一种换挡执行器的测试装置、方法和换挡执行器与流程

1.本发明实施例涉及测试技术领域，尤其涉及一种换挡执行器的测试装置、方法和换挡执行器。


背景技术：

2.换挡执行器作为传统燃油车的核心部件，对于变速箱的工作性能和可靠运行起着至关重要的作用。电子换挡执行器由acm(actuator control module，执行器控制模块)、换挡电机、减速机构、执行器位置传感器组成。acm根据驾驶员的操作情况和当前挡位、车速、行驶方向、油门以及刹车等关键信息判断目标挡位，并控制换挡电机旋转到目标挡位。若换挡条件不满足，则发出相应的换挡提示信息规范驾驶员换挡操作。因此换挡执行器作为驾驶员直观感受的重要部件，在设计开发过程中，需要对其进行功能、性能、故障检测的全面测试。
3.现有技术进行换挡执行器测试，通常是在整车或者测试台架上连接真实负载进行功能开发验证，由于受到整车其他负载开发周期不一致以及整车线束等资源短缺的制约，不便于及早开展测试，发现并解决问题，并且现有技术中针对换挡执行器的测试装置与方法大多针对特有车型，适用性以及复用率较低，测试手段较为粗糙，严重影响了换挡执行器的测试精度与测试效率。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种换挡执行器的测试装置、方法和换挡执行器，解决了现有技术在对换挡执行器进行测试时存在的需要在整车或测试台架上连接真实负载所导致的效率低下，以及部分测试装置只能针对特有车型进行测试所导致的适用性和复用率交底、测试精度和测试效率低下的技术问题。
5.本发明实施例提供了一种换挡执行器的测试装置，所述测试装置包括上位机以及硬件在环仿真平台；所述硬件在环仿真平台与所述上位机电连接；
6.所述上位机接收预设环境设定参数，并基于所述预设环境设定参数生成相应测试环境下的测试信号；
7.所述硬件在环仿真平台接收所述测试信号，基于所述测试信号生成工况模拟信号，并利用所述工况模拟信号控制换挡执行器控制单元执行相应的动作，其中，所述工况模拟信号用于模拟待测换挡执行器的工作环境以及故障类型，包括驱动模拟信号以及故障模拟信号。
8.进一步地，所述测试装置还包括所述换挡执行器控制单元，所述换挡执行器控制单元设置于待测换挡执行器中；
9.所述换挡执行器控制单元在所述工况模拟信号的控制下控制待测换挡执行器执行相应的动作。
10.进一步地，所述硬件在环仿真平台包括实时仿真系统以及故障注入单元；
11.所述实时仿真系统接收所述测试信号，并基于所述测试信号生成所述驱动模拟信号以及电压控制信号；
12.所述故障注入单元基于所述电压控制信号生成相应的所述故障模拟信号。
13.进一步地，所述硬件在环仿真平台还包括i/o转换和信号调理单元；
14.所述i/o转换和信号调理单元设置于所述实时仿真系统与所述故障注入单元之间，用于将所述实时仿真系统生成的所述驱动模拟信号以及所述电压控制信号转换为所述换挡执行器控制单元所需要的规格。
15.进一步地，所述硬件在环仿真平台还包括程控电源；
16.所述程控电源的输入端与市电电连接，所述程控电源的输出端与所述换挡执行器控制单元电连接，所述程控电源的控制端与所述实时仿真系统电连接；
17.所述程控电源基于所述实时仿真系统发送的电源控制信号为所述换挡执行器控制单元供电。
18.进一步地，所述实时仿真系统包括仿真处理单元、通信单元以及信号采集单元；
19.所述仿真处理单元分别与所述上位机、所述通信单元、所述信号采集单元电连接；
20.所述仿真处理单元基于所述上位机发送的测试信号控制所述通信单元向所述程控电源发送所述电源控制信号，所述仿真处理单元还用于基于所述测试信号生成所述电压控制信号，并通过所述通信单元将所述电压控制信号传送至所述故障注入单元；
21.所述信号采集单元用于实时采集所述待测换挡执行器的电参数，并将所述电参数传送至所述仿真处理单元。
22.进一步地，所述仿真处理单元包括fpga芯片。
23.进一步地，所述上位机包括设置有可视化界面的交互单元；
24.所述上位机通过所述交互单元接收所述预设环境设定参数。
25.本发明实施例还提供了一种换挡执行器的测试方法，所述测试方法包括：
26.上位机接收预设环境设定参数，并基于所述预设环境设定参数生成相应的测试信号；
