專利名稱：一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動汽車為一種使用電能驅(qū)動電機作為動力系統(tǒng)的汽車，由于其具有高環(huán)保性，其在生活中的應(yīng)用越來越廣泛。整車控制器是整個電動車整車控制系統(tǒng)的核心控制部件，它可以根據(jù)加速踏板的位置、檔位、制動踏板力、空調(diào)開關(guān)等駕駛員的指令和電池的S0C、溫度等狀態(tài)變量來計算出運行所需要的驅(qū)動功率、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，從而協(xié)調(diào)各部件的運行，保障車輛正常行駛，此外還可以通過再生制動來實現(xiàn)能量回收，提高效率。所以說，整車控制器的設(shè)計好壞直接影響汽·車的動力性、經(jīng)濟性、安全性和其他性能?，F(xiàn)在仿真技術(shù)大量應(yīng)用于電動汽車的設(shè)計及其開發(fā)當(dāng)中，特別是汽車動力系統(tǒng)。仿真技術(shù)引入汽車動力系統(tǒng)的開發(fā)，加快了汽車設(shè)計開發(fā)速度。按照參與仿真模型的不同分為物理仿真、數(shù)學(xué)仿真及硬件在環(huán)仿真。由于數(shù)學(xué)仿真必須首先得到研究對象的數(shù)學(xué)描述，同時在建立數(shù)學(xué)模型和仿真模型時不可避免的進行一些假設(shè)簡化，由于缺少物理水平的真實功能，數(shù)學(xué)仿真實現(xiàn)的只可能是系統(tǒng)的部分仿真，而難以做到對研究對象的功能全部真實再現(xiàn)；物理仿真必須造出模型實物及相應(yīng)的測試環(huán)境，過程緩慢，代價昂貴；硬件在環(huán)仿真綜合了物理仿真和數(shù)學(xué)仿真兩者的優(yōu)點，充分利用計算機建模的簡易性，減少了費用，便于對系統(tǒng)的模型部分進行靈活快捷的仿真、變更，保證實現(xiàn)了在改變參數(shù)的同時就可詳細(xì)觀察系統(tǒng)性能的變化，同時對系統(tǒng)中的一些非考察重點的復(fù)雜環(huán)節(jié)，可直接將其硬件連入整個仿真系統(tǒng)，配合其它模型的實時仿真運轉(zhuǎn)，而不必花費過多的精力去對系統(tǒng)的全部細(xì)節(jié)進行數(shù)學(xué)建模，因此不僅能準(zhǔn)確地反映真實系統(tǒng)的特性，而且保持了數(shù)學(xué)仿真的低成本、重復(fù)性好等優(yōu)點。硬件在環(huán)仿真實現(xiàn)了物理硬件和軟件模型的互換，從而可以在原型車不存在的情況下進行部件和整車的實驗。由于dSPACE系統(tǒng)具有以下優(yōu)點組合性強、過渡性好、對產(chǎn)品實時控制器的支持性強、基于PC機Windows操作系統(tǒng)、實時性好、可靠性高，所以國內(nèi)很多研究單位在開發(fā)整車控制器時都采用基于dSPACE的硬件在環(huán)仿真技術(shù)。但是，由于dSPACE價格昂貴，所以為了節(jié)省成本國內(nèi)很多研究機構(gòu)放棄使用dSPACE系統(tǒng)，探索使用其他方法來完成硬件在環(huán)仿真。由于現(xiàn)有的CAN通信網(wǎng)路傳輸速度比較慢，如果單總線上的節(jié)點很多的話，總線負(fù)載率比較高，導(dǎo)致丟數(shù)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。所以考慮到負(fù)載率的問題，使用單總線CAN通信網(wǎng)路來完成信息流和能量流的通信無法保證仿真系統(tǒng)實時性和準(zhǔn)確性。因此，如何搭建有效、快速、成本低廉的整車控制器硬件在環(huán)方陣平臺，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以準(zhǔn)確、快速的檢驗整車控制器的正確性的硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)，包括待測整車控制器、模擬控制器和監(jiān)控試驗臺；其特征在于所述待測整車控制器、模擬控制器與監(jiān)控試驗臺之間的控制信息和能量流信息分別通過信息流CAN總線和能量流CAN總線進行交互。其中，所述模擬控制器包括驅(qū)動電機模擬控制器、變速器模擬控制器、附件模擬控制器、增程器模擬控制器、動力蓄電池模擬控制器和整車模擬控制器。其中，所述各模擬控制器均由相互電連接的微控制器、兩個CAN收發(fā)器及其附屬電路組成，微控制器中內(nèi)置CAN控制器，其中的一個CAN收發(fā)器連接到能量流CAN總線，另一個CAN收發(fā)器連接到信息流CAN總線；并且各微控制器中分別嵌入了所模擬汽車部件的數(shù)學(xué)模型。其中，所述待測整車控制器通過兩個CAN收發(fā)器分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線。其中，所述監(jiān)控試驗臺通過兩個CAN通訊卡分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線。其中，所述微控制器為單片機或DSP芯片。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于
