專利名稱:自動變速箱控制器仿真試驗臺的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及汽車開發(fā)測試技術,特別涉及一種自動變速箱控制器仿真試驗臺。
背景技術:
汽車自動變速箱(AT)涉及機械、液壓、電子和控制等多學科領域,其工作工況非常復雜,且對安全性要求極高,由此帶來了變速箱控制器(TCU,Transmission Control Unit)設計的復雜性變速箱控制器從系統(tǒng)架構設計,單個功能的開發(fā)、測試,到軟件集成、 系統(tǒng)測試和標定,需要一個長期的過程。在變速箱控制器軟件開發(fā)流程中,通常采取概念設計一建模與仿真一代碼生成一軟件集成一測試的做法,對于測試未通過或需要改進的變速箱控制器軟件的功能模塊,需要重復上述開發(fā)過程。對于比較復雜的變速箱控制器軟件功能模塊,由于無法在實際環(huán)境中進行仿真,概念設計和建模中的缺陷無法及時發(fā)現(xiàn), 導致生成的變速箱控制器軟件存在缺陷,從而引起變速箱控制器軟件的頻繁升級,降低了變速箱控制器軟件開發(fā)質量和效率。此類缺陷一般要靠道路試驗來發(fā)現(xiàn),費時費力,加大了開發(fā)成本,加長了開發(fā)周期。此外在變速箱控制器開發(fā)早期,一般也要靠大量的道路試驗來摸索控制規(guī)律,需耗費大量的人力、物力,所有這些導致自動變速箱控制器開發(fā)周期很長。利用仿真技術可驗證控制策略的有效性并可在早期發(fā)現(xiàn)控制器軟件存在的缺陷, 改善軟件開發(fā)質量,加快開發(fā)進度?,F(xiàn)有技術中變速箱控制系統(tǒng)仿真多采用離線仿真方式, 極少數(shù)硬件在環(huán)仿真也是簡單變速箱控制器硬件實時仿真,模型比較簡單,不能準確模擬變速箱工作狀態(tài),且無法和發(fā)動機模型構成完整動力系統(tǒng),變速箱控制器無法和發(fā)動機電子控制單元(E⑶,Engine Control Unit)進行實時通訊,仿真試驗環(huán)境不完善,不能滿足產(chǎn)品變速箱控制器開發(fā)要求。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種自動變速箱控制器仿真試驗臺,能在保證變速箱控制器軟件開發(fā)質量的情況下,大大提高變速箱控制器的開發(fā)和測試效率,縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本和風險。為解決上述技術問題,本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺,包括一宿主機、一實時目標機、一信號發(fā)生與測量部件、一發(fā)動機電子控制器、多個電磁閥;所述宿主機設置有自動變速車輛動力總成仿真模型,所述宿主機能輸入仿真條件;所述宿主機通過網(wǎng)絡同所述實時目標機、信號發(fā)生與測量部件相連,所述宿主機將設置的仿真條件傳送到所述實時目標機、信號發(fā)生與測量部件,將所述自動變速車輛動力總成仿真模型下載到所述實時目標機;所述宿主機接收所述實時目標機中的所述仿真模型的仿真運行結果信息、所述信號發(fā)生與測量部件檢測到的所述多個電磁閥的電流,進行顯示或存檔;所述信號發(fā)生與測量部件分別同所述宿主機、實時目標機、發(fā)動機電子控制器、電磁閥相連,用于檢測所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器輸出的控制量,并接收所述目標機中的所述仿真模型輸出的相關轉速信號,并將所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器控制量傳送給所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型和所述宿主機,并將所述轉速信號和所述仿真條件轉換為相應實際物理信號相應送給變速箱控制器以及所述發(fā)動機電子控制器;所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型用于根據(jù)所述仿真條件、所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機控制器控制量,計算發(fā)動機、變速箱及車輛工作狀態(tài),輸出相關轉速信號到所述信號發(fā)生與測量部件及所述宿主機;所述自動變速車輛動力總成仿真模型包括發(fā)動機模型、自動變速箱模型、整車動力學模型,所述發(fā)動機模型根據(jù)所述仿真條件、所述發(fā)動機電子控制器控制量,計算發(fā)動機扭矩并將其輸出給所述自動變速箱模型,所述自動變速箱模型根據(jù)所述發(fā)動機扭矩、所述多個電磁閥的電流、所述仿真條件及所述整車動力學模型的工作狀態(tài),計算輸出所述轉速