27.硬件在环仿真平台接收所述测试信号，基于所述测试信号生成工况模拟信号，并利用所述工况模拟信号控制所述换挡执行器控制单元执行相应的动作，其中，所述工况模拟信号包括驱动模拟信号以及故障模拟信号。
28.本发明实施例还提供了一种换挡执行器，所述换挡执行器包括上述任意实施例中的换挡执行器的测试装置中的换挡执行器控制单元；
29.所述换挡执行器还包括换挡电机、换挡位置传感器以及减速机构；
30.所述换挡电机和所述减速机构在所述换挡执行器控制单元的控制下动作到指定位置；
31.所述换挡位置传感器实时检测所述换挡电机和所述减速机构的当前位置，并将获取到的位置信号传送至所述换挡执行器控制单元。
32.本发明实施例公开了一种换挡执行器的测试装置、方法和换挡执行器，装置包括上位机以及硬件在环仿真平台；上位机接收预设环境设定参数，并基于预设环境设定参数生成相应测试环境下的测试信号；硬件在环仿真平台接收测试信号，基于测试信号生成工况模拟信号，并利用工况模拟信号控制换挡执行器控制单元执行相应的动作，其中，工况模
拟信号用于模拟待测换挡执行器的工作环境以及故障类型，包括驱动模拟信号以及故障模拟信号。本技术通过搭建闭环仿真环境来提供一个稳定的测试环境，解决了现有技术在对换挡执行器进行测试时存在的需要在整车或测试台架上连接真实负载所导致的效率低下，以及部分测试装置只能针对特有车型进行测试所导致的适用性和复用率交底、测试精度和测试效率低下的技术问题，实现了提高换挡执行器的测试装置的适用性与复用率，提高换挡执行器的测试效率以及测试精度的技术效果。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种换挡执行器的测试装置的结构图；
34.图2是本发明实施例提供的一种换挡执行器的结构图；
35.图3是本发明实施例提供的硬件在环仿真平台的结构图；
36.图4是本发明实施例提供的程控电源的结构图；
37.图5是本发明实施例提供的实时仿真系统的结构图；
38.图6是本发明实施例提供的一种换挡执行器的测试方法的流程图。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
40.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
41.图1是本发明实施例提供的一种换挡执行器的测试装置的结构图。如图1所示，该换挡执行器的测试装置包括上位机10以及硬件在环仿真平台20；硬件在环仿真平台20与上位机10电连接；上位机10接收预设环境设定参数，并基于预设环境设定参数生成相应测试环境下的测试信号；硬件在环仿真平台20接收测试信号，基于测试信号生成工况模拟信号，并利用工况模拟信号控制换挡执行器控制单元31执行相应的动作，其中，工况模拟信号用于模拟待测换挡执行器30的工作环境以及故障类型，包括驱动模拟信号以及故障模拟信号。
42.可选地，如图1所示，上位机10包括设置有可视化界面的交互单元11；上位机10通过交互单元11接收预设环境设定参数。
43.具体地，上位机10中设置有上位机操作系统，上位机操作系统中主要包括模型开发单元、仿真控制单元以及监控单元。其中，模型开发单元和仿真控制单元主要采用matlab、simulink等软件，能够建立包含动力学模型、车辆模型以及cgm模型在内的各种仿真模型，用于仿真车辆上的其他控制器的控制逻辑，并基于各仿真模型输出相应的测试信号，为待测换挡执行器30的测试提供一个仿真的、稳定的测试环境。
44.cgm模型用于当车辆上的真实控制器(例如ecu控制器)连接在其中一个can通讯网络上时，另外一个通讯网络会通过cgm模型的转发及故障注入，模拟相应于该真实控制器(即上述ecu控制器)的虚拟节点等，简单来说，cgm模型能够基于真实的控制器仿真得到一
个类似该真实的控制器的虚拟信号。
45.上位机操作系统中的监控单元主要采用canoe软件，通过canoe软件搭建出一个可视化界面，该可视化界面中包括换挡操作界面以及数据回采界面，通过换挡操作界面可以精确控制待测换挡执行器的换挡条件，例如行驶方向、车速、油门状态、制动踏板状态、p挡按键状态、解锁按键状态、挡位位置等；数据回采界面用于数据回采、分析等，通过监控单元，可以清晰直观的观测到待测换挡控制器的测试过程和测试进度。
