專利名稱：一種用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿真設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于汽車的仿真設備，尤其是一種可用于對汽車上所采用的 電子控制器系統(tǒng)中的電機進行仿真的仿真設備。
背景技術：
典型的汽車電子控制系統(tǒng)，例如汽車電子控制器(ECU)等，是一種廣泛應用于汽 車領域的電子控制裝置，該裝置通過測量汽車各部件的運行狀態(tài)，對汽車進行調(diào)節(jié)和校準。在研制和開發(fā)汽車電子控制器(ECU)的時候，廣泛采用了如下的開發(fā)流程和/或 開發(fā)方式在功能設計和開發(fā)階段，借助于數(shù)學建模工具(Matlab/Simulink)抽象出汽車 電子控制器及其控制對象的數(shù)學模型，通過仿真的方式對設計進行驗證。然后在快速控制原型(RCP)階段，將前一個階段抽象出來的汽車電子控制器模型 借助于代碼生成器轉換成一個可執(zhí)行程序，該可執(zhí)行程序在一個硬件平臺上運行，該硬件 平臺可以通過相應的I/O接口與實際控制對象相互作用。如果控制效果是滿意的，則由代 碼生成器將抽象出來的汽車電子控制器模型生成批量電子控制器硬件可執(zhí)行的代碼。在批 量汽車電子控制器與實際控制對象一起使用之前，需要進行詳細的測試，通常使用硬件在 回路測試(Hardware-In-The-Loop，簡稱 HIL 測試)。在HIL測試中，批量汽車電子控制器與測試裝置相連接，在測試裝置上借助車輛 模型對被測電子控制器的功能進行仿真，車輛模型的狀態(tài)通過傳感器模擬傳遞給電子控制 器，同時采集電子控制器的輸出，從而實現(xiàn)電子控制器和測試裝置的交互聯(lián)系。但是，上述現(xiàn)有的仿真設備在具體應用于汽車上的電機進行仿真的時候尤其困 難，因為電機中存在電感負載，在切斷電流之后，電感可以維持系統(tǒng)中的能量，因而會在電 路中產(chǎn)生反向電流?，F(xiàn)有仿真設備對于電機的仿真設計相對復雜，且切換慢，效果不佳。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿 真設備，以減少或避免前面所提到的問題。為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的 仿真設備，該仿真設備包括至少一個測試裝置，該測試裝置分別與模擬所述電機的三個繞 組相連，所述測試裝置上還連接有一個用于模擬測量所述電機的轉子的角位置的霍爾傳感 器；所述模擬的三個繞組分別由繞組電感和繞組電阻串聯(lián)構成。本實用新型所提出的上述用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿真設備通過硬件 的模擬，可以實現(xiàn)高速的切換時間(1微秒或者更快)。此外，即使在控制單元的輸出端斷開 的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)兩個方向上產(chǎn)生實際的電流。而且，不需要改裝和改造實際負載。此 外，該裝置還提供了在不同的參數(shù)環(huán)境下的良好的可調(diào)性。而且，可以對諸如汽車的傳動系 統(tǒng)進行測試，例如測試混合傳動時出現(xiàn)的高電流負載的情況。該測試裝置與真實負載相比， 在制造上可以實現(xiàn)很小的費用。而且，也不需要制造昂貴的機械的電機實驗臺。
以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范 圍。其中，圖1顯示的是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的用于汽車電子控制系統(tǒng)中的 電機的仿真設備的結構示意圖；圖2顯示的是圖1所示結構的電氣等效電路圖；圖3顯示的是該仿真設備的仿真模型基于硬件的部分電路示意圖；圖4顯示的是用于利用三個電流單元對三相電機進行仿真的裝置示意圖，其中每 個電流單元仿真該電機的一個繞組。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明 本實用新型的具體實施方式
。其中，相同的部件采用相同的標號。圖1顯示的是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的用于汽車電子控制系統(tǒng)中的 電機的仿真設備的結構示意圖，該仿真設備包括至少一個測試裝置1，該測試裝置1分別與 模擬汽車電子控制系統(tǒng)中的電機2的三個繞組3、4、5相連，測試裝置1上還連接有一個用 于模擬測量電機2的轉子的角位置的霍爾傳感器6。電機2由三個繞組構成，其中每個繞組的一端分別通過導線3、4和5連接到電機 外部，這些繞組的另一端在電機的內(nèi)部連接成星型結構。如圖2所示，為了對電機2進行仿真，需要在圖1的基礎上通過等效電路圖來對每 個繞組進行建模。該等效電路圖由測試裝置1的外部電壓UPWM、繞組電感L、繞組電阻R以 及電源電壓UEMK串聯(lián)構成。