信號;所述發(fā)動機電子控制器,接收所述信號發(fā)生與測量部件傳來的相關實際物理信號和變速箱控制器發(fā)送的變速箱工作狀態(tài)信息,輸出控制量,并向變速箱控制器發(fā)送發(fā)動機狀態(tài)信息;變速箱控制器基于所述實際物理信號及發(fā)動機狀態(tài)信息,輸出電磁閥控制信號, 并輸出變速箱工作狀態(tài)信息;所述多個電磁閥根據(jù)所述電磁閥控制信號執(zhí)行相應的動作。所述宿主機通過以太網(wǎng)同所述實時目標機及所述信號發(fā)生與測量部件相連;所述發(fā)動機電子控制器通過CAN總線與變速箱控制器通信;所述宿主機設置有Labcar EE軟件, 所述宿主機和所述實時目標機及所述信號發(fā)生與測量部件通過以太網(wǎng)和Labcar EE軟件進行數(shù)據(jù)交換,宿主機通過Labcar EE軟件將車輛動力總成仿真模型下載到所述實時目標機中并進行仿真條件設置,并通過Labcar EE軟件讀取所述實時目標機中的車輛動力總成仿真模型的仿真運行結果信息。所述輸入的仿真條件包括檔位、節(jié)氣門開度、制動、模式開關、變速箱油溫、道路坡度;所述自動變速箱模型包括自動變速箱液壓系統(tǒng)模型、自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型;所述自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型包括液力變矩器模型、鎖止離合器模型、行星輪傳動機構模型;所述整車動力學模型包括傳動軸模型、主減速器模型、差速器模型、輪胎模型;所述信號發(fā)生與測量部件包括D/A板卡、A/D板卡、I/O板卡、PWM信號發(fā)生器板卡、任意信號發(fā)生器板卡、電流采集板卡;所述轉速信號包括發(fā)動機轉速、變速箱輸出軸轉速、渦輪轉速;所述發(fā)動機電子控制器輸出的控制量包括噴油時間、點火角。本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺還可以包括一標定計算機,所述標定計算機通過網(wǎng)絡連接變速箱控制器,所述標定計算機用于對變速箱控制器運行相關數(shù)據(jù)進行記錄和分析。所述標定計算機通過以太網(wǎng)連接變速箱控制器,所述標定計算機設置有INCA件,所述標定計算機通過INCA軟件對變速箱控制器運行相關數(shù)據(jù)進行記錄和分析。所述標定計算機與所述宿主機分別使用一臺計算機或使用同一臺計算機。本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺,還可以包括一 Bypass主計算機、一 Bypass目標機,所述Bypass主計算機通過網(wǎng)絡與Bypass目標機通信,所述Bypass主計算機用于開發(fā)新功能模塊,生成代碼并將其在線下載到所述Bypass目標機中,新功能模塊在所述Bypass目標機中以實時方式運行;Bypass目標機用于同變速箱控制器通信,變速箱控制器程序當運行到指定功能模塊時,變速箱控制器程序跳轉去執(zhí)行Bypass目標機中的相應功能模塊,以Bypass目標機中的相應功能模塊計算結果作為當前運算結果,代替變速箱控制器中指定功能模塊的運算結果。所述Bypass主計算機通過以太網(wǎng)同Bypass目標機通信,所述Bypass主計算機同所述宿主機可以分別使用一臺計算機,也可以使用同一臺計算機。所述Bypass主計算機設置有ASCET軟件,所述Bypass主計算機通過ASCET軟件生成功能模塊。本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺,在自動變速車輛動力總成仿真模型中集成發(fā)動機模型、自動變速箱模型、整車動力學模型,是一個完善的自動變速箱控制器硬件在環(huán)實時仿真平臺,不僅包含了變速箱控制器硬件在環(huán)仿真,而且還包含了發(fā)動機電子控制器硬件在環(huán)仿真,能夠較真實的模擬發(fā)動機工作狀態(tài),為自動變速箱模型提供接近于真實車輛的發(fā)動機扭矩輸入,同時發(fā)動機電子控制器和變速箱控制器可進行實時CAN通訊,同變速箱控制器在實車上的工作過程完全相同,構成了接近于實車的虛擬車輛變速箱控制器開發(fā)仿真平臺。在此變速箱控制器仿真試驗臺上,能在保證變速箱控制器軟件開發(fā)質量的情況下,大大提高變速箱控制器的開發(fā)和測試效率,縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本和風險。