46.具体地，用户通过设置有可视化界面的交互单元11输入相应的模拟测试环境工况的预设环境设定参数，上位机10通过交互单元11接收到该预设环境设定参数，并基于预设环境设定参数生成相应测试环境下的测试信号；该测试信号被发送至硬件在环仿真平台20，硬件在环仿真是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态的一种仿真装置，其通过i/0接口与被测对象相连接，硬件在环仿真平台20基于接收到的测试信号生成能够模拟待测换挡执行器30的工作环境以及故障类型的工况模拟信号，并利用工况模拟信号控制换挡执行器控制单元31执行相应的动作。
47.本技术通过利用上位机和硬件在环仿真平台搭建闭环仿真环境来提供一个稳定的测试环境，解决了现有技术在对换挡执行器进行测试时存在的需要在整车或测试台架上连接真实负载所导致的效率低下，以及部分测试装置只能针对特有车型进行测试所导致的适用性和复用率交底、测试精度和测试效率低下的技术问题，实现了提高换挡执行器的测试装置的适用性与复用率，提高换挡执行器的测试效率以及测试精度的技术效果。
48.可选地，如图1所示，该换挡执行器的测试装置还包括换挡执行器控制单元31，换挡执行器控制单元31设置于待测换挡执行器30中；换挡执行器控制单元31在工况模拟信号的控制下控制待测换挡执行器30执行相应的动作。
49.图2是本发明实施例提供的一种换挡执行器的结构图。如图2所示，待测换挡执行器30主要包括换挡执行器控制单元31、换挡电机32、减速机构33以及换挡位置传感器34。换挡执行器控制单元31接收硬件在环仿真平台20发出的工况模拟信号后，驱动换挡电机32、减速机构33动作到指定位置，并监测换挡位置传感器34传来的位置信号，同时将位置信号反馈给硬件在环仿真平台20。
50.换挡电机32主要用于实现p挡的锁止和释放；减速机构33是一种动力传达机构，能够利用齿轮的速度转换器将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大的转矩；换挡位置传感器34主要用于监测换挡电机32和减速机构33的位置是否发生变化，并在监测到发送变化时生成一个电信号(即上述位置信号)，然后换挡位置传感器34可以将该电信号发送回换挡执行器控制单元31，以使换挡执行器控制单元31将该位置信号反馈至硬件在环仿真平台20。
51.图3是本发明实施例提供的硬件在环仿真平台的结构图。
52.可选地，如图3所示，硬件在环仿真平台20包括实时仿真系统21以及故障注入单元22；实时仿真系统21接收测试信号，并基于测试信号生成驱动模拟信号以及电压控制信号；故障注入单元22基于电压控制信号生成相应的故障模拟信号。
53.具体地，实时仿真系统21能够实现对车辆模型的实时计算，并将计算得到的相应的指令及输出期望值以工况模拟信号的形式发送至待测换挡执行器30，同时实时仿真系统21还可以模拟车辆其他控制器与待测换挡执行器30之间的数据交互情况，以实现为待测换
挡执行器30输入最接近真实环境工况的信号。
54.故障注入单元22相当于一个开关矩阵，用于为待测换挡执行器30提供各种模拟硬件故障的信号。
55.可选地，如图3所示，硬件在环仿真平台20还包括i/o转换和信号调理单元23；i/o转换和信号调理单元23设置于实时仿真系统21与故障注入单元22之间，用于将实时仿真系统21生成的驱动模拟信号以及电压控制信号转换为换挡执行器控制单元31所需要的规格。
56.具体地，不同的i/o接口具有不同的规格或接口标准，因此需要设置一个i/o转换和信号调理单元23，以将实时仿真系统21生成的驱动模拟信号以及电压控制信号转换为换挡执行器控制单元31所需要的规格。i/o转换和信号调理单元23中主要包括一个i/o板卡以及一个信号调理板卡，能够实现对i/o接口进行格式转换，以及将模拟量电信号转换为数字量电信号，并对数字量电信号进行滤波、放大等处理。
