CN104503424A - 一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，提供了一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，包括上位机、集线器、整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜、整车控制器故障注入箱、电池控制器故障注入箱、整车控制器以及电池控制器。本发明能够避免手工对整车控制器和电池控制器的引脚逐一测试的繁琐步骤，大大缩短测试周期；能够解决对整车控制器或电池控制器单独做闭环测试时，真实控制器与虚拟控制器之间通讯功能测试不完整的问题；能够解决对整车控制器或电池控制器单独做闭环测试时，影响控制器测试的精确性的问题；能够及时发现暴露的问题并进行处理，可以有效地提升产品质量，缩短产品测试周期，节约企业成本。

Description

一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，用于对新能源汽车中的整车控制器和电池控制器进行联合测试。

背景技术

随着社会的进步以及人们生活水平的提高，人们对汽车的购买需求越来越高，以致我国汽车产销量迅速增长。人们在享受汽车带来的便利的同时，遇到一些越来越不能忍受的问题，如雾霾现象越发频繁，PM2.5的浓度越来越大等，而现在城市空气污染源的50%为汽车尾气。在这种情况下，新能源汽车呼之欲出，各大整车厂的研发方向也逐渐向新能源汽车倾斜。纯电动汽车不仅消耗能源少，而且还以零排放的优点获得了广泛认可。因此，为了更好地推广新能源汽车产业，必须对新能源汽车中重要控制器的性能及可靠性进行大量的测试，以保证车辆的安全性。

现阶段，整车厂测试控制器的普遍方法为：

1. 用12V电源为控制器供电，通过对控制器内部程序进行标定来测试控制器输出端口的有效性；

2. 对控制器模拟量输入接口进行测试，外部利用传感器向该控制器输入信号，通过监控软件观测控制器内部变量，查看模拟量输入是否有效；

3. 对控制器数字量输入接口进行测试，将12V电源正极连接在开关一端上，开关另一端连接在控制器数字量输入接口上，对开关进行开闭操作，不断地向控制器给予高低电平，通过监控软件查看控制器数字量输入接口是否有效；

4. 测试控制器动力控制器局域网络（PT-CAN）接口的收发，通过将网络分析测试工具CANalyer连接在被测控制器的PT-CAN接口上，模拟PT-CAN中其他控制器节点向被测控制器发送信息，查看被测控制器有否有响应。

可以看出，这种测试方法非常繁琐，如果按控制器有100个接口来算，光是测试前线束准备，传感器准备等，就会花费很长时间，再加上对各个接口进行逐个测试，更增加了控制器的测试周期，时间是整车厂的生命，这种测试方法不仅增加了企业的运营成本，更延后了新产品的推出时间。

个别整车厂在原有测试控制器的方法上进行了升级，对单个控制器进行闭环测试。对于单独的控制器闭环测试系统来说，为了建立单个控制器的完整测试环境，需要额外建立虚拟控制器，这样的测试具有明显的局限性：

1. 无法完整测试真实控制器与相关联的另一真实控制器之间的通讯协调功能，只能通过硬件闭环模拟器模拟出相关联的控制器来进行间接验证；

2. 无法对被测控制器与虚拟控制器相关联的功能进行测试精确，因为虚拟控制器是对原真实控制器的功能简化，在测试时，与真实情况存在偏差，导致测试不精确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的控制器测试系统不能再现整车控制器和电池控制器联合工作的真实工作状况，导致测试结果不准确。

为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，包括上位机、集线器、整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜、整车控制器故障注入箱、电池控制器故障注入箱、整车控制器以及电池控制器，上位机包括上位机通信板卡；

整车控制器测试机柜包括：整车控制器测试机柜输入输出I/O板卡、整车控制器测试机柜综合板卡、整车控制器测试机柜控制器局域网络CAN总线接口板卡、整车控制器测试机柜主处理器以及整车控制器测试机柜通信板卡；

电池控制器测试机柜包括：电池控制器测试机柜I/O板卡、电池控制器测试机柜综合板卡、电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡、电池控制器测试机柜数模转换DAC板卡、电池控制器测试机柜主处理器以及电池控制器测试机柜通信板卡。

