新能源控制器硬件在环测试系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种新能源控制器硬件在环测试系统。所述系统包括电气故障注入模块、电信号调理模块、PXI实时系统和模拟负载；其中，电气故障注入模块用于实现对被测控制器的故障注入，包括传感器故障注入单元和执行器故障注入单元，传感器故障注入单元和执行器故障注入单元分别与被测控制器连接；电信号调理模块通过系统资源接口分别与PXI实时系统和电气故障注入模块中的传感器故障注入单元连接，并通过系统资源接口与被测控制器连接；PXI实时系统用于模拟被测控制器的传感器信号，并采集被测控制器的控制信号；模拟负载与电气故障注入模块中的执行器故障注入单元连接。提高了测试系统的通用性，降低了设备开发及使用的难度。
【专利说明】新能源控制器硬件在环测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车控制技术，尤其涉及一种新能源控制器硬件在环测试系统。
【背景技术】
[0002]能源和环境与人类的生存和发展密切相关，当环境日益恶化和能源枯竭成为传统汽车发展的阻力时，新能源汽车的出现显得尤为重要，也成为未来汽车发展的必然趋势。新能源汽车是指采用除汽油、柴油等传统能源作为动力来源，或使用传统车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)、纯电动汽车(即Battery Electric Vehicle, BEV)、燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)、氢发动机汽车等。
[0003]硬件在环(硬件在环路，Hardware-1n-the-loop, HIL)测试系统是一种汽车控制器实验室测试装置，关注控制器的性能测试，解决了现有采用人工测控试验台线束复杂且不能重复使用的问题，减少了传统测试方法存在人员多、数据采集工作量大、操作复杂、测量误差大等的影响，能够跨省模拟、重现各种复杂的工况。在新能源控制器功能测试系统中，协助完成某些新能源汽车控制器的功能测试，这些控制器包括混合动力汽车整车控制器(Hybrid Energy Vehicle Control Unit, HCU)、电池管理系统(Battery ManagementSystem, BMS)、电机控制器(Motor Control Unit, MCU),完成故障模拟及诊断,数据性能标定及优化等测试功能。
[0004]现有技术中，针对混合动力汽车整车控制器测试系统，一般包括:小功率测试台架、电信号调理单元，其中，小功率测试台架包括:三相电机，直流电机、传感器及控制保护模块。当前有不少针对汽车电机控制器的测试装置，这种装置一般由上位机、测试台架、驱动电机和驱动电机控制器组成。电池管理系统一般采用分布式系统，子系统与主控制器通过CAN线相连，针对分布式电池管理系统的测试设备多采用:一台上位机和多台下位机，通过对动力电池组的特性进行模拟，主要采用CAN总线进行数据传递，有助于构建仿真系统下电池管理系统的测试、检验以及标定。
[0005]现有技术中，HIL测试平台大多针对一种或一类控制器进行测试，缺乏通用性，而针对整车控制器和电机控制器的测试设备大多需要电机的测试台架，对于信号级的HIL测试，这些电机测试台架并非必要环节，反而增加了设备开发及使用的难度。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种新能源控制器硬件在环测试系统，以提高测试系统的通用性，降低设备开发及使用的难度。
[0007]本实用新型实施例提供了一种新能源控制器硬件在环测试系统，所述系统包括电气故障注入模块、电信号调理模块、PXI实时系统和模拟负载；其中
[0008]电气故障注入模块，用于实现对被测控制器的故障注入，包括传感器故障注入单元和执行器故障注入单元，传感器故障注入单元和执行器故障注入单元分别与被测控制器连接，传感器故障注入单元用于控制传感器信号为开路、对地或电源短路，执行器故障注入单元用于向模拟负载输送控制信号；
[0009]电信号调理模块，通过系统资源接口分别与PXI实时系统和电气故障注入模块中的传感器故障注入单元连接，并通过系统资源接口与被测控制器连接，用于将PXI实时系统发出的传感器信号调理为被测控制器可以识别的信号，及将被测控制器的控制信号调理为PXI实时系统可以采集的信号；
[0010]PXI实时系统，用于模拟被测控制器的传感器信号，并采集被测控制器的控制信号;
[0011]模拟负载，与电气故障注入模块中的执行器故障注入单元连接，用于模拟被测控制器的负载。
