專利名稱：一種ecu噴油點火控制的測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車控制測試開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代汽車發(fā)動機管理系統(tǒng)研究中，日益復(fù)雜的功能需求和嚴(yán)格的法規(guī)要求使得發(fā)動機EOJ (Electronic Control Unit,電子控制單元)軟硬件的開發(fā)過程越來越復(fù)雜，因此需要一套嚴(yán)格高效的開發(fā)方法來保證產(chǎn)品級ECU的質(zhì)量。為了提高產(chǎn)品開發(fā)的效率和精確性，汽車電子系統(tǒng)開發(fā)提出了基于模型的現(xiàn)代開發(fā)流程-V模式開發(fā)流程，該流程保證開發(fā)人員在開發(fā)過程中的每一步都可以得到及時驗證。
在產(chǎn)品上市之前，需要對ECU進(jìn)行全面綜合的測試，尤其是故障和極限條件下的測試。公開號為CN 101833331A的中國專利公開了一種汽車發(fā)動機電控單元的測試系統(tǒng)及測試方法，其包括用于模擬發(fā)動機的曲軸信號和凸輪信號的信號模擬單元，信號模擬單元與E⑶相連，E⑶根據(jù)曲軸信號、凸輪信號和一些控制參數(shù)輸出負(fù)載運行控制信號給實際發(fā)動機部件，發(fā)動機部件按照ECU發(fā)來的負(fù)載運行控制信號執(zhí)行動作，通過監(jiān)測判斷發(fā)動機部件的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)對ECU測試。這種測試技術(shù)使用實際的控制對象進(jìn)行測試，很難對一些實際復(fù)雜情況完成相關(guān)測試，并且實現(xiàn)成本高，開發(fā)周期長。為解決這一難題，如圖I所示，V模式中提出采用硬件在環(huán)仿真(HardwareIn-the-Loop Simulation, HILS)的測試方法即為了測試ECU性能，在進(jìn)行整體系統(tǒng)的仿真測試時，控制器采用真實的ECU，被控對象和系統(tǒng)運行環(huán)境可以全部或部分采用實時數(shù)學(xué)模型來模擬。在發(fā)動機管理系統(tǒng)HILS需對ECU進(jìn)行全方面的性能測試，故需對ECU各種控制信號進(jìn)行采集。在所有測試項目中，ECU對發(fā)動機噴油及點火控制的性能測試是至關(guān)重要的。HILS系統(tǒng)根據(jù)ECU輸出的噴油/點火控制信號計算得出發(fā)動機噴油脈寬、點火正時作用于發(fā)動機模型，通過監(jiān)測判斷發(fā)動機模型的運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)對ECU測試。公開號為CN 101718990A的中國專利公開了一種E⑶的模擬檢測裝置及方法，包括主控芯片單元、ECU電壓測試單元、傳感器模擬量產(chǎn)生單元、開關(guān)量數(shù)字信號產(chǎn)生單元、ECU輸出電感性執(zhí)行部件模擬負(fù)載及保護(hù)單元、ECU輸出電阻性模擬負(fù)載單元等，其采用模擬E⑶所連接的外部信號和驅(qū)動對E⑶共性的輸入/輸出接口進(jìn)行檢測。但這種檢測裝置在對ECU噴油、點火信號的采集精確度有限，同時其與發(fā)動機模型數(shù)據(jù)交互不便，限制了其在硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)及其測試方法，信號采集精度高，數(shù)據(jù)交互方便，測試成本低。一種E⑶噴油點火控制的測試系統(tǒng)，包括與E⑶相連的FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)板卡、與FPGA板卡相連的目標(biāo)機以及與目標(biāo)機相連的宿主機，所述的目標(biāo)機內(nèi)配置有發(fā)動機模型。所述的FPGA板卡用于向ECU輸出曲軸凸輪信號，并采集ECU響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，進(jìn)而檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角；所述的目標(biāo)機用于根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時；所述的發(fā)動機模型接收所述的噴油脈寬和點火正時并運行響應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新一時刻的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)；發(fā)動機運行數(shù)據(jù)包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速，扭矩，進(jìn)氣歧管壓力，平均有效壓力等數(shù)據(jù)；
所述的宿主機用于顯示所述的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及噴油脈寬和點火正時。所述的FPGA板卡包含有數(shù)據(jù)交互模塊、信號產(chǎn)生模塊和檢測模塊；所述的信號產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生曲軸凸輪信號并將該信號發(fā)送至E⑶；所述的檢測模塊用于采集E⑶響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)交互模塊將所述的曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機。所述的目標(biāo)機包含有與發(fā)動機模型相連的驅(qū)動運算模塊；所述的驅(qū)動運算模塊用于接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，并根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時。優(yōu)選地，所述的FPGA板卡通過PCI (外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))總線與目標(biāo)機連接。通過PCI總線，F(xiàn)PGA板卡能夠與目標(biāo)機進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，滿足系統(tǒng)的實時性需求。優(yōu)選地，所述的目標(biāo)機通過TCP/IP協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議)與宿主機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。使得宿主機與目標(biāo)機僅需通過一根網(wǎng)線就可以完成連接，且目標(biāo)機與宿主機不受空間位置約束。優(yōu)選地，所述的發(fā)動機模型通過驅(qū)動運算模塊將發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息輸送給FPGA板卡，以使FPGA板卡根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息調(diào)整曲軸凸輪信號的輸出頻率。能夠簡化發(fā)動機模型，有效提高曲軸凸輪信號的模擬精確度。