電源電壓UEMK用來模擬電機中通過電磁感應得到的繞組電壓。為了能夠模擬電機的性能，在這里必須確定各個部件上的電流和電壓。其中，必須 要考慮到繞組星形連接端處的相電壓UST。因為這里所有的繞組都是相同的結構，因此，在 下面來以繞組7為代表來說明。電機繞組的電氣仿真一般被劃分為兩部分。其一是借助于電壓和電機參數(shù)計算流 過繞組的電流單元。另外是包括總電路(包括測量裝置1)輸入計算得到的電流的電流單兀。為了計算繞組電流，通過圖3所顯示的電路實現(xiàn)模型的轉換，如圖所示，測試裝置 1通過對連接于電機2的負載進行仿真來測試電機。該測試裝置1可以包括計算單元，其 根據(jù)被仿真的負載上的電壓計算流經(jīng)該負載的電流控制量；電流單元，其從計算單元接收 電流控制量，根據(jù)該接收到的電流控制量從電機獲取電流或使電流流入電機；和與電流單 元連接的電源。上述測試裝置可以由微處理器來實現(xiàn)，也可以通過將多個加法器和乘法器 組合來實現(xiàn)。具體來說，測試裝置1可以至少包括一個連接所述模擬的三個繞組3、4、5的加法 器10、和一個連接加法器10的積分器8。積分器8的輸出端連接有一個乘法器9，該乘法器 9接收來自繞組電阻R和積分器8的信號后反饋給加法器10。具體來說，加法器10從測量裝置1得到的輸入電壓UPWM中減去反電動勢電壓UEMK和星形連接電壓UST以及歐姆繞組電壓，并輸出該電壓給積分器8。積分器8以繞組電 感的可調(diào)節(jié)積分常數(shù)L對加法器10的輸出電壓進行積分，積分器8的輸出電壓被用作于電 流單元11的電流源的控制量，并提供給電流源。乘法器9由線圈電流和外部提供的線圈電 阻值R計算電阻上的電壓，所得到的壓降從加法器10的UPWM中減去，并反饋給加法器10。以上部分中，加法器10可以是模擬運算放大電路。積分器8可以由乘法器來實現(xiàn)。 控制量R，UST，UEMK和L由計算機的控制卡模擬輸出到圖3所顯示的單元中，該卡也可以由 上述計算單元構成。控制量UPWM可以通過可調(diào)節(jié)的電流源11輸出到圖3所顯示的單元。為了對電機進行仿真，三個被仿真的電機繞組20必須被連接到控制單元1上，如 圖4所示，模擬的三個繞組3、4、5以及模擬測量所述電機2的轉子的角位置的霍爾傳感器 6的信號由一個微控制器控制的單元18提供，微控制器控制的單元18可以是一臺PC機， 也可以是其他的控制設備。測量裝置1通過連接電路19獲得霍爾傳感器6的被仿真信息。 因此，該裝置在不拆除或者安裝任何部件的情況下，能夠?qū)﹄姼械呢撦d進行模擬。對于任意 用于電阻或電感的值，可以通過純軟件技術來實現(xiàn)條件數(shù)據(jù)的輸入。本實用新型所提出的上述用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿真設備通過硬件 的模擬，可以實現(xiàn)高速的切換時間(1微秒或者更快)。此外，即使在控制單元的輸出端斷開 的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)兩個方向上產(chǎn)生實際的電流。而且，不需要改裝和改造實際負載。此 外，該裝置還提供了在不同的參數(shù)環(huán)境下的良好的可調(diào)性。而且，可以對諸如汽車的傳動系 統(tǒng)進行測試，例如測試混合傳動時出現(xiàn)的高電流負載的情況。該測試裝置與真實負載相比， 在制造上可以實現(xiàn)很小的費用。而且，也不需要制造昂貴的機械的電機實驗臺。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范 圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作的等同變化、 修改與結合，均應屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求一種用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿真設備，其特征在于，該仿真設備包括至少一個測試裝置(1)，該測試裝置(1)分別與模擬所述電機(2)的三個繞組(3、4、5)相連，所述測試裝置(1)上還連接有一個用于模擬測量所述電機(2)的轉子的角位置的霍爾傳感器(6)；所述模擬的三個繞組(3、4、5)分別由繞組電感(L)和繞組電阻(R)串聯(lián)構成。
專利摘要一種用于汽車電子控制系統(tǒng)中的電機的仿真設備，該仿真設備包括至少一個測試裝置，該測試裝置分別與模擬所述電機的三個繞組相連，所述測試裝置上還連接有一個用于模擬測量所述電機的轉子的角位置的霍爾傳感器；所述模擬的三個繞組分別由繞組電感和繞組電阻串聯(lián)構成。上述仿真設備通過硬件的模擬，可以實現(xiàn)高速的切換時間。
文檔編號G05B17/02GK201716551SQ20102022693
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權日2010年6月9日
發(fā)明者吉英存 申請人:北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司