以下結合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1是本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺一實施方式示意圖;圖2是一 4速自動變速箱結構示意圖; 圖3是自動變速箱模型示意圖。
具體實施方式
本實用新型的自動變速箱控制器仿真試驗臺一實施方式如圖1所示,包括一宿主機、一實時目標機、一信號發(fā)生與測量部件、一發(fā)動機電子控制器、多個電磁閥、一標定計算 |幾、一 BypassBypass;所述宿主機設置有Labcar EE軟件(Labcar EE軟件是一種用于Labcar實時仿真平臺的仿真環(huán)境設置軟件,通過它和連接網(wǎng)絡宿主機和目標機可進行數(shù)據(jù)交互,可進行模型下載、仿真條件設置和仿真結果讀取和顯示)、自動變速車輛動力總成仿真模型,所述仿真條件包括檔位、節(jié)氣門開度、制動、變速器油溫、模式開關、道路坡度等;所述宿主機通過以太網(wǎng)同所述實時目標機、信號發(fā)生與測量部件相連,所述宿主機通過Labcar EE軟件及以太網(wǎng)將自動變速車輛動力總成仿真模型下載到所述實時目標機,并進行仿真條件設置,同時接收所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型仿真結果信息;所述宿主機將設置的仿真條件傳送給所述信號發(fā)生與測量部件并接收所述信號發(fā)生與測量部件檢測到的電磁閥電流;所述宿主機將所述電磁閥的電流、所述轉速信號等仿真運行結果信息以圖形或數(shù)值形式進行顯示或存檔;所述信號發(fā)生與測量部件分別同所述宿主機、實時目標機、發(fā)動機電子控制器、電磁閥相連,用于檢測所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器輸出的控制量、所述目標機中的所述仿真模型輸出的相關轉速信號,并將所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器控制量傳送給所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型和所述宿主機,并將所述轉速信號和所述仿真條件轉換為相應實際物理信號輸相應送給變速箱控制器以及所述發(fā)動機電子控制器;所述信號發(fā)生與測量部件可以采用ES4100,ES4100是Labcar 實時仿真平臺的一個信號發(fā)生與測量部件,它包含有D/A板卡、I/O板卡、PWM信號發(fā)生器板卡、任意信號發(fā)生器板卡、A/D板卡、電流采集板卡等多種板卡,能模擬產(chǎn)生多種信號,且可對多種信號進行測量;所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型用于根據(jù)所述仿真條件、所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器控制量,仿真計算發(fā)動機、自動變速箱及車輛工作狀態(tài),輸出發(fā)動機轉速、渦輪轉速及變速箱輸出軸轉速等相關轉速信號到所述信號發(fā)生與測量部件及所述宿主機;所述發(fā)動機電子控制器控制量包括發(fā)動機各缸噴油時間、點火角等;所述自動變速車輛動力總成仿真模型包括發(fā)動機模型、自動變速箱模型、整車動力學模型,所述發(fā)動機模型根據(jù)所述仿真條件、所述發(fā)動機電子控制器控制量,計算發(fā)動機扭矩并將其輸出給所述自動變速箱模型,所述自動變速箱模型根據(jù)所述發(fā)動機扭矩、所述多個電磁閥的電流、所述仿真條件及所述整車動力學模型的工作狀態(tài),計算相關離合器/ 制動器的壓力和轉矩,然后據(jù)此再次計算輸出所述轉速信號;所述自動變速箱模型包括自動變速箱液壓系統(tǒng)模型、自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型;所述自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型包括液力變矩器模型、鎖止離合器模型、行星輪傳動機構模型等;所述整車動力學模型包括傳動軸模型、主減速器模型、差速器模型、輪胎模型等;所述發(fā)動機電子控制器,接收所述信號發(fā)生與測量部件傳來的相關實際物理信號,接收變速箱控制器發(fā)送的變速箱工作狀態(tài)信息,輸出控制量到所述信號發(fā)生與測量部件,并輸出發(fā)動機工作狀態(tài)信息到