[发明专利]一种ECU爆震闭环控制的测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车控制测试开发技术领域，具体涉及一种ECU爆震闭环控制的测试系统及其测试方法。

背景技术

爆震是点燃式发动机运行过程中的一种不正常燃烧现象。强烈爆震会导致发动机输出功率和热效率降低，还会使发动机过热，对发动机造成损伤，使气缸盖、活塞发生局部金属变软或烧损。因此，在发动机管理系统中需要对爆震做针对性处理，在发动机ECU（电子控制单元）中有专门的模块对发动机爆震进行有效控制。

而目前一般的ECU爆震控制模块开发测试方法主要有：

1）台架测试，通过大量的发动机台架试验，测量汽油机的爆震信号，确定汽油机的爆震区域，找出汽油机可能发生爆震和不发生爆震的工况区域，由此制定爆震控制策略。再通过大量重复的台架爆震试验，控制器采集真实的发动机爆震信号测试验证爆震控制策略，并根据发动机的运行情况对其进行修改；

2）汽油机爆震信号模拟，使用硬件板卡产生频率、幅值可调的汽油机爆震模拟信号，将此信号传递给控制器，测试控制器在不同爆震强度下的控制算法是否有效。

第一种基于真实发动机的开发测试方法结果较为精确，控制策略更加可靠，但是其需要大量的台架实验，爆震试验会造成发动机损伤，增加了开发成本，而且开发周期比较长。第二种方法通过板卡模拟替代真实的爆震信号，能够重复产生爆震信号对控制算法进行反复验证，成本较低，但由于其模拟爆震信号和发动机本身没有并没有直接的关联，相当于一个开环的测试，在控制算法精度和有效性上不能完全保证。

在现代车用发动机管理系统研究中，为了提高ECU开发效率和精确性，汽车电子系统开发提出了基于模型的现代开发流程-V模式开发流程，V模式中采用硬件在环仿真（Hardware In-the-Loop Simulation，HILS）的开发方法：即为了测试ECU性能，在进行整体系统的仿真测试时，控制器采用真实的ECU，被控对象和系统运行环境可以全部或部分采用实时数学模型来模拟。用于HILS系统的发动机模型一般采用均值模型，均值模型是一种需要大量台架实验数据进行标定的模型。因此，模型的爆震模块的标定同样需要发动机爆震试验，容易对发动机造成较大损伤。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种ECU爆震闭环控制的测试系统及其测试方法，能够有效降低测试成本，测试准确，通用性好。

一种ECU爆震闭环控制的测试系统，包括：与ECU相连的FPGA（现场可编程门阵列）板卡、与FPGA板卡相连的下位机以及与下位机相连的上位机，所述的下位机内配置有发动机模型。

所述的下位机用于根据当前时刻发动机模型运行产生的发动机运行数据，对应计算出爆震数据；所述的爆震数据包括爆震强度、爆震频率、爆震起始的曲轴转角、爆震持续时间等；

所述的FPGA板卡用于根据所述的爆震数据生成爆震模拟信号，并将该信号发送至ECU，进而向下位机转发ECU响应输出的控制信号；

所述的发动机模型接收所述的控制信号并运行响应，进而产生新一时刻的发动机运行数据；发动机运行数据包括发动机转速、扭矩、进气歧管压力、平均有效压力等数据；

所述的上位机用于显示所述的发动机运行数据以及爆震数据。

所述的下位机包含有与发动机模型相连的爆震预测模块；所述的爆震预测模块用于根据当前时刻发动机模型运行产生的发动机运行数据，对应计算出爆震数据。

所述的FPGA板卡包含有数据交互模块和信号产生模块；所述的信号产生模块用于通过数据交互模块接收所述的爆震数据，并根据爆震数据生成爆震模拟信号，进而将该信号发送至ECU；所述的数据交互模块用于接收ECU响应输出的控制信号，并将控制信号转发给下位机。

优选地，所述的FPGA板卡通过PCI（外设部件互连标准）总线与下位机连接。通过PCI总线，FPGA板卡能够与下位机进行高速数据交换，满足系统的实时性需求。

优选地，所述的下位机通过TCP/IP协议（传输控制协议/因特网互联协议）与上位机进行数据传输。使得上位机与下位机仅需通过一根网线就可以完成连接，且下位机与上位机不受空间位置约束。

所述的测试系统的测试方法，包括如下步骤：

（1）在下位机下，获取当前时刻发动机模型运行产生的发动机运行数据，并根据当前时刻的发动机运行数据，对应计算出爆震数据；