[0012]进一步地，所述电气故障注入模块包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，其中，所述第一接线端子与所述第一继电器的常开触点连接，所述第一继电器的动触点与所述第二接线端子连接，所述第一接线端子与所述第二继电器的动触点连接，所述第二继电器的常开触点与所述第四继电器的动触点连接，所述第四继电器的常开触点与所述第三接线端子的KL30端及所述第四接线端子连接，所述第四继电器的常闭触点与所述第三继电器的动触点连接，所述第三继电器的常开触点与所述第三接线端子的KL31端及所述第四接线端子连接，所述第三继电器的常闭触点与所述第三接线端子的COM端连接，所述第三接线端子的KL30端和KL31端分别和所述第四接线端子连接；
[0013]所述模拟负载包括第一输入端、第二输入端、自恢复保险丝、位于自恢复保险丝两端的跳帽、第一接插件和第二接插件；其中，所述第一接插件和所述第二接插件均为6针的接插件，所述第一接插件和所述第二接插件的左三针和右三针分别相连，所述第一接插件的左端和所述第二接插件的右端相连；所述第一输入端和所述自恢复保险丝的一端连接，所述自恢复保险丝的另一端和所述第一接插件的右端连接；所述第二输入端和所述第二接插件的左端连接。
[0014]进一步地，所述电气故障注入模块包括CAN总线故障注入单元，所述CAN总线故障注入单元位于CGM模块内称为带CAN总线电气故障注入的CGM模块；所述带CAN总线电气故障注入的CGM模块包括:开路控制模块、对地短路控制模块、对电源短路控制模块、对公共端短路控制模块和终端电阻控制模块。
[0015]进一步地，所述电信号调理模块包括低速模拟输出单元、低速模拟输入单元、低速数字输出单元、低速数字输入单元、高速信号采集及发生器和高压产生单元。
[0016]进一步地，所述低速模拟输出单元包括第一输入端、第二输入端、参考端、运算放大器和第一输出端；其中，
[0017]所述第一输入端连接所述运算放大器的同相输入端，所述参考端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述第一输出端。
[0018]进一步地,所述低速模拟输入单兀包括第一输入端、第二输入端、第一分压模块、第二分压模块、过流保护电路、低频滤波电路和第一输出端；其中，
[0019]所述第一输入端连接所述第一分压模块的输入端，所述第一分压模块的输出端连接过流保护电路的同相输入端，所述第二输入端连接所述第二分压模块的输入端，所述第二分压模块的输出端连接所述过流保护电路的反相输入端，所述过流保护电路的输出端连接所述低频滤波电路的输入端，所述低频滤波电路的输出端连接所述第一输出端。
[0020]进一步地，所述低速数字输出单元包括第一输入端、第二输入端、第一参考端、第二参考端、第一切换模块、第二切换模块、第一输出端和第二输出端；其中，
[0021]所述第一输入端与所述第一切换模块的输入端连接，所述第一参考端分别与所述第一切换模块和所述第二切换模块的一参考端连接，所述第二参考端分别与所述第一切换模块和第二切换模块的另一参考端连接，所述第二输入端与所述第二切换模块的输入端连接，所述第一切换模块的输出端与所述第一输出端连接，所述第二切换模块的输出端与所述第二输出端连接。
[0022]进一步地，所述低速数字输入单元包括第一输入端、第二输入端、参考端选择模块、上拉/下拉选择模块、运算放大器、电压比较器和第一输出端；其中，
[0023]所述第一输入端与所述参考端选择模块的输入端连接，所述参考端选择模块的输出端与所述运算放大器连接，所述运算放大器的输出端与所述电压比较器的同相输入端连接，所述第二输入端与所述上拉/下拉选择模块的输入端连接，所述上拉/下拉选择模块的输出端与所述电压比较器的反相输入端连接，所述电压比较器的输出端和所述第一输出端连接。
[0024]进一步地，所述高速信号采集及发生器包括数模转换板卡、数字输入板卡、数字输出板卡和模数转换板卡；其中，
[0025]所述数模转换板卡包括数模转换器和电流转电压模块，其中，所述数模转换器的输出端与所述电流转电压模块的输入端连接；
[0026]所述数字输入板卡包括电压比较器；
[0027]所述数字输出板卡包括双电源传输接收器；
[0028]所述模数转换板卡包括三级巴特沃兹滤波模块、模数转换驱动模块和模数转换模块，其中，所述三级巴特沃兹滤波模块的输出端与所述模数转换驱动模块的输入端连接，所述模数转换驱动模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接。
[0029]进一步地，所述高压产生单元包括电压控制模块、电流控制模块、监控模块、高压产生模块、供电模块和第一输出端；其中，
[0030]所述电压控制模块与所述高压产生模块的电压控制端连接，所述电流控制模块与所述高压产生模块的电流控制端连接，所述监控模块与所述高压产生模块的监控端连接，所述供电模块与所述高压产生模块的电源端连接，所述高压产生模块的输出端与所述第一输出端连接。
