1. 概述
VCU-HIL系统描述
VCU HIL系统用于电动汽车中VCU控制功能的测试。VCU HIL系统实时运行整车模型,并通过接口板卡连接VCU控制器,模拟VCU在不同工况下的工作环境,实现VCU控制算法验证和故障诊断测试。
VCU-HIL系统功能
• VCU控制算法验证
• 故障注入功能
• 实现自动化测试
• 人机交互界面操作方便、便捷
• 整车CAN网络测试
• 实现高速实时运算
• 整车精确建模
• 模块化搭建
2. 系统方案设计
系统搭建使用PXI系统技术,PXI系统由三个基本部分组
成——机箱、控制器、驾驶模拟器和其他板卡模块
• PXI机箱
• 控制器
• 驾驶模拟器
• 其他板卡模块
系统由硬件平台和软件平台组成
• 硬件部分以PXI设备为主,采用模块化的设计理念,方便后期的升级与维护。
• 软件部分采用通用化、平台化的设计理念,提供简单、开放的二次开发环境,灵活的设备配置方式,控制硬件、模型的详细执行参数。
3. 系统硬件
机柜系统设计
NI实时控制系统
能够仿真各种工况,可实现 VCU 控制器的功能测试;
具有故障注入功能,可实现对 VCU 控制器的故障诊断测试;
具有 CAN 通讯仿真功能,可实现 VCU 控制器的通讯测试;
可基于图形化操作软件,实现手动测试、自动测试、故障诊断测试等功能
驾驶模拟器:
• 主体配置包括模拟座舱、基座、方向盘、油门踏板、换挡器、显示器和计算机。
• 驾驶模拟舱用来人工模拟驾驶过程,驾驶舱内包括离合器踏板、油门踏板、制动踏板、换挡手柄等机构。驾驶模拟舱能够模拟方向盘回正力,制动、踏板设计逼近真实车辆;能够交互油门(0-100%)、制动(0-100%)、档位和方向盘 (±100%)信号,提供CAN总线通讯接口。
• 可产生大20Nm的峰值转向力矩,保持力矩大于15Nm;
• 配置高性能计算机: i7-9700K RTX2060super 16G 1TB SSD。
• 显示器(弧形投影显示方案):玩家国度ROG XG49VQ 49英寸(1800R曲面) 32:9 144Hz显示器(驾驶模拟器场景显示)+三星 (SAMSUNG) 26.9英寸 16:9显示器(仿真管理及数据监测)。
4. 系统软件
上位机管理软件VeriStand
• 能够从 AMESim、Matlab/Simulink 等建模环境中快速导入控制算法和仿真模型;
• VeriStand支持将模型下载到 LabVIEW RT、 VxWorks
自动化测试软件TestStand
• 序列开发环境
整车环境仿真模型
• 整车环境仿真模型包含车辆纵向动力学模型、驾驶员模型、 虚拟控制器模型、IO模型等;
• 整车环境仿真模型基于MATLAB/Simulink开发,能实现模型 模块化、参数化设置;
• 支持二次开发,用户能够使用自定义模块替换原投标模型中 的标准模块;
• 满足新能源硬件在环测试系统实时性要求,整个仿真模型运行于实时系统;
• 车辆参数、环境参数突变时能够保持系统仿真稳定;
驾驶员模型
驾驶员模型实现手动和自动两种驾驶模式:
• 在手动驾驶模式下,通过监控界面设定加速踏板或制动踏板 的开度。
• 在自动驾驶模式下,可在监控界面设定目标车速或选择试验 工况,自动驾驶模块根据实际车速和目标车速的偏差实时调 整加速踏板和自动踏板的开度。
道路及环境模型
• 道路环境模型模拟海拔高度、环境温度、风速、空气密度和道路状态等,以满足不同环境下的仿真需要。 通过模拟不同的车辆运行工况,进行 VCU 在各工况下的功能测试。
虚拟控制器模型
• 除了整车控制器VCU,模拟其它所需控制器MCU的必要通讯信号和IO信号,以便和真实控制器VCU无缝连接、从而完成待测功能的验证。此外,还完成整车高压上电和下电过程控制、响应来自整车控制器的扭矩、转速请求等功能