本發(fā)明包括兩條CAN總線一條是信息流CAN總線，該CAN總線與實車上CAN總線一致，主要完成各個控制器之間控制信息的交互；另一條是能量流CAN總線，實現(xiàn)各個部件之間能量流的交互，能量流CAN總線可以模擬實車中各部件通過電纜連接完成能量流的交互。本發(fā)明可以準(zhǔn)確、快速的檢驗整車控制器的正確性，達(dá)到可移植性和可擴展性，實現(xiàn)整車控制器的原型開發(fā)；降低了仿真系統(tǒng)成本，解決了單總線CAN通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于仿真系統(tǒng)的實時性和準(zhǔn)確性問題，提高了仿真系統(tǒng)的性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)比較簡單，易操作和實現(xiàn)，可以按照用戶自定義的模擬模型對不同的整車控制器進行實時測試。實驗證明，本發(fā)明能夠簡化整車控制器的開發(fā)過程，降低硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的工作量，使用具有很高的靈活性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框 圖2是本發(fā)明的硬件連接圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。如圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖。本發(fā)明為一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)，包括待測整車控制器、模擬控制器和監(jiān)控試驗臺；待測整車控制器、模擬控制器與監(jiān)控試驗臺之間的控制信息和能量流信息分別通過信息流CAN總線和能量流CAN總線進行交互。其中，待測整車控制器作為被測對象，為實車所用整車控制器；監(jiān)控試驗臺主要用于監(jiān)控各個控制器的運行狀態(tài)，保存數(shù)據(jù)信息和模擬駕駛員操作；模擬控制器主要用于模擬汽車各個部件的運行，包括驅(qū)動電機模擬控制器、變速器模擬控制器、附件模擬控制器、增程器模擬控制器、動力蓄電池模擬控制器和整車模擬控制器；每個模擬控制器的微控制器中均嵌入了所模擬汽車部件的數(shù)學(xué)模型，運行運算結(jié)果通過CAN總線與其他控制器實現(xiàn)共享。上述各模擬控制器均由相互電連接的微控制器、兩個CAN收發(fā)器及其附屬電路組成，微控制器中內(nèi)置CAN控制器，其中的一個CAN收發(fā)器連接到能量流CAN總線，另一個CAN收發(fā)器連接到信息流CAN總線，并且各微控制器中分別嵌入了所模擬汽車部件的數(shù)學(xué)模型；待測整車控制器通過兩個CAN收發(fā)器分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線；監(jiān)控試驗臺通過兩個CAN通訊卡分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線，并且監(jiān)控試驗臺與CAN通訊卡之間為PCI總線連接。模擬控制器的控制芯片即微控制器可以根據(jù)模型的復(fù)雜程度進行選擇，簡單的模型可以采用單片機來完成，復(fù)雜的模型可以采用DSP來 完成。可以利用MATLAB將汽車各個部件模型離散化，然后嵌入微控制器的程序中。 本發(fā)明包括兩條CAN總線一條是信息流CAN總線，該CAN總線與實車上CAN總線一致，主要完成各個控制器之間控制信息的交互；實車中，汽車各個部件通過電纜連接，完成能量流的交互，但是在本發(fā)明中，汽車各個部件用其控制模型來代替，所以為了完成各個部件之間能量流的交互，增加一條能量流CAN總線，實現(xiàn)各個部件之間能量流的交互。本發(fā)明中，監(jiān)控試驗臺可以在LABVIEW上完成。在上位機上利用LABVIEW開發(fā)監(jiān)控程序，監(jiān)控各個部件的運行狀態(tài)，并且可以模擬駕駛員的操作。與實車一致，通過同時上電來完成各個控制器之間的同步。模擬整車平臺的數(shù)學(xué)模型由增程器模型、驅(qū)動電機模型、變速器模型、動力蓄電池模型、附件模型、整車模型即車輛動力學(xué)模型組成。先在MATLAB/Simulink上仿真驗證各個模型的正確性，然后離散化嵌入到各個模擬控制器，并且通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與實際待測的整車控制器構(gòu)成一個硬件在環(huán)仿真測試系統(tǒng)。本發(fā)明的實現(xiàn)方法