[0031]本实用新型实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统，通过PXI实时系统产生被测控制器的传感器信号，该传感器信号通过电信号调理模块调理后，进入电气故障注入模块中的传感器故障注入单元，通过传感器故障注入单元实现对被测控制器的电气故障注入，被测控制器的控制信号经过电气故障注入模块中的执行器故障注入单元进入模拟负载，同时被测控制器的控制信号通过电信号调理模块调理后，进入PXI实时系统，完成PXI实时系统采集模拟负载的工作状态的过程，提高了测试系统的通用性，不再针对一种或一类控制器进行测试，而对每种控制器(整车控制器、电机控制器、电池管理系统)均可以进行测试，同时不再需要电机的测试台架，降低了设备开发及使用的难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本实用新型实施例一提供的一种新能源控制器硬件在环测试系统的示意图；
[0033]图2是本实用新型实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电气故障注入模块的示意图；
[0034]图3是本实用新型实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的模拟负载的不意图；
[0035]图4是现有技术中CGM在HIL测试设备中连线示意图；
[0036]图5是现有技术中CGM I旲块的不意图；
[0037]图6是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的示意图；
[0038]图7是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的四个接线端子的接口定义；
[0039]图8是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的组成图；
[0040]图9是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的控制示意图；
[0041]图10是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块中的终端电阻控制增加终端电阻的示意图；
[0042]图11是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统的CAN总线测试点和PXI CAN板卡的接线示意图；
[0043]图12本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速模拟输出单元的原理示意图；
[0044]图13本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速模拟输入单元的原理示意图；
[0045]图14本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速数字输出单元的原理示意图；
[0046]图15本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速数字输入单元的原理示意图；
[0047]图16本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的高速信号采集及发生器的原理示意图；
[0048]图17是现有技术中常用电机控制器的原理框图；
[0049]图18本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的高压产生单元的原理示意图。
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
[0051]实施例一
[0052]图1是本实用新型实施例一提供的一种新能源控制器硬件在环测试系统的示意图。如图1所示，本实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统包括电气故障注入模块110、电信号调理模块 120、PXI (PCI extens1ns for Instrumentat1n,面向仪器系统的PCI扩展)实时系统130和模拟负载140。
[0053]其中，电气故障注入模块110用于实现对被测控制器的故障注入。电气故障注入模块110包括传感器注入单元111和执行器故障注入单元112，传感器故障注入单元111和执行器故障注入单元112分别与被测控制器连接。传感器故障注入单元111用于控制传感器信号为开路、对地或电源短路，主要用于信号电流小于140mA的电气故障注入；执行器故障注入单兀112用于向模拟负载140输送控制信号,主要用于信号电流大于140mA小于8A的电气故障注入。
