專利名稱：一種電控單元的測試方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電控單元的測試方法和裝置。
技術(shù)背景對電控單元的測試，傳統(tǒng)上是以臺(tái)架或整車試驗(yàn)進(jìn)行，這種方法存在很多 弊端。動(dòng)力總成系統(tǒng)必須在電控單元初步開發(fā)出來之前就需要制造出來，動(dòng)力總成系統(tǒng)開發(fā)和電控單元的開發(fā)是一種串聯(lián)開發(fā)方式；而且由于試驗(yàn)環(huán)境的因 素影響，對很多極限工況很難進(jìn)行測試，如果為了測試這些工況，必須將整個(gè) 試驗(yàn)系統(tǒng)置于這種極限測試環(huán)境中，這使得測試的成本很高；此外新開發(fā)出來 的程序在邏輯結(jié)構(gòu)和算法上都沒有得到驗(yàn)證，因此在進(jìn)行臺(tái)架測試實(shí)驗(yàn)時(shí)，存 在很多對系統(tǒng)設(shè)備損壞、甚至于威脅到實(shí)驗(yàn)人員安全的不確定因素。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種電控單元的測試方法和裝置，能夠?qū)⒄鎸?shí)的電 控單元與用來代替真實(shí)環(huán)境和設(shè)備的仿真模型組成一個(gè)閉環(huán)測試系統(tǒng)，達(dá)到精確、高效、低成本、安全地測試電控單元的目的。 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種電控單元的測試方法，包括以下步驟-A、 模型下載及過程量監(jiān)控單元建立動(dòng)力總成f統(tǒng)的參數(shù)模型；B、 將所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型下載到模型運(yùn)行單元；C、 所述模型運(yùn)行單元運(yùn)行所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型，產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)；D、 所述模型運(yùn)行單元向所述電控單元發(fā)送所述運(yùn)行參數(shù)的傳感器信號(hào)；E、 所述電控單元采集了所述運(yùn)行參數(shù)，并生成PWM控制信號(hào)返回給所述模型運(yùn)行單元；
F、 所述模型運(yùn)行單元根據(jù)所述PWM控制信號(hào)調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài)。 所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)模型、發(fā)電機(jī)模型、電池模型、
負(fù)載模型和工況模型。
步驟B還包括以下步驟
模型下載及過程量監(jiān)控單元監(jiān)控所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的過程量參數(shù)，用以校 驗(yàn)所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型的準(zhǔn)確性。 還包括以下步驟
G、 傳感器參數(shù)檢測和采集單元提供顯示所有運(yùn)行參數(shù)的儀表界面，并且記 錄所有運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值。
還包括以下步驟
H、 通過所述傳感器參數(shù)檢測和采集單元向所述電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)
數(shù)值的指令。
還包括以下步驟
I、 在線標(biāo)定單元修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，用以實(shí)現(xiàn)電控單元的在線虛擬標(biāo)定。
一種電控單元的測試裝置，包括模型下載及過程量監(jiān)控單元ioi、模型運(yùn)
行單元102、電控單元103、傳感器參數(shù)檢測和采集單元104和在線標(biāo)定單元 105，所述模型下載及過程量監(jiān)控單元和所述模型運(yùn)行單元連接，用于將動(dòng)力總 成系統(tǒng)的參數(shù)模型發(fā)送給所述模型運(yùn)行單元，所述模型運(yùn)行單元和所述電控單 元循環(huán)連接，所述模型運(yùn)行單元產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)，并發(fā)送給所述電控單元，所述 電控單元生成PWM控制信號(hào)，并返回給所述模型運(yùn)行單元，所述傳感器參數(shù)檢 測和采集單元和所述電控單元連接，用于記錄運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，并向所述電控
單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)數(shù)值的指令，所述在線標(biāo)定單元和所述電控單元連接， 用于修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值。
所述傳感器參數(shù)檢測和采集單元和所述電控單元之間還包括CAN轉(zhuǎn)USB接 口卡106，用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。所述模型下載及過程量監(jiān)控單元和所述模型運(yùn)行模塊之間通過以太網(wǎng)連接。
所述在線標(biāo)定單元和所述電控單元之間通過RS232通訊接口連接。