在优选的方案中，整车控制器测试机柜I/O板卡和电池控制器测试机柜I/O板卡为德斯拜思公司的DS653；整车控制器测试机柜综合板卡和电池控制器测试机柜综合板卡为NI公司的PCI6363；整车控制器测试机柜CAN总线接口板卡和电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡为NI公司的PCI8513；电池控制器测试机柜DAC板卡为NI公司的PCI6713；整车控制器测试机柜主处理器和电池控制器测试机柜主处理器为NI公司的PCI8135；整车控制器测试机柜通信板卡、电池控制器测试机柜通信板卡以及上位机通信板卡为德斯拜思公司的DS911；集线器为德斯拜思公司的DS830；故障注入箱均为风丘公司的型号为Breakout Box-80PIN的故障注入箱；上位机包括德斯拜思公司的Controldesk软件。

在优选的方案中，上位机包括：连接在一起的电池调度单元模型、低压管理单元模型、整车控制器模型、控制器局域网络CAN通信模型和被控对象模型。

通过本发明，能够完全避免手工对整车控制器和电池控制器的引脚逐一测试的繁琐步骤，大大缩短测试周期；对于整车控制器来说，做单独闭环测试时，电池控制器属于虚拟控制器；对于电池控制器来说，做单独闭环测试时，整车控制器属于虚拟控制器，而本发明能够解决对整车控制器或电池控制器单独做闭环测试时，真实控制器与虚拟控制器之间通讯功能测试的完整性差的问题；能够解决对整车控制器或电池控制器单独做闭环测试时，由于虚拟控制器模型是真实控制器的简化，造成真实控制器与虚拟控制器相关联功能的测试出现累计误差，影响控制器测试的精确性的问题。

本发明提供的联合测试系统，不仅有利于对控制器内部程序的逻辑验证，而且还能够在对多控制器与整车模型集成测试时进行功能性验证、接口输入输出是否正常验证、CAN通信验证，能够及时发现暴露的问题并进行处理，可以有效地提升产品质量，缩短产品测试周期，更进一步来讲，节约企业成本。因此，本发明有着重要的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例的新能源汽车整车控制器与电池控制器联合测试系统的结构示意图。

图2为上位机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照图1示出的结构示意图，本实施例中提供了一种新能源汽车整车控制器与电池控制器联合测试系统，包括上位机、集线器、整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜、整车控制器故障注入箱、电池控制器故障注入箱、整车控制器以及电池控制器。可以采用德斯拜思机电控制技术(上海)有限公司（以下简称德斯拜思）、北京风丘科技有限公司(以下简称风丘公司)和NI（美国国家仪器）公司的产品来实现本实施例。

上位机中，插入上位机通信板卡，以便与集线器通信；

集线器，通过通信线缆，一端连接着整车控制器测试机柜以及电池控制器测试机柜，另一端与上位机通信板卡的接口相连；

整车控制器测试机柜，内部包含整车控制器测试机柜I/O（输入输出）板卡、整车控制器测试机柜综合板卡、整车控制器测试机柜CAN总线接口板卡、整车控制器测试机柜主处理器以及整车控制器测试机柜通信板卡；整车控制器测试机柜综合板卡，是集A/D（模数）转换、D/A（数模）转换、PWM（脉冲宽度调制）信号输入输出、数字信号输入输出、CAN通信功能于一体的板卡；整车控制器测试机柜CAN总线接口板卡，作为CAN总线上的一个节点，具有测试CAN总线中设备的功能；

电池控制器测试机柜，内部包含电池控制器测试机柜I/O板卡、电池控制器测试机柜综合板卡、电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡、电池控制器测试机柜DAC（数模转换）板卡、电池控制器测试机柜主处理器以及电池控制器测试机柜通信板卡；电池控制器测试机柜综合板卡，是集A/D转换、D/A转换、PWM信号输入输出、数字信号输入输出、CAN通信功能于一体的板卡；电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡，作为CAN总线上的一个节点，具有测试CAN总线中设备的功能；对于电池控制器测试机柜DAC板卡，由于电池控制器测试机柜综合板卡的D/A通道数量不能满足电池控制器所需，因此增加DAC板卡；