[0054]电信号调理模块120通过系统资源接口分别与PXI实时系统130和电气故障注入模块110中的传感器故障注入单元111连接，并通过系统资源接口与被测控制器连接，用于将PXI实时系统130发出的传感器信号调理为被测控制器可以识别的信号，及将被测控制器的控制信号调理为PXI实时系统130可以采集的信号。其中，所述系统资源接口是电信号调理模块120的一部分,用于引出电信号调理模块120的输入及输出，即电信号调理模块120的输入输出均通过所述系统资源接口引出。
[0055]PXI实时系统130用于模拟被测控制器的传感器信号，并采集被测控制器的控制信号。PXI是以PCI (Peripheral Component Interconnect,外设部件互联标准)及CompactPCI为基础再加上一些PXI特有的信号组合而成的一个架构。CompactPCI是一种基于标准PCI总线的小巧而坚固的高性能总线技术。
[0056]模拟负载140与电气故障注入模块110中的执行器故障注入单元112连接，用于模拟被测控制器的负载。
[0057]如图1所示，新能源控制器硬件在环测试系统的信号流向可分为两个通路:被测控制器输入信号，一般为传感器信号、开关信号等；被测控制器输出信号，一般为被测控制器的负载动作执行信号。
[0058]在控制器信号采集部分，通过实时系统模拟控制器的传感器信号，这些信号包括:电池管理系统的电流、电压信号，碰撞检测信号等；电机控制器的温度信号、旋变信号等；整车控制器的档位信号、踏板信号、真空泵信号等。电信号调理模块120将PXI实时系统130发出的信号调理为被测控制器可以识别的信号，从系统资源接口引出。接着，信号经过传感器故障注入单元111，传感器故障注入单元111可以通过命令控制传感器信号为开路、对地或电源短路，最后进入被测控制器，实现对被测控制器的电气故障注入，进行采集。
[0059]在控制器执行器控制部分，控制信号分为两个通路。一个通路经过执行器故障注入模块110中的执行器故障注入单元112，到模拟负载140，这些执行器信号包括继电器驱动信号，风扇水泵等控制信号。另一个通路经过系统资源接口到电信号调理模块120，经过电信号调理模块120调理后，进入PXI实时系统130，从而完成PXI实时系统130采集执行器的工作状态的过程。这里的执行器即指的模拟负载。
[0060]在使用该新能源控制器硬件在环测试系统时，需要在上位机上运行相关模型和试验管理软件对被测控制器进行测试。
[0061]本实施例的技术方案，通过PXI实时系统130产生被测控制器的传感器信号，该传感器信号通过电信号调理模块120调理后，进入电气故障注入模块110中的传感器故障注入单元112，通过传感器故障注入单元112实现对被测控制器的电气故障注入，被测控制器的控制信号经过电气故障注入模块110中的执行器故障注入单元112进入模拟负载140，同时被测控制器的控制信号通过电信号调理模块120调理后，进入PXI实时系统，完成PXI实时系统采集模拟负载的工作状态的过程，提高了测试系统的通用性，不再针对一种或一类控制器进行测试，而对每种控制器(整车控制器、电机控制器、电池管理系统)均可以进行测试，同时不再需要电机的测试台架，降低了设备开发及使用的难度。
[0062]在上述技术方案的基础上，图2是本实用新型实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电气故障注入模块的示意图，如图2所示，所述电气故障注入模块包括第一接线端子PU第二接线端子P2、第三接线端子P3、第四接线端子P4、第一继电器R1、第二继电器R2、第三继电器R3和第四继电器R4，其中，所述第一接线端子Pl与所述第一继电器Rl的常开触点连接，所述第一继电器Rl的动触点与所述第二接线端子P2连接，所述第一接线端子Pl与所述第二继电器R2的动触点连接，所述第二继电器R2的常开触点与所述第四继电器R4的动触点连接，所述第四继电器R4的常开触点与所述第三接线端子P3的KL30端及所述第四接线端子P4连接，所述第四继电器R4的常闭触点与所述第三继电器R3的动触点连接，所述第三继电器R3的常开触点与所述第三接线端子P3的KL31端及所述第四接线端子R4连接，所述第三继电器R3的常闭触点与所述第三接线端子P3的COM端连接，所述第三接线端子P3的KL30端和KL31端分别和所述第四接线端子P4连接。其中，第一接线端子Pl是电气故障注入的输入，第二接线端子P2是电气故障注入的输出，第三接线端子P3和第四接线端子P4是信号的短路源及通讯信号的接线端子。可以通过切换继电器实现对不同信号的电气故障注入。例如:将第一继电器Rl断开，则将第一接线端子Pl和第二接线端子P2之间的信号线断开，实现了开路故障；当第二继电器R2和第四继电器R4处于常开触点，第三继电器R3处于常闭触点时，则可实现对KL31端的短路故障。