變速箱控制器,所述發(fā)動機電子控制器通過CAN總線同變速箱控制器通信;變速箱控制器基于所述實際物理信號及發(fā)動機狀態(tài)信息,根據(jù)其里面的控制程序輸出的電磁閥控制信號,控制所述多個電磁閥執(zhí)行相應的操作,所述多個電磁閥根據(jù)變速箱控制器輸出的電磁閥控制信號執(zhí)行相應的動作;變速箱控制器向發(fā)動機電子控制器發(fā)送變速箱工作狀態(tài)信息;所述標定計算機通過以太網(wǎng)連接變速箱控制器,所述標定計算機設置有INCA軟件,所述標定計算機通過INCA軟件對變速箱控制器運行相關數(shù)據(jù)進行記錄和分析,同時可對控制器相關控制參數(shù)進行標定;所述Bypass主計算機通過以太網(wǎng)同所述Bypass目標機通信,所述Bypass目標機通過以太網(wǎng)與變速箱控制器進行通信,所述Bypass主計算同所述Bypass目標機構成 Bypass系統(tǒng)(Bypass系統(tǒng)即旁通快速原型開發(fā)系統(tǒng)),用于變速箱控制器軟件的快速原型開發(fā)。所述Bypass主計算機用于開發(fā)新功能模塊,生成代碼并將其在線下載到所述Bypass 目標機中,新功能模塊在所述Bypass目標機中以實時方式運行;Bypass系統(tǒng)能改變速箱控制器程序執(zhí)行方式,變速箱控制器程序當運行到指定功能模塊時,變速箱控制器程序跳轉去執(zhí)行Bypass目標機中的相應功能模塊,以Bypass目標機中的相應功能模塊計算結果作為當前運算結果,代替變速箱控制器中需改進的指定功能模塊的運算結果,實現(xiàn)旁通快速原型開發(fā)。所述Bypass主計算機設置有ASCET軟件(ASCET是一種高級建模及自動代碼開發(fā)工具),所述Bypass主計算機通過ASCET軟件開發(fā)功能模塊;所述Bypass目標機可以采用 ES1000 設備。所述標定計算機、所述Bypass主計算機同所述宿主機可以共用一臺計算機。所述自動變速車輛動力總成仿真模型用于模擬發(fā)動機、自動變速箱及整車的工作狀態(tài)。所述發(fā)動機模型可以采用Labcar汽油機模型GEVM模型來構建,在其發(fā)動機模型基礎上,根據(jù)實際發(fā)動機配置,對模型相關參數(shù)進行配置,和發(fā)動機電子控制器構成虛擬發(fā)動機仿真系統(tǒng),為自動變速箱模型提供與實車相近的發(fā)動機扭矩輸入信號。所述自動變速箱模型以圖2所示4速自動變速箱結構示意圖為分析對象,進行建模分析。變速箱具有3個換檔離合器(低速離合器UD,超速離合器0D,倒檔離合器REV),2 個制動器(低倒檔制動器LR,2-4檔制動器2ND)和一個單向離合器0WC,通過不同的離合器和制動器組合,可形成4個前進擋(Dl D4)和一個后退檔(R),變速箱換檔邏輯狀態(tài)表如表1所示(ο表示接合,ο*表示低速時接合)。除倒檔離合器外,每個離合器/制動器的壓力均由一個PWM(脈沖寬度調制)開關電磁閥進行控制。通過控制電磁閥的狀態(tài)切換及電磁閥的占空比,就可改變各離合器/制動器上的油壓,實現(xiàn)自動變速箱的換檔操作。表 權利要求1.一種自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,包括一宿主機、一實時目標機、一信號發(fā)生與測量部件、一發(fā)動機電子控制器、多個電磁閥;所述宿主機設置有自動變速車輛動力總成仿真模型,所述宿主機能輸入仿真條件;所述宿主機通過網(wǎng)絡同所述實時目標機、信號發(fā)生與測量部件相連,所述宿主機將設置的仿真條件傳送到所述實時目標機、信號發(fā)生與測量部件,將所述自動變速車輛動力總成仿真模型下載到所述實時目標機;所述宿主機接收所述實時目標機中的所述仿真模型的仿真運行結果信息、所述信號發(fā)生與測量部件檢測到的所述多個電磁閥的電流,進行顯示或存檔;所述信號發(fā)生與測量部件分別同所述宿主機、實時目標機、發(fā)動機電子控制器、電磁閥相連,用于檢測所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器輸出的控制量,并接收所述目標機中的所述仿真模型輸出的相關轉速信號,并將所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機電子控制器控制量傳送給所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型和所述宿主機,并將所述轉速信號和所述仿真條件轉換為相應實際物理信號相應送給變速箱控制器以及所述發(fā)動機電子控制器;所述實時目標機中的自動變速車輛動力總成