整车控制器测试机柜和电池控制器测试机柜，通过光纤连接，以便整车控制器测试机柜与电池控制器机柜相互通信；

整车控制器故障注入箱（Breakout Box）和电池控制器故障箱，可以分别模拟整车控制器和电池控制器的接口线路短路、断路等故障状态，设置在相应的控制器和控制器测试机柜之间；故障注入箱用于对相应控制器进行短路和/或断路处理,进而进行故障注入，还用于在故障注入箱和相应的测试机柜I/O板卡之间通过PT-CAN转发信息。

电池控制器，是由电池调度单元和低压管理单元构成，电池调度单元，用于接收低压管理单元发送的CAN信息并和PT-CAN进行通信；低压管理单元，用于采集电池单体内部信息，并且将采集的电池单体内部信息发送给电池调度单元。

整车控制器测试机柜和电池控制器测试机柜的I/O板卡的型号为德斯拜思公司的DS653；整车控制器测试机柜和电池控制器测试机柜中的综合板卡的型号为NI公司的PCI6363；整车控制器测试机柜和电池控制器测试机柜中的CAN总线接口板卡为NI公司的PCI8513；电池控制器测试机柜中的DAC板卡为NI公司的PCI6713；整车控制器测试机柜和电池控制器测试机柜中主处理器为NI公司的PCI8135；整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜以及上位机中通信板卡为德斯拜思公司的DS911；集线器的型号为德斯拜思公司的DS830；故障注入箱为风丘公司的型号为Breakout Box-80PIN的故障注入箱；上位机内部执行了德斯拜思公司的Controldesk软件。

本实施例的新能源汽车整车控制器与电池控制器联合测试系统的硬件信号控制方式为：整车控制器测试机柜主处理器利用整车控制器测试机柜通信板卡接收集线器转发的上位机控制信号，整车控制器测试机柜主处理器内部包括整车测试环境模型，整车测试环境模型将上位机控制信号通过整车控制器测试机柜I/O板卡发送到整车控制器测试机柜综合板卡，整车控制器测试机柜综合板卡通过整车控制器测试机柜I/O板卡将上位机控制信号发送给整车控制器故障注入箱并转发给整车控制器；

整车控制器对上位机控制信号进行响应，并依次通过整车控制器故障注入箱和整车控制器测试机柜I/O板卡，将第一响应信号发送给整车控制器测试机柜综合板卡以及整车控制器测试机柜CAN总线接口板卡，还将第一响应信号以及CAN信号传递到整车控制器测试机柜主处理器；

整车控制器测试机柜主处理器对第一响应信号以及CAN信号进行处理，一方面将处理后的信号通过整车控制器测试机柜通信板卡和集线器反馈到上位机进行监控，另一方面将电池参数等的参数信号发送到电池控制器测试机柜中；

电池控制器测试机柜主处理器对接收到的整车控制器测试机柜主处理器发送的电池参数等的参数信号，通过电池控制器测试机柜I/O板卡，将参数信号发送给电池控制器测试机柜综合板卡和电池控制器测试机柜DAC板卡；电池控制器测试机柜综合板卡及电池控制器测试机柜DAC板卡可以通过电池控制器测试机柜I/O板卡将电池控制信息发送给电池控制器，电池控制器中的电池调度单元和低压管理单元对接收到的电池控制信息进行响应，并将第二响应信号通过硬线和CAN线利用电池控制器故障注入箱和电池控制器测试机柜I/O板卡转发给电池控制器测试机柜综合板卡及电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡，将第二响应信号发送给电池控制器测试机柜主处理器，最终电池控制器测试机柜主处理器一方面将第二响应信号到上位机进行监控，另一方面将第二响应信号发送到整车控制器测试机柜主处理器，用上文中类似方法将第二响应信号反馈到整车控制器，最终完成闭环测试。

上位机中的软件可以由Simulink编写，参见图2，上位机中的软件包括连接在一起的电池调度单元模型（BMU）、低压管理单元模型（LMU）、整车控制器模型（VCU）、CAN通信模型和被控对象模型。