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，由于通過建立盡可能逼真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，用實(shí) 時(shí)仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬的被控的動(dòng)力總成系統(tǒng)及其工作環(huán)境，從而可以在實(shí) 驗(yàn)室條件下完成對電控單元的測試和初步的標(biāo)定工作；在動(dòng)力總成系統(tǒng)制造出 來之前就可以對電控單元進(jìn)行全面的程序結(jié)構(gòu)和算法測試，以及進(jìn)行初步的控 制參數(shù)虛擬標(biāo)定，這樣動(dòng)力總成系統(tǒng)和電控單元開發(fā)可以并行進(jìn)行，縮短了整 個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間；針對極限工況的測試，可以直接通過建立這種極限工況的 數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬，從而節(jié)省了測試的費(fèi)用和進(jìn)一步節(jié)省了開發(fā)的時(shí)間；而且 由于采用了數(shù)字化的動(dòng)力總成系統(tǒng)，因此在進(jìn)行測試的過程中不會(huì)存在系統(tǒng)部 件的損壞和威脅試驗(yàn)人員安全等因素。


圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的電控單元測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的電控單元測試方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的電控單元測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖l所 示，電控單元的測試裝置包括模型下載及過程量監(jiān)控單元101、模型運(yùn)行單元
102、電控單元103、傳感器參數(shù)檢測和采集單元104、在線標(biāo)定單元105。模型 下載及過程量監(jiān)控單元通過以太網(wǎng)和模型運(yùn)行單元連接，用于將動(dòng)力總成系統(tǒng) 的各參數(shù)模型發(fā)送給模型運(yùn)行單元，模型運(yùn)行單元和電控單元循環(huán)連接，模型 運(yùn)行單元產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)，并發(fā)送給電控單元，電控單元生成P麗控制信號(hào)，并返回給模型運(yùn)行單元，傳感器參數(shù)檢測和采集單元通過CAN轉(zhuǎn)USB接口卡106和電控 單元連接，用于記錄運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，并向電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)數(shù)值的 指令，在線標(biāo)定單元通過RS232通訊接口和電控單元連接，用于修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值。
圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的電控單元測試方法的流程圖。如圖2所示， 電控單元的測試流程包括以下步驟
步驟201、模型下載和過程量監(jiān)控單元采用Matlab/Simulink建立發(fā)動(dòng)機(jī)、
發(fā)電機(jī)組、電池、負(fù)載和工況模型。
其中用于控制仿真的發(fā)動(dòng)機(jī)本體模型為滿足一定的實(shí)時(shí)性，要求不宜太復(fù) 雜，為此采用平均值建模方法，建立了增壓中冷柴油機(jī)模型。平均值建模方法 認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)的所有高頻量都是瞬時(shí)變化并達(dá)到穩(wěn)態(tài)的，從發(fā)動(dòng)機(jī)的基本物理特 性出發(fā)，按時(shí)間尺度原則，只考慮發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變量的時(shí)間平均效應(yīng)和各個(gè)過程 的綜合結(jié)果。所建增壓中冷柴油機(jī)平均值模型的組成包括壓氣機(jī)、中冷器、進(jìn) 氣管、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)、排氣管、渦輪六個(gè)子系統(tǒng)。
關(guān)于發(fā)電機(jī)建模，考慮發(fā)電機(jī)交流側(cè)等效電感影響，整流相位交迭會(huì)引起 電壓降，對于6脈沖全波不控橋式整流的三相同步發(fā)電機(jī)-整流橋有穩(wěn)態(tài)電路。
如果不考慮三相繞組的內(nèi)阻壓降和轉(zhuǎn)矩?fù)p失，則永磁同步發(fā)電機(jī)-整流橋直
流側(cè)電壓、電磁轉(zhuǎn)矩方程如下 <formula>formula see original document page 7</formula>式中^為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，N.m; ^^為發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢，v; A
為等效阻抗，^=3^/"，隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化；其中P為發(fā)電機(jī)極對數(shù)，" 為發(fā)電機(jī)電樞同步電感H。
發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過一個(gè)增速箱傳遞過來的，增速比
"-s=30/19，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡有如下關(guān)系<formula>formula see original document page 8</formula>