所述的測試系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟(I)在FPGA板卡下，生成曲軸凸輪信號，并將該信號發(fā)送至E⑶；采集E⑶響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而將所述的曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機；(2)在目標(biāo)機下，接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，并根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時；(3)使發(fā)動機模型接收所述的噴油脈寬和點火正時并運行響應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新一時刻的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)；(4)利用宿主機顯示所述的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及噴油脈寬和點火正時以供用戶診斷。所述的步驟(2)中，根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息通過以下公式計算噴油脈寬
Anele1 — Angle- T = ~
6 * RPM其中T為噴油脈寬，Angle1和Angle2分別為噴油信號上升沿和下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，RPM為當(dāng)前時刻的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。所述的步驟(2)中，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角通過以下公式計算點火正時 Angle = Angle0-Angle3其中Angle為點火正時，Angle3為點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，Angle0為發(fā)動機上止點對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角且為給定值。優(yōu)選地，所述的步驟(3)中，發(fā)動機模型完成一次運行響應(yīng)后，通過驅(qū)動運算模塊將發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息輸送給FPGA板卡，以使FPGA板卡根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息調(diào)整曲軸凸輪信號的輸出頻率。能夠簡化發(fā)動機模型，有效提高曲軸凸輪信號的模擬精確度。本發(fā)明通過在FPGA板卡下實現(xiàn)噴油點火信號的采集，采樣頻率高，信號采集精確，能有效計算發(fā)動機噴油脈寬及點火正時；同時使計算噴油脈寬及點火正時的驅(qū)動計算模塊和發(fā)動機模型在同一目標(biāo)機下運行，數(shù)據(jù)交互方便快捷；且測試方法能有效降低開發(fā)和測試成本，縮短開發(fā)周期。


圖I為傳統(tǒng)E⑶在環(huán)仿真開發(fā)平臺結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明測試方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，一種E⑶噴油點火控制的測試系統(tǒng)，包括FPGA板卡、宿主機和目標(biāo)機；FPGA板卡與E⑶相連，F(xiàn)PGA板卡通過PCI總線與目標(biāo)機相連，目標(biāo)機通過TCP/IP協(xié)議與宿主機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。FPGA板卡包含有數(shù)據(jù)交互模塊、信號產(chǎn)生模塊和檢測模塊；信號產(chǎn)生模塊和檢測模塊均與ECU相連，也均通過數(shù)據(jù)交互模塊與目標(biāo)機相連；其中信號產(chǎn)生模塊用于周期性的產(chǎn)生曲軸凸輪信號并將該信號輸送至E⑶，同時其通過數(shù)據(jù)交互模塊接收目標(biāo)機輸出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息，以調(diào)整曲軸凸輪信號的輸出頻率；檢測模塊用于采集ECU響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)交互模塊將這些曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機。目標(biāo)機包含有驅(qū)動運算模塊和發(fā)動機模型；驅(qū)動運算模塊和發(fā)動機模型均與宿主機相連，驅(qū)動運算模塊與發(fā)動機模型和FPGA板卡相連；其中驅(qū)動運算模塊用于接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，并根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時；發(fā)動機模型接收噴油脈寬和點火正時并運行響應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新一時刻的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)，并通過驅(qū)動運算模塊將其中發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息輸送給FPGA板卡。宿主機用于顯示發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及噴油脈寬和曲軸轉(zhuǎn)角；在構(gòu)建目標(biāo)機程序模塊時，則宿主機用于根據(jù)真實發(fā)動機的示功圖和萬有特性等參數(shù)對發(fā)動機模型進(jìn)行參數(shù)化標(biāo)定，編寫驅(qū)動運算模塊，構(gòu)造噴油點火模型，并將驅(qū)動運算模塊嵌入至噴油點火模型中，進(jìn)而配置RTW環(huán)境，將噴油點火模型和發(fā)動機模型通過轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼的形式下載至目標(biāo)機上。在對ECU測試之前，首先需要在FPGA板卡上完成對數(shù)據(jù)交互模塊、信號產(chǎn)生模塊和檢測模塊的設(shè)計，并在宿主機上根據(jù)真實發(fā)動機的示功圖和萬有特性等參數(shù)對發(fā)動機模型進(jìn)行參數(shù)化標(biāo)定，編寫FPGA板卡在xPC Target實時環(huán)境下的驅(qū)動運算模塊；然后，在MATALB/Simulink下構(gòu)造FPGA板卡的噴油點火模型(噴油點火模型包括有發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息的輸入接口以及噴油脈寬和點火正時的輸出接口)，并將驅(qū)動運算模塊嵌入至噴油點火模型中；最后，在宿主機中配置RTW環(huán)境，將噴油點火模型和現(xiàn)成的發(fā)動機模型通過轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼的形式下載至目標(biāo)機上，使這兩個模型在目標(biāo)機上實時運行。如圖3所示，本實施方式的測試過程如下在FPGA板卡下，利用信號產(chǎn)生模塊生成曲軸凸輪信號，并將該信號發(fā)送至E⑶；利用檢測模塊采集ECU響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)交互模塊將這些曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機；在目標(biāo)機下，利用驅(qū)動運算模塊接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，并根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息通過以下公式計算出噴油脈寬
