基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法

摘要

一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统，包括HIL硬件平台与控制器系统台架，控制器系统台架包括控制器ECU及与其连接的仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、离合踏板、电源、制动开关、离合开关、模拟车速电机、直流电机、霍尔传感器、位置传感器连接，控制器ECU与HIL硬件平台连接，霍尔传感器固定在模拟车速电机转轴磁铁的上方用于测量模拟车速电机的转速代替实际车速；位置传感器用于检测节气门位置信息，并将信号传递给控制器ECU；控制器ECU用于接受方向盘上的巡航控制开关、霍尔传感器、位置传感器的信号，并输出控制信号驱动直流电机对节气门开度进行调节。本设计不仅测试精度高，而且测试自动化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法，主要适用于提高测试精度、提高测试自动化程度。

背景技术

随着汽车工业的发展，客户对于车辆舒适度和安全性的追求越来越高，电子电器的发展在汽车中的占比越来越高，相应的出现电器故障问题的比例也越来越高，定速巡航控制系统是目前已经成为智能交通研究方向之一，定速巡航的控制系统性能需要经过检验和验证，传统的测试方法利用万用表、信号发生器、示波器等进行测试，可以测量一些功能单一的控制系统，但是无法精准保证复杂控制系统的检测和验证。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的测试精度低、测试自动化程度低的缺陷与问题，提供一种测试精度高、测试自动化程度高的基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统，包括HIL硬件平台与控制器系统台架，所述控制器系统台架包括控制器ECU及与其连接的仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、离合踏板、电源、制动开关、离合开关、模拟车速电机、直流电机、霍尔传感器、位置传感器连接，所述控制器ECU与HIL硬件平台连接，所述HIL硬件平台上搭建有发动机模型、车辆底盘模型和车辆动力学模型；

所述霍尔传感器固定在模拟车速电机转轴磁铁的上方，用于测量模拟车速电机的转速代替实际车速；

所述位置传感器，用于检测节气门位置信息，并将信号传递给控制器ECU；

所述控制器ECU，用于接受方向盘上的巡航控制开关、霍尔传感器、位置传感器的信号，并输出控制信号驱动直流电机对节气门开度进行调节。

所述直流电机与控制臂连接，控制臂通过拉索与节气门连接，所述直流电机与控制臂之间连接有电磁离合器，所述控制臂上安装有位置传感器。

所述位置传感器是由滑动变电阻器构成的电位计，用于检测控制臂的转动位置，并将信号传递给控制器ECU。

所述电磁离合器，用于进行巡航控制时接合，以及巡航控制行驶阶段控制臂或者霍尔传感器故障时分离。

一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

先对测试系统进行初始化，然后判断恢复键是否按下，若按下则按照原先储存的目标车速巡航，若没有按下恢复键，则开始判断设置键是否按下，当设置键按下，且此时采样车速在40km/h～100km/h范围内，则进入循环执行的主体部分，若没有加速键或者减速键按下，则将采样车速设定为目标车速，若有加速信号或者减速信号输入，则将修改后的车速设定为目标车速，在确定目标车速后，采用模糊PID方法控制实际车速，若有取消信号或者制动信号输入，则结束巡航控制程序。

在模糊PID控制过程中，先根据实际车速与目标车速的偏差和偏差变化率的大小查模糊控制表，从而得到各参数的修正值，再将修正后的参数代入算法得出节气门的变化量，然后驱动直流电机使节气门开度发生变化。

所述霍尔传感器根据模拟车速电机转速的不同，输出脉冲信号至控制器ECU，控制器ECU采用捕获单元对脉冲宽度进行捕获，用事件管理器通用定时器对脉冲信号进行计数，从而得出模拟车速电机的转速，即实际车速。

所述捕获单元可捕获上升沿、下降沿和上升下降沿，控制器ECU对输入脉冲的上升沿进行捕获，并采用中断方式读取捕获值，将读取到的脉冲数进行计算得到实际车速。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法中，HIL硬件平台与控制器系统台架组成定速巡航测试系统，并通过改变直流电机中电流方向来改变节气门开度，采用模拟车速电机的转速代替车速，上述设计将实车道路测试转化为实验室测试，不仅解决了定速巡航在实车道路测试人工测试精度不高的问题，而且加大了定速巡航的自动化测试程度。因此，本发明测试精度高、测试自动化程度高。

2、本发明一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法中，直流电机与控制臂连接，控制臂通过拉索与节气门连接，直流电机与控制臂之间连接有电磁离合器，控制臂上安装有位置传感器，位置传感器是由滑动变电阻器构成的电位计，用于检测控制臂的转动位置，不仅降低了成本，而且保证了检测准确度；电磁离合器用于进行巡航控制时接合，以及巡航控制行驶阶段控制臂或者霍尔传感器故障时分离，使得可靠性高。因此，本发明成本低、检测准确度高、可靠性高。