上式^g為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，N.m; "^， "g分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，
r/min; "^，人分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg'm2。
對于鉛酸電池建模，電池組建模的核心是對電池組端電壓和內(nèi)阻特性的建 模，因此可以對電池模型加以簡化。
^和^^分別為電池的充放電內(nèi)阻，是電池SOC和溫度的函數(shù)。建模過程 中采用功率和電池初始S0C作為輸入，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過查表插值法以及當(dāng)前 電池的SOC確定電池的開路電壓和內(nèi)阻，從而確定了電池組的端電壓和電流。
基于標(biāo)準(zhǔn)電流的SOC算法考慮變電流的影響能較準(zhǔn)確地確定電池SOC，因
此采取此種算法來建模。標(biāo)準(zhǔn)電流S0C算法是利用標(biāo)準(zhǔn)電流7^ (即電池額定容 量^時(shí)的小時(shí)放電電流)來預(yù)測電池的SOC，電池在放電電流"々z時(shí)容量與G
是不相等的。使用加權(quán)系數(shù)"?？傻玫诫姵氐刃У姆烹娏縙，從而得到在電流 為"^/的剩余容量^:
<formula>formula see original document page 8</formula>
故電池的soc為-
<formula>formula see original document page 8</formula>
這種算法主要難點(diǎn)就是計(jì)算加權(quán)系數(shù)"(0 ，通常利用電池恒流放電的特性
來求解。當(dāng)以電流4完全放電時(shí)引起的容量變化為G-Q時(shí)，則以電流"部分 放電時(shí)等效于以電流部分放電G時(shí)的電量" e、,u,。)李g，
<formula>formula see original document page 8</formula>
則可得加權(quán)系數(shù)結(jié)合電池SOC算法和模型電路圖可得電池電壓方程
<formula>formula see original document page 9</formula>
從仿真的目的和簡化模型的角度考慮，負(fù)載模型一個(gè)電阻代替，根據(jù)工況 的功率需求，當(dāng)前的功率需求可以實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)或模擬給定，通過改變電阻 值的方式給動(dòng)力總成加載。電阻的阻值輸入需根據(jù)當(dāng)前的功率P和直流總線的
電壓Udc、總線電流Idc進(jìn)行計(jì)算，即i -， 。
步驟202、將動(dòng)力總成系統(tǒng)的各參數(shù)模型下載到dSPACE中，此時(shí)dSPACE即為 數(shù)字化動(dòng)力總成系統(tǒng)，即模型運(yùn)行單元。
步驟203、在ControlDesk (模型運(yùn)行單元dSPACE自帶的軟件)中監(jiān)控動(dòng)力
總成系統(tǒng)的某些過程量參數(shù)，用以校驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性。
步驟204、運(yùn)行模型運(yùn)行單元dSPACE中的動(dòng)力總成系統(tǒng)參數(shù)模型，通過模型 運(yùn)行單元dSPACE的硬件接口電路模擬輸出發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組和電池等運(yùn)行參數(shù) 的傳感器信號(hào)。
步驟205、這些傳感器信號(hào)被電控單元采集，根據(jù)電控單元中制定的一系列 算法，從電控單元中輸出PWM控制信號(hào)返回給模型運(yùn)行單元dSPACE。
步驟206、模型運(yùn)行單元dSPACE根據(jù)PWM控制信號(hào)調(diào)整數(shù)字化動(dòng)力總成系統(tǒng) 的運(yùn)行狀態(tài)。
步驟207、傳感器參數(shù)檢測和采集單元采用LabView開發(fā)了用以顯示所有運(yùn)
行參數(shù)的虛擬儀器儀表界面，并且可以記錄整個(gè)運(yùn)行過程中的所有運(yùn)行參數(shù)值。 步驟208、通過傳感器參數(shù)檢測和采集單元向電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)數(shù)
值的指令。
步驟209、采用LabView開發(fā)了應(yīng)用具有開放性和擴(kuò)展性特點(diǎn)的在線標(biāo)定程序，在線標(biāo)定單元根據(jù)控制策略，修改控制運(yùn)行參數(shù)數(shù)值以達(dá)到所期望的控制 效果，這樣就實(shí)現(xiàn)了電控單元的在線虛擬標(biāo)定。這樣通過這一閉環(huán)系統(tǒng)，即可對電控單元在程序的邏輯結(jié)構(gòu)和算法上進(jìn)行 全方位的測試。