本实施例的新能源汽车整车控制器与电池控制器联合测试系统的软件控制方式为：与上位机连接的输入设备向上位机发送上位机操作信号，整车控制器模型接收上位机操作信号及被控对象模型中的初始信号，生成包含上位机控制信号的模拟信号及数字信号发送给整车控制器，整车控制器响应后，将响应的第一响应信号发送到整车控制器模型，整车控制器模型将第一响应信号进行调理后，发送到被控对象模型中，同时，低压管理单元模型接收到被控对象模型中相应的初始信号，由于低压管理单元模型与电池调度单元模型硬线直连，低压管理单元模型对初始信号进行响应，将响应的模拟信号及数字信号发送到电池调度单元模型中，经过电池调度模型调理后，发送到被控对象模型中，被控对象模型包括：电池模型、电机模型、车辆动力学模型、传动模型或环境模型，或者这些模型的组合，被控对象模型中的所有模型对接收到的信号进行响应，通过这些模型所设置的总线，将整车控制器需要的信号发送给整车控制器模型；将被控对象模型中的CAN信息发送到CAN通信模型，CAN通信模型中有虚拟的整车CAN收发器、BMU的CAN收发器、LMU的CAN收发器；

初始信号包括电池的单体电压、单体温度、内部风扇状态等信息，被发送到低压管理单元模型中；被控对象模型接收到整车控制器模型及电池控制器模型发送的信号，并对接收的信号进行响应，将响应后的信号最终反馈给整车控制器，在软件上实现了闭环测试。

本发明所提供的技术方案采用了硬件和软件的双重闭环测试，有效的解决了以下问题：

1. 避免现有技术中手工对整车控制器和电池控制器的引脚逐一测试的繁琐步骤，提供了人机操作页面（与上位机连接的输入设备和输出设备），很容易的完成测试控制器的功能，大大提高工作效率；

2. 解决了整车控制器和电池控制器在开发测试阶段，测试周期长，费用支出大，浪费整车厂的人力、物力的问题；

3. 解决单一控制器闭环测试时，无法完整测试真实控制器与虚拟控制器节点之间的通讯协调功能；

4. 有效地提高了整车控制器和电池控制器功能性测试的精确性。

而且，本发明利用上位机、整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜、整车控制器、电池控制器，通过硬件及软件进行闭环测试，在闭环测试系统中，可以有效的对真实控制器的控制策略进行校验，方便测试工程师将发现的策略漏洞及时反馈给策略工程师。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，其特征在于，包括上位机、集线器、整车控制器测试机柜、电池控制器测试机柜、整车控制器故障注入箱、电池控制器故障注入箱、整车控制器以及电池控制器，上位机包括上位机通信板卡；

整车控制器测试机柜包括：整车控制器测试机柜输入输出I/O板卡、整车控制器测试机柜综合板卡、整车控制器测试机柜控制器局域网络CAN总线接口板卡、整车控制器测试机柜主处理器以及整车控制器测试机柜通信板卡；

电池控制器测试机柜包括：电池控制器测试机柜I/O板卡、电池控制器测试机柜综合板卡、电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡、电池控制器测试机柜数模转换DAC板卡、电池控制器测试机柜主处理器以及电池控制器测试机柜通信板卡。

2.根据权利要求1所述新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，其特征在于，整车控制器测试机柜I/O板卡和电池控制器测试机柜I/O板卡为德斯拜思公司的DS653；整车控制器测试机柜综合板卡和电池控制器测试机柜综合板卡为NI公司的PCI6363；整车控制器测试机柜CAN总线接口板卡和电池控制器测试机柜CAN总线接口板卡为NI公司的PCI8513；电池控制器测试机柜DAC板卡为NI公司的PCI6713；整车控制器测试机柜主处理器和电池控制器测试机柜主处理器为NI公司的PCI8135；整车控制器测试机柜通信板卡、电池控制器测试机柜通信板卡以及上位机通信板卡为德斯拜思公司的DS911；集线器为德斯拜思公司的DS830；故障注入箱均为风丘公司的型号为Breakout Box-80PIN的故障注入箱；上位机包括德斯拜思公司的Controldesk软件。

3.根据权利要求1或2所述新能源汽车整车控制器和电池控制器联合测试系统，其特征在于，上位机包括：连接在一起的电池调度单元模型、低压管理单元模型、整车控制器模型、CAN通信模型和被控对象模型。