[0063]在上述技术方案的基础上，图3是本实用新型实施例提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的模拟负载的示意图，如图3所示，所述模拟负载包括第一输入端I1、第二输入端12、自恢复保险丝Fl、位于自恢复保险丝两端的跳帽Jl和J2、第一接插件TLl和第二接插件TL2 ;其中，第一接插件TLl和第二接插件TL2均为6针的接插件，第一接插件TLl和第二接插件TL2的左三针和右三针分别相连，第一接插件TLl的左端和第二接插件TL2的右端相连；第一输入端Il和自恢复保险丝Fl的一端连接，自恢复保险丝Fl的另一端和第一接插件TLl的右端连接；第二输入端12和第二接插件TL2的左端连接。通过自恢复保险丝Fl可以对被测控制器的执行器信号进行过流保护，一般选择8A或6A，在跳帽Jl和J2之间可以加跳线，从而将自恢复保险丝Fl跳过。在测试新能源控制器时，所有控制器的负载都可以通过电阻或电阻与电感的串并联来模拟，这些负载包括:电池管理系统的设备充电继电器、预充电直流接触器、动力总线直流正/负接触器，整车控制器的冷却风扇继电器、真空泵继电器、压缩机控制器继电器，电机控制器的低压电源继电器等等。只要在第一接插件TLl和第二接插件TL2之间并联和/或串联不同阻值的负载，通过串并联便可实现最佳阻值负载的模拟。例如图3所示的电阻Rl、R2和电感LI的连接方式。
[0064]实施例二
[0065]在现有汽车HIL测试设备中，CAN网络的故障注入是必不可少的。图4是现有技术中 CGM(CAN 网关模块，简称 CGM,即 Controller Area Network Gateway Module,控制器局域网网关模块)在HIL测试设备中连线示意图。图5是现有技术中CGM模块的示意图，如图5所示，所述CGM模块包括测试接口、CAN总线输入端和CAN总线输出端，该CGM模块置于设备测试接口 0BD、DB9附近，作用是缩短CAN总线到测试接口的距离。如图4所示，在HIL测试设备中，由总线经由CGM的CAN总线要经过故障注入到被测控制器，这样，原本用来缩短总线到被测控制器距离的CGM就不能起到预期作用。所以，由此组成的网络与实车网络偏离更大，甚至会出现致命的网络错误帧。
[0066]为了解决上述问题，实施例二提供了一种新能源控制器硬件在环测试系统，在实施例一的技术方案的基础上，所述电气故障注入模块包括CAN总线故障注入单元，所述CAN总线故障注入单元位于CGM模块内称为带CAN总线电气故障注入的CGM模块。图6是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的示意图，如图6所示，所述带CAN总线电气故障注入的CGM模块包括四个接线端子P1、P2、P3和P4和CAN总线电气故障注入单元。图7是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的四个接线端子的接口定义。
[0067]图8是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的组成图。如图8所示，所述带CAN总线电气故障注入的CGM模块包括:开路控制模块、对地短路控制模块、对电源短路控制模块、对公共端短路控制模块和终端电阻控制模块，分别实现开路控制、对地短路控制、对电源短路控制、对公共端短路控制及终端电阻控制。图9是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块的控制示意图。如图9所示，以单片机为核心通过通讯接口接收上位机发送的指令；通过地址拨码对每个控制模块进行地址设置，以便对相应地址的控制模块进行寻址；每个控制模块均由继电器逻辑阵列组成，实现对CAN总线的故障注入和终端电阻的匹配。图10是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的带CAN总线电气故障注入的CGM模块中的终端电阻控制增加终端电阻的示意图，如图10所示，CAN线通过继电器与终端电阻连接。图11是本实用新型实施例二提供的新能源控制器硬件在环测试系统的CAN总线测试点和PXI CAN板卡的接线示意图。如图11所示，可根据整车网络的实际情况连接Tl到T6留个端子，实现不同的网络拓扑。例如，控制器1、控制器2和控制器3处于同一网络中，且本网络的终端电阻处于控制器I和控制器2上，那么，需要将端子Tl和T5连接在一起，T6和T3连接在一起，T4和T2不连接，这样保证终端电阻处于网络的最两端。如果三个控制器处于同一网络中，但属于星型连接，那么，需要将Tl、T3、T5连接到一起，T2、T4、T6不连接。当三个控制器分别处于不同网络时，这些端子不需要连接，根据实际需要配置相应的终端电阻即可。
