试系统，还包括标定工具，与所述测试上位机通过USB接口连接，与所述测试机柜通过CAN接口连接，通过标定工具可以对测试过程中的一些参数进行主动修改，保证测试正常进行，标定工具还可以通过CAN总线读取内部的观测量的测量值，使得测试过程更加直观。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型实施例1中的电动车电机控制器硬件在环测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中的电动车电机控制器硬件在环测试系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中的电动车电机控制器硬件在环测试系统测试原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种电动车电机控制器硬件在环测试系统，用于电动车中，对电机控制器进行测试。如图1所示，该系统包括包括仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡，所述可控电源与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述电驱动控制板卡一端与所述电机控制器连接、另一端与仿真工控机连接，在所述电驱动控制板卡内集成有用于模拟逆变器和电机模型的FPGA模块。此处的电驱动控制板卡作为测试板卡组件中的一个测试卡，在其他的实施方案中，还可以有其他的测试卡。为了便于设置，可以将仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡设置在测试机柜内。为了便于对仿真过程进行监控，所述仿真工控机还与测试上位机连接，通过测试上位机进行测试配置和观测。

该方案中，可以通过电驱动控制板卡上的FPGA来配置逆变器和电机模型，相比由Simulink生成的C代码模型，基于FPGA的模型可大幅缩短运行时间，使得测试更加精准高效。

作为优选的实施方案，所述测试板卡组件还包括数字信号板卡、模拟信号板卡、负载板卡，作为其他的实现方案，测试板卡组件还可以包括其中的一个或任意多个，当然也可以根据需要增加其他的测试板卡，这些板卡均设置在测试机柜内。

作为一种具体的实现方式，所述可控电源与电机控制器和仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与电机控制器和仿真工控机分别连接。所述测试上位机与所述测试机柜通过以太网连接，所述电机控制器与所述测试机柜通过线束连接。连接方式可以根据现有技术中的方案合理选择。

为了便于测试过程中的观测，还包括标定工具，所述标定工具一端连接所述测试上位机，另一端连接所述测试机柜的通讯板卡，与所述上位机通过USB接口连接，与所述测试机柜通过CAN接口连接，通过标定工具可以对测试过程中的一些参数进行主动修改，保证测试正常进行，标定工具还可以通过CAN总线读取内部的观测量的测量值，使得测试过程更加直观。

实施例2：

本实施例中提供一种具体的电动车整车控制器硬件在环测试系统，包括电机控制器(MCU)、测试上位机、测试机柜及标定工具。电机控制器MCU与测试机柜通过线束连接，测试上位机与测试机柜通过以太网连接，标定工具与上位机通过USB口连接，标定工具与测试机柜通过CAN口连接。测试机柜包括仿真工控机、可编程电源、数字信号板卡、模拟信号板卡、负载板卡、电驱动仿真板卡、CAN通讯板卡。测试上位机中包含测试界面软件和板卡配置软件。

其中，电机控制器MCU是真实的控制板，是待测对象，通过线束与测试机柜相连，需要参照控制器引脚定义与测试机柜引脚定义进行对照连接。

测试机柜包括仿真工控机、可编程电源、数字信号板卡、模拟信号板卡、负载板卡、电驱动控制板卡、CAN通讯板卡。仿真工控机中包含的代码有整车环境模型代码、板卡配置及CAN通讯配置代码，通过运行仿真工控机中的程序来模拟除MCU、逆变器和电机以外的整车环境，整车环境模型包含被控对象模型和虚拟控制器模型，本实施例中的被控对象主要包括附件、整车、道路工况，虚拟控制器模型主要是电池管理系统和整车控制器；板卡配置及CAN通讯配置需要在上位机中进行操作；测试机柜中由仿真工控机控制其他板卡的工作。可编程电源给电机控制器MCU提供24V供电；数字信号板卡模拟MCU需要的数字输入信号、采集MCU发出的数字输出信号；模拟信号板卡用来产生MCU需要的模拟输入信号、采集MCU发出的模拟输出信号；负载板卡用来模拟继电器、指示灯等部件；故障模拟板卡用来模拟常见故障：短路、反接、断路、虚接等故障；CAN通讯板卡负责模拟CAN报文发送给MCU，接收并转换MCU发送过来的CAN信息。

如图3所示测试原理图所示，电驱动控制板卡通过集成的FPGA来模拟逆变器和电机的相关信号，采集A、B、C六个半桥的控制信号，输出三相电压、电流等信号，逆变器有两种控制模式，电机模式和发电机模式，逆变器和电机模型是基于FPGA的可配置的模型，已嵌入在电驱动控制板卡中，无需通过simulink单独搭建，只需要在上位机中通过板卡配置软件进行相关参数配置。

电机控制器MCU测试机柜通过以太网与上位机相连，整车环境模型、板卡配置及CAN通讯配置在上位机中建立，建立完成编译下载到仿真工控机中。在上位机中的测试界面进行测试用例编辑及自动工况运行，并观测结果、记录数据。

其中，标定工具与MCU测试上位机通过USB口连接，标定工具与电机控制器VCU测试机柜通过CAN接口连接，采用标准的CCP协议，可对测试过程中，MCU的数据实时读写。

本实施例中的电动车整车控制器硬件在环测试系统，测试过程中，在上位机中运行测试工程，开始执行下载到仿真工控机中的程序，测试设备给电机控制器MCU供电，在测试界面中输入已编辑好的钥匙开关、点火、档位、油门踏板等测试用例给整车环境模型，虚拟的整车控制器VCU模型通过CAN线向电机控制器MCU发送使能命令，同时接收电机控制器MCU回馈的信号数据；电机控制器MCU根据虚拟整车控制器VCU发送的扭矩指令控制虚拟逆变器和电机模型进行驱动或发电工作，将电机转速、扭矩、输出功率等信号反馈给虚拟整车控制器VCU，完成了整个测试系统的运行过程。

该系统中由于使用了集成PFGA的电驱动控制板卡，从而可以提供基于FPGA的可配置的逆变器和电机模型，相比一个由simulink生成的c代码模型，基于FPGA的模型的大幅缩短了运行时间，使测试更加精准高效。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，包括电机控制器、仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡以及通讯板卡，所述可控电源与电机控制器和所述仿真工控机分别连接，所述通讯板卡与所述电机控制器和所述仿真工控机分别连接，所述电驱动控制板卡一端与所述电机控制器连接、另一端与所述仿真工控机连接，在所述电驱动控制板卡内集成有用于模拟逆变器和电机模型的FPGA模块。

2.根据权利要求1所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，还包括数字信号板卡、模拟信号板卡、负载板卡中的一个或几个。

3.根据权利要求2所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真工控机、可控电源、电驱动控制板卡或通讯板卡设置在测试机柜内。

4.根据权利要求3所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，数字信号板卡、模拟信号板卡或负载板卡设置在测试机柜内。

5.根据权利要求4所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真工控机与测试上位机连接。

6.根据权利要求5所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，还包括标定工具，所述标定工具一端连接所述测试上位机，另一端连接所述通讯板卡。

7.根据权利要求6所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述标定工具与所述测试上位机通过USB接口连接。

8.根据权利要求6或7所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述标定工具与所述通讯板卡通过CAN接口连接。

9.根据权利要求4-7任一所述的电动车电机控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述电机控制器与所述测试机柜通过线束连接。