權(quán)利要求
1.ー種E⑶噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于，包括與E⑶相連的FPGA板卡、與FPGA板卡相連的目標(biāo)機以及與目標(biāo)機相連的宿主機，所述的目標(biāo)機內(nèi)配置有發(fā)動機模型； 所述的FPGA板卡用于向ECU輸出曲軸凸輪信號，并采集ECU響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，進(jìn)而檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角； 所述的目標(biāo)機用于根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時； 所述的發(fā)動機模型接收所述的噴油脈寬和點火正時并運行響應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新一時刻的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)； 所述的宿主機用于顯示所述的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及噴油脈寬和點火正吋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的FPGA板卡包含有數(shù)據(jù)交互模塊、信號產(chǎn)生模塊和檢測模塊；所述的信號產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生曲軸凸輪信號并將該信號發(fā)送至ECU ;所述的檢測模塊用于采集ECU響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)交互模塊將所述的曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的目標(biāo)機包含有與發(fā)動機模型相連的驅(qū)動運算模塊；所述的驅(qū)動運算模塊用于接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，井根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正吋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的FPGA板卡通過PCI總線與目標(biāo)機連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的目標(biāo)機通過TCP/IP協(xié)議與宿主機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)動機模型通過驅(qū)動運算模塊將發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息輸送給FPGA板卡，以使FPGA板卡根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息調(diào)整曲軸凸輪信號的輸出頻率。
7.一種如權(quán)利要求I所述的測試系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟 (1)在FPGA板卡下，生成曲軸凸輪信號，并將該信號發(fā)送至E⑶；采集E⑶響應(yīng)輸出的噴油信號和點火信號，并檢測這兩種信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)而將所述的曲軸轉(zhuǎn)角傳送至目標(biāo)機； (2)在目標(biāo)機下，接收FPGA板卡檢測得到的曲軸轉(zhuǎn)角，井根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息計算出噴油脈寬，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角計算出點火正時； (3)使發(fā)動機模型接收所述的噴油脈寬和點火正時并運行響應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生新一時刻的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)； (4)利用宿主機顯示所述的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及噴油脈寬和點火正時以供用戶診斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于所述的步驟(2)中，根據(jù)噴油信號上升沿及下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角以及當(dāng)前時刻發(fā)動機模型運行產(chǎn)生的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息通過以下公式計算噴油脈寬
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于所述的步驟(2)中，根據(jù)點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角通過以下公式計算點火正時Angle = Angle0-Angle3 其中Angle為點火正時，Angle3為點火信號下降沿對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，Angle0為發(fā)動機上止點對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于所述的步驟(3)中，發(fā)動機模型完成一次運行響應(yīng)后，通過驅(qū)動運算模塊將發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息輸送給FPGA板卡，以使FPGA板卡根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息調(diào)整曲軸凸輪信號的輸出頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種ECU噴油點火控制的測試系統(tǒng)，包括與ECU相連的FPGA板卡、與FPGA板卡相連的目標(biāo)機以及與目標(biāo)機相連的宿主機，所述的目標(biāo)機內(nèi)配置有發(fā)動機模型；同時本發(fā)明還公開了該測試系統(tǒng)的測試方法。本發(fā)明通過在FPGA板卡下實現(xiàn)噴油點火信號的采集，采樣頻率高，信號采集精確，能有效計算發(fā)動機噴油脈寬及點火正時；同時使計算噴油脈寬及點火正時的驅(qū)動計算模塊和發(fā)動機模型在同一目標(biāo)機下運行，數(shù)據(jù)交互方便快捷；且測試方法能有效降低開發(fā)和測試成本，縮短開發(fā)周期。
文檔編號G05B23/02GK102681538SQ20121018251
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者張永光, 方正, 李秀梅, 楊國青, 袁浦豪 申請人:杭州速瑪科技有限公司