基于硬件在环的电动汽车整车控制器功能测试方法研究(4)

本章首先简单介绍了整车控制器以及硬件在环系统，提出了硬件在环系统的生命周期模型，规范硬件在环系统的搭建、使用和维护过程。提出了底层接口自动化测试的方法，并给出了利用Python语言实现的过程。

2.1 电动汽车整车控制器

2.1.1 整车控制器功能

图2-1 为电动汽车的驱动系统结构，包括整车控制器、电机、能量源以及其他的车辆附属设备[27]。电机控制器负责电机的驱动控制，电池管理系统

BMS(Battery Management System)负责电池系统的管理[28]。电池管理系统、电机控制器、整车控制器等通过CAN网络连接。

图2-1 电动汽车驱动系统

整车控制器是电动汽车的大脑，主要包括：上电流程管理、断电流程管理、汽车驱动控制、制动能量回馈控制、充电管理等功能[9]，具体如下：

上电流程管理：根据司机的操作，检查DC/DC继电器、低压继电器、

高压断路器、预充电继电器等是否存在故障，完成低压附件以及电机上

电，保证安全。

断电流程管理：司机断掉钥匙开关后，依次给低压附件、电机等部件断

电，同时保存故障信息。

汽车驱动控制：根据司机的驾驶需求、车辆运行状态、道路及环境状况，

经过程序计算，向电机控制器发出指令，满足驾驶工况要求。

制动能量回馈控制：根据制动踏板和加速踏板的开度、车辆行驶状态、

蓄电池状态，计算制动力矩并发送给电机。

故障诊断及保护：连续监控整车电控系统，进行诊断，并及时启动相应

的安全保护处理，例如不太严重的故障可以启动“跛行回家”；故障码

的存储和回调，通过故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。

充电管理：监控电池状态，进行充电保护等。

2.1.2 整车控制器硬件特征与软件功能

整车控制器的使用环境十分恶劣，其是否正常工作直接影响到车辆的安全性，因此整车控制器的硬件设计必须满足高要求、高可靠性，硬件参数如下：

工作环境温度：-40～100℃；

工作电压范围：DC6V～DC36V；

提供两路+5V输出（传感器供电）；

提供制动压力传感器、加速踏板传感器等模拟信号输入；

提供模式开关、巡航开关、空档开关、档位开关、刹车开关、空调开关、

诊断请求等开关信号输入；

检测钥匙信号，进行系统的上电和掉电管理；

提供车速传感器脉冲信号接入；

所有的传感器都具有故障紧急状态；

提供电源反接保护；

电源的浪涌，过压保护；

ESD保护（防静电）；

功率器件过压，过流，过温保护；

对地，对电源短接和开路保护及诊断；

课题组基于德国英飞凌公司XC2000系列高性能MCU(Micro Controller Unit)开发出了电动汽车整车控制器硬件，硬件在设计过程中以通用化、模块化为原则，硬件功能如图2-2所示。整车控制器的硬件经检验满足如下行业标准：ISO

11452-2辐射抗扰度、GB/T 19951静电放电和QC/T 413-2002汽车电气设备技术标准。

图2-2 硬件平台功能框图

不同的车型配置的差异导致整车控制器功能需求会有所不同，此外配置参数也不尽相同，这无疑增加了软件开发的难度。软件开发过中采用了分层分模块设计，如图2-3所示。同时采用数据词典、模块词典的来规划每一个构件，方便了开发与维护。件构架各层之间和模块之间的接口变量的定义采用标准的变量规则定义，相互之间的变量交互机制采用消息体方案。 应用层软件上电上电车辆驱动车辆驱动

底层软件断电断电跛行跛行

CANCANADADXC 2000 MCUDIDIDODO

图2-3 软件模块结构示意图