[0068]本实施例通过带CAN总线电气故障注入的CGM模块，即CAN总线故障注入单元位于CGM模块内，不再通过总线连接故障注入到被测控制器，而直接通过带CAN总线电气故障注入的CGM模块与被测控制器连接即可，实现了缩短总线到被测控制器的距离。
[0069]实施例三
[0070]实施例三提供了一种新能源控制器硬件在环测试系统，在实施例一的技术方案的基础上，所述电信号调理模块包括低速模拟输出单元、低速模拟输入单元、低速数字输出单元、低速数字输入单元、高速信号采集及发生器和高压产生单元。其中，各个单元独立设置，不存在连接关系。
[0071]图12本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速模拟输出单元的原理示意图。如图12所示，所述低速模拟输出单元包括第一输入端I1、第二输入端12、参考端Re、运算放大器Ul和第一输出端01 ;其中，第一输入端Il连接运算放大器Ul的同相输入端，参考端Re连接运算放大器Ul的反相输入端，第二输入端12接地，运算放大器Ul的输出端连接第一输出端II。低速模拟输出单元用来仿真传感器信号，PXI实时系统产生的模拟信号通过低速模拟输出单元的运算放大器Ul引入外部参考端。
[0072]图13本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速模拟输入单元的原理示意图。如图13所示，所述低速模拟输入单元包括第一输入端I1、第二输入端12、第一分压模块、第二分压模块、过流保护电路U2、低频滤波电路U3和第一输出端01 ;其中，第一输入端Il连接所述第一分压模块的输入端，所述第一分压模块的输出端连接过流保护电路U2的同相输入端，第二输入端12连接所述第二分压模块的输入端，所述第二分压模块的输出端连接过流保护电路U2的反相输入端，过流保护电路U2的输出端连接低频滤波电路U3的输入端，低频滤波电路U3的输出端连接第一输出端
01。PXI实时系统产生的模拟信号先经过第一分压模块和第二分压模块，进入过流保护电路U2实现过流保护等功能，再经低频滤波电路U3实现低频滤波的功能。
[0073]图14本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速数字输出单元的原理示意图。如图14所示，所述低速数字输出单元包括第一输入端11、第二输入端12、第一参考端Rel、第二参考端Re2、第一切换模块Ml、第二切换模块M2、第一输出端01和第二输出端02 ;其中，第一输入端Il与第一切换模块Ml的输入端连接，第一参考端Rel分别与第一切换模块Ml和第二切换模块M2的一参考端连接，第二参考端Re2分别与第一切换模块Ml和第二切换模块M2的另一参考端连接，第二输入端12与第二切换模块M2的输入端连接，第一切换模块Ml的输出端与第一输出端01连接，第二切换模块M2的输出端与第二输出端02连接。PXI实时系统产生的TTL电平通过该低速数字输出单元转换为被测控制器可以识别的数字类型信号，特别是一些开关量信号。可以通过第一切换模块Ml或第二切换模块M2来选择输出来自第一参考端Rel还是第二参考端Re2。
[0074]图15本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的低速数字输入单元的原理示意图。如图15所示，所述低速数字输入单元包括第一输入端I1、第二输入端12、参考端选择模块M3、上拉/下拉选择模块M4、运算放大器U4、电压比较器U5和第一输出端01 ;其中，第一输入端Il与参考端选择模块M3的输入端连接，参考端选择模块M3的输出端与运算放大器U4连接，运算放大器U4的输出端与电压比较器U5的同相输入端连接，第二输入端12与上拉/下拉选择模块M4的输入端连接，上拉/下拉选择模块M4的输出端与电压比较器U5的反相输入端连接，电压比较器U5的输出端和第一输出端01连接。参考端选择模块M3由跳线组成，可以通过该参考端选择模块M3选择被采集量的参考电平，运算放大器U4可以设置参考电平的倍数，上拉/下拉选择模块M4也由跳线组成，通过上拉/下拉选择模块M4可以选择将输入的信号上拉到参考电源还是下拉到接地。
[0075]图16本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的高速信号采集及发生器的原理示意图。如图16所示，所述高速信号采集及发生器包括数模转换板卡DAC、数字输入板卡D1、数字输出板卡DO和模数转换板卡ADC ;其中，数模转换板卡DAC包括数模转换器U6和电流转电压模块U7，其中，数模转换器U6的输出端与电流转电压模块U7的输入端连接；数字输入板卡DI包括电压比较器U8 ;数字输出板卡DO包括双电源传输接收器U9 ;模数转换板卡ADC包括三级巴特沃兹滤波模块U10、模数转换驱动模块Ull和模数转换模块U12，其中，三级巴特沃兹滤波模块UlO的输出端与模数转换驱动模块Ull的输入端连接，模数转换驱动模块Ull的输出端与模数转换模块U12的输入端连接。