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種電控單元的測試方法，其特征在于，包括以下步驟A、模型下載及過程量監(jiān)控單元建立動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型；B、將所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型下載到模型運(yùn)行單元；C、所述模型運(yùn)行單元運(yùn)行所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型，產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)；D、所述模型運(yùn)行單元向所述電控單元發(fā)送所述運(yùn)行參數(shù)的傳感器信號(hào)；E、所述電控單元采集了所述運(yùn)行參數(shù)，并生成PWM控制信號(hào)返回給所述模型運(yùn)行單元；F、所述模型運(yùn)行單元根據(jù)所述PWM控制信號(hào)調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電控單元的測試方法，其特征在于，所述動(dòng) 力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)模型、發(fā)電機(jī)模型、電池模型、負(fù)載模型和 工況模型。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種電控單元的測試方法，其特征在于， 步驟B還包括以下步驟模型下載及過程量監(jiān)控單元監(jiān)控所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的過程量參數(shù)，用以校 驗(yàn)所述動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型的準(zhǔn)確性。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種電控單元的測試方法，其特征在于， 還包括以下步驟-G、 傳感器參數(shù)檢測和采集單元提供顯示所有運(yùn)行參數(shù)的儀表界面，并且記 錄所有運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電控單元的測試方法，其特征在于，還包括以下步驟H、 通過所述傳感器參數(shù)檢測和采集單元向所述電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù) 數(shù)值的指令。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種電控單元的測試方法，其特征在于，還包括以下步驟I、在線標(biāo)定單元修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，用以實(shí)現(xiàn)電控單元的在線虛擬標(biāo)定。
7、 一種電控單元的測試裝置，其特征在于，包括模型下載及過程量監(jiān)控單元(101)、模型運(yùn)行單元(102)、電控單元(103)、傳感器參數(shù)檢測和采集 單元(104)和在線標(biāo)定單元(105)，所述模型下載及過程量監(jiān)控單元和所述 模型運(yùn)行單元連接，用于將動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型發(fā)送給所述模型運(yùn)行單元， 所述模型運(yùn)行單元和所述電控單元循環(huán)連接，所述模型運(yùn)行單元產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)， 并發(fā)送給所述電控單元，所述電控單元生成PWM控制信號(hào)，并返回給所述模型 運(yùn)行單元，所述傳感器參數(shù)檢測和采集單元和所述電控單元連接，用于記錄運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，并向所述電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)數(shù)值的指令，所述在線標(biāo) 定單元和所述電控單元連接，用于修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電控單元的測試裝置，其特征在于，所述傳 感器參數(shù)檢測和采集單元和所述電控單元之間還包括CAN轉(zhuǎn)USB接口卡(106)， 用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電控單元的測試裝置，其特征在于，所述模型下載及過程量監(jiān)控單元和所述模型運(yùn)行模塊之間通過以太網(wǎng)連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電控單元的測試裝置，其特征在于，所述 在線標(biāo)定單元和所述電控單元之間通過RS232通訊接口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電控單元的測試方法和裝置，模型下載及過程量監(jiān)控單元和模型運(yùn)行單元連接，用于將動(dòng)力總成系統(tǒng)的參數(shù)模型發(fā)送給模型運(yùn)行單元，模型運(yùn)行單元和電控單元循環(huán)連接，模型運(yùn)行單元產(chǎn)生運(yùn)行參數(shù)，發(fā)送給電控單元，電控單元生成PWM控制信號(hào)，返回給模型運(yùn)行單元，傳感器參數(shù)檢測和采集單元和電控單元連接，用于記錄運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，并向電控單元發(fā)送修改運(yùn)行參數(shù)數(shù)值的指令，在線標(biāo)定單元和電控單元連接，用于修改運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值，采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠?qū)⒄鎸?shí)的電控單元與仿真模型組成一個(gè)閉環(huán)測試系統(tǒng)，達(dá)到精確、高效、低成本、安全地測試電控單元的目的。
文檔編號(hào)G05B23/02GK101266495SQ200810104729
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者劉波瀾, 張付軍, 千 黃, 英 黃 申請人:北京理工大學(xué)