第一步完成各個部件的建模，并且將模型離散化嵌入到模擬控制器中；
第二步按照圖2所示完成硬件連接，由24V電池電源提供各模擬控制器和待測整車控制器的電源，開關(guān)閉合完成各控制器的同步，上位機上采用Labview軟件開發(fā)的監(jiān)控平臺對仿真系統(tǒng)進行監(jiān)控；
第三步啟動待測整車控制器，運行控制程序；
第四步通過LABVIEW模擬，發(fā)送給整車控制器各種控制命令，如啟動、加速、制動等； 第五步通過監(jiān)控試驗臺記錄仿真測試過程中產(chǎn)生的各種信號數(shù)據(jù)。通過調(diào)整LABVIEW模擬信號，可以實現(xiàn)各種不同信號規(guī)范，方便工程人員根據(jù)實際情況實時對整車控制器進行多次測試。將本發(fā)明應(yīng)用到實際的整車控制器開發(fā)過程中后，有以下顯著的優(yōu)點1)降低了整車控制器的開發(fā)難度，縮短了整車控制器軟硬件的開發(fā)周期，提高了整車控制器的性能，在一定程度上解決不能頻繁進行實車試驗的問題；2)降低了實車試驗的難度，提高了實車試驗的效率和安全性，節(jié)約了實車試驗的成本，降低了實車試驗的風(fēng)險；3)平臺具有通用性，可以根據(jù)需要進行不同的仿真測試，并不局限于整車控制器的開發(fā)，具有廣發(fā)的應(yīng)用前
旦
-5^ O
權(quán)利要求
1.一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，包括待測整車控制器、模擬控制器和監(jiān)控試驗臺；其特征在于所述待測整車控制器、模擬控制器與監(jiān)控試驗臺之間的控制信息和能量流信息分別通過信息流CAN總線和能量流CAN總線進行交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述模擬控制器包括驅(qū)動電機模擬控制器、變速器模擬控制器、附件模擬控制器、增程器模擬控制器、動力蓄電池模擬控制器和整車模擬控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述各模擬控制器均由相互電連接的微控制器、兩個CAN收發(fā)器及其附屬電路組成，微控制器中內(nèi)置CAN控制器，其中的一個CAN收發(fā)器連接到能量流CAN總線，另一個CAN收發(fā)器連接到信息流CAN總線；并且各微控制器中分別嵌入了所模擬汽車部件的數(shù)學(xué)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述待測整車控制器通過兩個CAN收發(fā)器分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控試驗臺通過兩個CAN通訊卡分別連接到能量流CAN總線和信息流CAN總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述微控制器為單片機或DSP芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車整車控制器的硬件在環(huán)實驗系統(tǒng)，包括待測整車控制器、模擬控制器和監(jiān)控試驗臺；待測整車控制器、模擬控制器與監(jiān)控試驗臺之間的控制信息和能量流信息分別通過信息流CAN總線和能量流CAN總線進行交互。本發(fā)明可以準(zhǔn)確、快速的檢驗整車控制器的正確性，達(dá)到可移植性和可擴展性，實現(xiàn)整車控制器的原型開發(fā)；降低了仿真系統(tǒng)成本，解決了單總線CAN通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于仿真系統(tǒng)的實時性和準(zhǔn)確性問題，提高了仿真系統(tǒng)的性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)比較簡單，易操作和實現(xiàn)，可以按照用戶自定義的模擬模型對不同的整車控制器進行實時測試。
文檔編號G05B23/02GK102880171SQ20121038897
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者陳培哲, 程夕明, 尹義林, 林占輝, 張亞光 申請人:保定長安客車制造有限公司