3、本发明一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统及其测试方法，在确定目标车速后，采用模糊PID方法控制实际车速，使得系统稳定性好、操纵性好；控制器ECU采用捕获单元对脉冲宽度进行捕获，用事件管理器通用定时器对脉冲信号进行计数，从而得出模拟车速电机的转速，使得得到的车速准确度高。因此，本发明稳定性好、操纵性好、准确度高。

附图说明

图1是本发明中基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统的结构示意图。

图2是本发明中控制器系统台架的结构示意图。

图3是本发明中HIL仿真平台的结构示意图。

图4是本发明中定速巡航原理图。

图5是本发明中基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统的测试方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图5，一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统，包括HIL硬件平台与控制器系统台架，所述控制器系统台架包括控制器ECU及与其连接的仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、离合踏板、电源、制动开关、离合开关、模拟车速电机、直流电机、霍尔传感器、位置传感器连接，所述控制器ECU与HIL硬件平台连接，所述HIL硬件平台上搭建有发动机模型、车辆底盘模型和车辆动力学模型；

所述霍尔传感器固定在模拟车速电机转轴磁铁的上方，用于测量模拟车速电机的转速代替实际车速；

所述位置传感器，用于检测节气门位置信息，并将信号传递给控制器ECU；

所述控制器ECU，用于接受方向盘上的巡航控制开关、霍尔传感器、位置传感器的信号，并输出控制信号驱动直流电机对节气门开度进行调节。

所述直流电机与控制臂连接，控制臂通过拉索与节气门连接，所述直流电机与控制臂之间连接有电磁离合器，所述控制臂上安装有位置传感器。

所述位置传感器是由滑动变电阻器构成的电位计，用于检测控制臂的转动位置，并将信号传递给控制器ECU。

所述电磁离合器，用于进行巡航控制时接合，以及巡航控制行驶阶段控制臂或者霍尔传感器故障时分离。

一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

先对测试系统进行初始化，然后判断恢复键是否按下，若按下则按照原先储存的目标车速巡航，若没有按下恢复键，则开始判断设置键是否按下，当设置键按下，且此时采样车速在40km/h～100km/h范围内，则进入循环执行的主体部分，若没有加速键或者减速键按下，则将采样车速设定为目标车速，若有加速信号或者减速信号输入，则将修改后的车速设定为目标车速，在确定目标车速后，采用模糊PID方法控制实际车速，若有取消信号或者制动信号输入，则结束巡航控制程序。

在模糊PID控制过程中，先根据实际车速与目标车速的偏差和偏差变化率的大小查模糊控制表，从而得到各参数的修正值，再将修正后的参数代入算法得出节气门的变化量，然后驱动直流电机使节气门开度发生变化。

所述霍尔传感器根据模拟车速电机转速的不同，输出脉冲信号至控制器ECU，控制器ECU采用捕获单元对脉冲宽度进行捕获，用事件管理器通用定时器对脉冲信号进行计数，从而得出模拟车速电机的转速，即实际车速。

所述捕获单元可捕获上升沿、下降沿和上升下降沿，控制器ECU对输入脉冲的上升沿进行捕获，并采用中断方式读取捕获值，将读取到的脉冲数进行计算得到实际车速。

本发明的原理说明如下：

首先，在HIL硬件平台上搭建发动机模型、车辆底盘模型、车辆动力学仿真模型代替实车的发动机、底盘和运动模型，与台架中的控制系统实物组成一个半实物的定速巡航测试系统；其次，在控制系统台架上将仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、离合踏板、电源、制动开关、离合开关、模拟车速电机、直流电机、霍尔传感器、位置传感器、线束连接起来；最后，在HIL系统模拟车速信号、节气门开度信号采集和输出，从而判断实际车速加速到预设车速的时间、加速步长、以及节气门开度信号是输入输出。

通过计算和对仿真系统的不断调试，得到一组初始参数(车速变化时间、车速预设数值、加减速步长)，系统仿真过程中，控制系统通过对模糊规则的结果处理、运算，完成对各个参数的修正，从实际车速变化到给定巡航车速的情况，采用与固定参数控制方式相对比的形式进行仿真，将仿真车速按照每个步长去增加，判断实际车速与目标车速的对比。

HIL硬件平台与控制器系统台架信号传递是通过信号通道，控制器系统台架将继电器反馈信息通过信号通道采集输入至HIL硬件平台上，通过仿真平台信号的采集和输入输出很好的弥补了定速巡航在实车道路测试人工测试精度，从而判断ECU与制动控制模块、加速控制模块、车速传感器以及仪表连接相的匹配。