仿真模型用于根據(jù)所述仿真條件、所述多個電磁閥的電流、所述發(fā)動機控制器控制量,計算發(fā)動機、變速箱及車輛工作狀態(tài),輸出相關轉速信號到所述信號發(fā)生與測量部件及所述宿主機;所述自動變速車輛動力總成仿真模型包括發(fā)動機模型、自動變速箱模型、整車動力學模型,所述發(fā)動機模型根據(jù)所述仿真條件、所述發(fā)動機電子控制器控制量,計算發(fā)動機扭矩并將其輸出給所述自動變速箱模型;所述發(fā)動機電子控制器,接收所述信號發(fā)生與測量部件傳來的相關實際物理信號和變速箱控制器發(fā)送的變速箱工作狀態(tài)信息,輸出控制量,并向變速箱控制器發(fā)送發(fā)動機狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,所述宿主機通過以太網(wǎng)同所述實時目標機及所述信號發(fā)生與測量部件相連;所述發(fā)動機電子控制器通過 CAN總線與變速箱控制器通信。
3.根據(jù)權利要求1所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,所述輸入的仿真條件包括檔位、節(jié)氣門開度、制動、模式開關、變速箱油溫、道路坡度; 所述自動變速箱模型包括自動變速箱液壓系統(tǒng)模型、自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型; 所述自動變速箱機械傳動系統(tǒng)模型包括液力變矩器模型、鎖止離合器模型、行星輪傳動機構模型;所述整車動力學模型包括傳動軸模型、主減速器模型、差速器模型、輪胎模型; 所述信號發(fā)生與測量部件包括D/A板卡、A/D板卡、I/O板卡、PWM信號發(fā)生器板卡、任意信號發(fā)生器板卡、電流采集板卡;所述轉速信號包括發(fā)動機轉速、變速箱輸出軸轉速、渦輪轉速; 所述發(fā)動機電子控制器輸出的控制量包括噴油時間、點火角。
4.根據(jù)權利要求1所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,還包括一標定計算機,所述標定計算機通過網(wǎng)絡連接變速箱控制器,所述標定計算機用于對變速箱控制器運行相關數(shù)據(jù)進行記錄和分析。
5.根據(jù)權利要求4所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,所述標定計算機通過以太網(wǎng)連接變速箱控制器。
6.根據(jù)權利要求4所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,所述標定計算機與所述宿主機分別使用一臺計算機或使用同一臺計算機。
7.根據(jù)權利要求1所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,還包括一旁通快速原型開發(fā)主計算機、一旁通快速原型開發(fā)目標機,所述旁通快速原型開發(fā)主計算機通過網(wǎng)絡與旁通快速原型開發(fā)目標機通信。
8.根據(jù)權利要求7所述的自動變速箱控制器仿真試驗臺,其特征在于,所述旁通快速原型開發(fā)主計算機通過以太網(wǎng)同旁通快速原型開發(fā)目標機通信,所述旁通快速原型開發(fā)主計算機同所述宿主機分別使用一臺計算機或使用同一臺計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種自動變速箱控制器仿真試驗臺,包括一宿主機、一實時目標機、一信號發(fā)生與測量部件、一發(fā)動機電子控制器、多個電磁閥;所述信號發(fā)生與測量部件分別同所述宿主機、實時目標機、發(fā)動機電子控制器、電磁閥相連;宿主機下載自動變速車輛動力總成仿真模型到實時目標機,在自動變速車輛動力總成仿真模型中集成有發(fā)動機模型、自動變速箱模型、整車動力學模型,不僅包含了變速箱控制器硬件在環(huán)仿真,而且還包含了發(fā)動機電子控制器硬件在環(huán)仿真,構成了接近于實車的虛擬車輛變速箱控制器開發(fā)仿真平臺,能在保證變速箱控制器軟件質量的情況下,大大提高變速箱控制器的開發(fā)測試效率。
文檔編號G05B23/02GK202008607SQ20102053140
公開日2011年10月12日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者李君 , 李淑英, 梅近仁, 潘書瀾, 王振鎖, 謝先平, 陳思遠 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司