其中，数模转换板卡DAC中的数模转换器U6是12位电流型的DAC转换器，电流转电压模块U7是由LT1214组成的；数字输入板卡DI中的电压比较器U8是高精度电压比较器，数字输入板卡DI还包括电压比较器U8的外围芯片；数字输出板卡DO还包括双电源传输接收器U9的外围芯片；模数转换板卡ADC中的模数转换驱动模块Ull是12位的ADC转换驱动模块。数模转换板卡即高速DAC可以用来模拟电机控制器的旋变信号，模数转换板卡即高速ADC除了可以做普通模拟信号量的采集外，还可以用来采集电机控制器的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)桥驱动信号。图17是现有技术中常用电机控制器的原理框图。电机控制器在进行HIL测试时，不会将高压部分引入测试设备，也就是会将IGBT模块拆除，而测试设备采集IGBT的驱动信号，当IGBT驱动模块采用隔离电源时，使用现有技术中的HIL测试设备时PWM输入信号无法正常采集IGBT桥驱动信号。而使用本实施例中的模数转换板卡即高速ADC便可以直接采集IGBT桥驱动信号。
[0076]图18本实用新型实施例三提供的新能源控制器硬件在环测试系统中的电信号调理模块的高压产生单元的原理示意图。如图18所示，所述高压产生单元包括电压控制模块、电流控制模块、监控模块、高压产生模块、供电模块和第一输出端；其中，所述电压控制模块与所述高压产生模块的电压控制端连接，所述电流控制模块与所述高压产生模块的电流控制端连接，所述监控模块与所述高压产生模块的监控端连接，所述供电模块与所述高压产生模块的电源端连接，所述高压产生模块的输出端与所述第一输出端连接。高压产生单元用于模拟电池管理系统的电池电压，由两路模拟输出即电压控制模块和电流控制模块控制输出高压的压值和电流保护上限，由一路模拟输入即监控模块采集输出高压的电流，当输出高压的电流大于输出保护上限时，输出断开，起到保护作用。车载蓄电池的模拟也采用图18所示的形式。
[0077]本实施例详细介绍了电信号调理模块的各个单元，即低速模拟输出单元、低速模拟输入单元、低速数字输出单元、低速数字输入单元、高速信号采集及发生器和高压产生单元，通过电信号调理模块的各个单元，实现了将信号调理为低速模拟输出信号、低速模拟输入信号、低速数字输出信号、低速数字输入信号、高速信号的采集及发生和高压信号的产生，并可以通过高速信号采集及发生器中的模数转换板卡采集电机控制器的IGBT桥驱动信号。
[0078]值得注意的是，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员可以理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1.一种新能源控制器硬件在环测试系统，其特征在于，所述系统包括电气故障注入模块、电信号调理模块、PXI实时系统和模拟负载；其中， 电气故障注入模块，用于实现对被测控制器的故障注入，包括传感器故障注入单元和执行器故障注入单元，传感器故障注入单元和执行器故障注入单元分别与被测控制器连接，传感器故障注入单元用于控制传感器信号为开路、对地或电源短路，执行器故障注入单兀用于向模拟负载输送控制信号； 电信号调理模块，通过系统资源接口分别与PXI实时系统和电气故障注入模块中的传感器故障注入单元连接，并通过系统资源接口与被测控制器连接，用于将PXI实时系统发出的传感器信号调理为被测控制器可以识别的信号，及将被测控制器的控制信号调理为PXI实时系统可以采集的信号； PXI实时系统，用于模拟被测控制器的传感器信号，并采集被测控制器的控制信号； 模拟负载，与电气故障注入模块中的执行器故障注入单元连接，用于模拟被测控制器的负载。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电气故障注入模块包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，其中，所述第一接线端子与所述第一继电器的常开触点连接，所述第一继电器的动触点与所述第二接线端子连接，所述第一接线端子与所述第二继电器的动触点连接，所述第二继电器的常开触点与所述第四继电器的动触点连接，所述第四继电器的常开触点与所述第三接线端子的KL30端及所述第四接线端子连接，所述第四继电器的常闭触点与所述第三继电器的动触点连接，所述第三继电器的常开触点与所述第三接线端子的KL31端及所述第四接线端子连接，所述第三继电器的常闭触点与所述第三接线端子的COM端连接，所述第三接线端子的KL30端和KL31端分别和所述第四接线端子连接； 