定速巡航原理：在巡航控制系统中，电子控制器可以根据行驶阻力的变化自动调节发动机节气门的开度，使行驶车速保持恒定；定速巡航控制模块中的控制器有两个输入信号，一个是按驾驶员要求选定的设定车速信号，另一个是汽车的实际车速的反馈信号；电子控制器检测这两个输入信号之间的误差后，产生一个送至节气门执行器的节气门控制信号；节气门执行器根据接收的控制信号调节发动机节气门开度以修正电子控制器所检测到的误差，从而使车速保持恒定。

在HIL仿真界面中可以观察车辆速度变化，同时也可以观察节气门开度调节。

为限定控制臂转动角度，直流电机电路装有限位开关。

不同的节气门开度对应着不同脉冲宽度的 PWM 信号，所以当节气门开度发生变化时，就通过改变输出 PWM 信号的占空比来改变直流电机的转速。

车速信号是定速巡航控制系统最重要的信号之一，一旦速度失常，就不能正常运行。由于单片机能识别的信号电压范围是 0～5V，而汽车上的电源是12V，所以需要在测车速之前，将这些速度信号转换成 0～5V 的电压范围；在测量车速时采用霍尔传感器，如果齿轮有 N 个齿，齿轮每转一周，则产生N个脉冲，这里采用频率法测量车速，在相等的时间内，根据脉冲发生器脉冲的个数来计算脉冲的频率。

制动开关的测试包括手制动开关与脚制动开关，当按下手制动开关时信号处理电路的输出为低电平，未按手制动开关时信号处理电路的输出为高电平，控制器ECU作出相应的控制反应；当按下脚制动开关时信号处理电路的输出为高电平，未按脚制动开关时信号处理电路的输出为低电平。

本设计可以完成不同车型定速巡航功能的测试，缩短了产品设计周期，降低了成本，将道路测试转化为实验室测试，同时加快测试的速度、准确性。

实施例：

参见图1至图4，一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统，包括HIL硬件平台与控制器系统台架，所述控制器系统台架包括控制器ECU及与其连接的仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、离合踏板、电源、制动开关、离合开关、模拟车速电机、直流电机、霍尔传感器、位置传感器连接，所述控制器ECU与HIL硬件平台连接，所述HIL硬件平台上搭建有发动机模型、车辆底盘模型和车辆动力学模型；所述霍尔传感器固定在模拟车速电机转轴磁铁的上方用于测量模拟车速电机的转速代替实际车速；所述位置传感器用于检测节气门位置信息，并将信号传递给控制器ECU；所述控制器ECU用于接受方向盘上的巡航控制开关、霍尔传感器、位置传感器的信号，并输出控制信号驱动直流电机对节气门开度进行调节；所述直流电机与控制臂连接，控制臂通过拉索与节气门连接，所述直流电机与控制臂之间连接有电磁离合器，所述控制臂上安装有位置传感器；所述位置传感器是由滑动变电阻器构成的电位计，用于检测控制臂的转动位置，并将信号传递给控制器ECU；所述电磁离合器，用于进行巡航控制时接合，以及巡航控制行驶阶段控制臂或者霍尔传感器故障时分离。

参见图5，一种基于汽车智能检测平台的定速巡航测试系统的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

先对测试系统进行初始化，然后判断恢复键是否按下，若按下则按照原先储存的目标车速巡航，若没有按下恢复键，则开始判断设置键是否按下，当设置键按下，且此时采样车速在40km/h～100km/h范围内，则进入循环执行的主体部分，若没有加速键或者减速键按下，则将采样车速设定为目标车速，若有加速信号或者减速信号输入，则将修改后的车速设定为目标车速，在确定目标车速后，采用模糊PID方法控制实际车速，若有取消信号或者制动信号输入，则结束巡航控制程序。

在模糊PID控制过程中，先根据实际车速与目标车速的偏差和偏差变化率的大小查模糊控制表，从而得到各参数的修正值，再将修正后的参数代入算法得出节气门的变化量，然后驱动直流电机使节气门开度发生变化。

所述霍尔传感器根据模拟车速电机转速的不同，输出脉冲信号至控制器ECU，控制器ECU采用捕获单元对脉冲宽度进行捕获，用事件管理器通用定时器对脉冲信号进行计数，从而得出模拟车速电机的转速，即实际车速。所述捕获单元可捕获上升沿、下降沿和上升下降沿，控制器ECU对输入脉冲的上升沿进行捕获，并采用中断方式读取捕获值，将读取到的脉冲数进行计算得到实际车速。