57.可选地，如图3所示，硬件在环仿真平台20还包括程控电源24；图4是本发明实施例提供的程控电源的结构图，如图4所示，程控电源24的输入端vin与市电vcc电连接，程控电源24的输出端vout与换挡执行器控制单元31电连接，程控电源24的控制端con与实时仿真系统21电连接；程控电源24基于实时仿真系统21发送的电源控制信号为换挡执行器控制单元31供电。
58.具体地，程控电源24能够接收实时仿真系统21的控制命令(即上述电源控制信号)，并基于该控制命令将三相交流的市电vcc转换为两相的直流电，并利用转换得到的直流电向待测换挡执行器30的换挡执行器控制单元31供电，同时，还可以根据控制命令向换挡执行器控制单元31输入高压电或低压电，以此实现模拟换挡执行器控制单元31的电压高低故障。
59.图5是本发明实施例提供的实时仿真系统的结构图。
60.可选地，如图5所示，实时仿真系统21包括仿真处理单元210、通信单元211以及信号采集单元212；仿真处理单元210分别与上位机10、通信单元211、信号采集单元212电连接；仿真处理单元210基于上位机10发送的测试信号控制通信单元211向程控电源24发送电源控制信号，仿真处理单元210还用于基于测试信号生成电压控制信号，并通过通信单元211将电压控制信号传送至故障注入单元22；信号采集单元212用于实时采集待测换挡执行器30的电参数，并将电参数传送至仿真处理单元210。
61.可选地，仿真处理单元210包括fpga芯片。
62.具体地，仿真处理单元210包括fpga芯片以及实时处理器，并通过实时处理器以及fpga芯片接收上位机10发送的测试信号，仿真处理单元10基于该测试信号通过通信单元211向程控电源24以及故障注入单元22分别发送电源控制信号以及电压控制信号，以控制程控电源24向待测换挡执行器30供电，并向待测换挡执行器30提供故障模拟信号。
63.同时，信号采集单元212可以实时采集待测换挡执行器30的电参数，该电参数包括电流参数以及电压参数，并将采集到的电参数送入仿真处理单元210，实现对待测换挡执行器30的工作状态的实时监测。
64.图6是本发明实施例提供的一种换挡执行器的测试方法的流程图。如图5所示，该换挡执行器的测试方法具体包括如下步骤：
65.s601，上位机接收预设环境设定参数，并基于预设环境设定参数生成相应的测试
信号。
66.具体地，参见图1，用户通过设置有可视化界面的交互单元11输入相应的模拟测试环境工况的预设环境设定参数，上位机10通过交互单元11接收到该预设环境设定参数，并基于预设环境设定参数生成相应测试环境下的测试信号；该测试信号被发送至硬件在环仿真平台20。
67.s602，硬件在环仿真平台接收测试信号，基于测试信号生成工况模拟信号，并利用工况模拟信号控制换挡执行器控制单元执行相应的动作，其中，工况模拟信号包括驱动模拟信号以及故障模拟信号。
68.具体地，硬件在环仿真平台20基于接收到的测试信号生成能够模拟待测换挡执行器30的工作环境以及故障类型的工况模拟信号，并利用工况模拟信号控制换挡执行器控制单元31执行相应的动作。
69.本发明实施例提供的换挡执行器的测试方法由上述实施例中的换挡执行器的测试装置所执行，因此本发明实施例提供的换挡执行器的测试方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
70.本发明实施例还提供了一种换挡执行器，如图2所示，该换挡执行器包括上述任意实施例中的换挡执行器的测试装置中的换挡执行器控制单元31；换挡执行器还包括换挡电机32、换挡位置传感器34以及减速机构33；
71.换挡电机32和减速机构33在换挡执行器控制单元31的控制下动作到指定位置；
72.换挡位置传感器34实时检测换挡电机32和减速机构33的当前位置，并将获取到的位置信号传送至换挡执行器控制单元31。
73.本发明实施例提供的换挡执行器包括上述实施例中的换挡执行器控制单元，因此本发明实施例提供的换挡执行器也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
74.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
75.最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。