所述模拟负载包括第一输入端、第二输入端、自恢复保险丝、位于自恢复保险丝两端的跳帽、第一接插件和第二接插件；其中，所述第一接插件和所述第二接插件均为6针的接插件，所述第一接插件和所述第二接插件的左三针和右三针分别相连，所述第一接插件的左端和所述第二接插件的右端相连；所述第一输入端和所述自恢复保险丝的一端连接，所述自恢复保险丝的另一端和所述第一接插件的右端连接；所述第二输入端和所述第二接插件的左端连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电气故障注入模块包括CAN总线故障注入单元，所述CAN总线故障注入单元位于CGM模块内称为带CAN总线电气故障注入的CGM模块；所述带CAN总线电气故障注入的CGM模块包括:开路控制模块、对地短路控制模块、对电源短路控制模块、对公共端短路控制模块和终端电阻控制模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电信号调理模块包括低速模拟输出单元、低速模拟输入单元、低速数字输出单元、低速数字输入单元、高速信号采集及发生器和高压产生单元。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述低速模拟输出单元包括第一输入端、第二输入端、参考端、运算放大器和第一输出端；其中， 所述第一输入端连接所述运算放大器的同相输入端，所述参考端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述第一输出端。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述低速模拟输入单元包括第一输入端、第二输入端、第一分压模块、第二分压模块、过流保护电路、低频滤波电路和第一输出端；其中， 所述第一输入端连接所述第一分压模块的输入端，所述第一分压模块的输出端连接过流保护电路的同相输入端，所述第二输入端连接所述第二分压模块的输入端，所述第二分压模块的输出端连接所述过流保护电路的反相输入端，所述过流保护电路的输出端连接所述低频滤波电路的输入端，所述低频滤波电路的输出端连接所述第一输出端。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述低速数字输出单元包括第一输入端、第二输入端、第一参考端、第二参考端、第一切换模块、第二切换模块、第一输出端和第二输出端；其中， 所述第一输入端与所述第一切换模块的输入端连接，所述第一参考端分别与所述第一切换模块和所述第二切换模块的一参考端连接，所述第二参考端分别与所述第一切换模块和第二切换模块的另一参考端连接，所述第二输入端与所述第二切换模块的输入端连接，所述第一切换模块的输出端与所述第一输出端连接，所述第二切换模块的输出端与所述第二输出端连接。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述低速数字输入单元包括第一输入端、第二输入端、参考端选择模块、上拉/下拉选择模块、运算放大器、电压比较器和第一输出端；其中， 所述第一输入端与所述参考端选择模块的输入端连接，所述参考端选择模块的输出端与所述运算放大器连接，所述运算放大器的输出端与所述电压比较器的同相输入端连接，所述第二输入端与所述上拉/下拉选择模块的输入端连接，所述上拉/下拉选择模块的输出端与所述电压比较器的反相输入端连接，所述电压比较器的输出端和所述第一输出端连接。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高速信号采集及发生器包括数模转换板卡、数字输入板卡、数字输出板卡和模数转换板卡；其中， 所述数模转换板卡包括数模转换器和电流转电压模块，其中，所述数模转换器的输出端与所述电流转电压模块的输入端连接； 所述数字输入板卡包括电压比较器； 所述数字输出板卡包括双电源传输接收器； 所述模数转换板卡包括三级巴特沃兹滤波模块、模数转换驱动模块和模数转换模块，其中，所述三级巴特沃兹滤波模块的输出端与所述模数转换驱动模块的输入端连接，所述模数转换驱动模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接。
10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高压产生单元包括电压控制模块、电流控制模块、监控模块、高压产生模块、供电模块和第一输出端；其中， 所述电压控制模块与所述高压产生模块的电压控制端连接，所述电流控制模块与所述高压产生模块的电流控制端连接，所述监控模块与所述高压产生模块的监控端连接，所述供电模块与所述高压产生模块的电源端连接，所述高压产生模块的输出端与所述第一输出端连接。
【文档编号】G05B23/02GK203965936SQ201420403336
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】王子龙, 赵军, 王永庭, 张言方 申请人:北京经纬恒润科技有限公司