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发布时间：2023-11-13 19:15:18 来源：文档文库
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基于dSPACE的电机控制器硬件在环测试研究
党美婷;任佳越;杨启东
【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷,期】2019(000018【总页数】4页(P131-134
【关键词】电机控制器;dSPACE;硬件在环【作者】党美婷;任佳越;杨启东
【作者单位】长安大学汽车学院陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TM306
新能源汽车在解决能源危机和环境污染方面发挥着不可替代的作用，而纯电动汽车在新能源汽车中又占据着十分重要的地位。纯电动汽车由主要电池、电机及驱动系统、整车控制器及相关辅助系统组成[1]。电机和控制器是电动汽车的驱动部分。电动汽车控制器就像电动汽车的心脏一样，是电动汽车核心部件，它的作用是控制动力电池与电机之间的能量交流输导[2]。硬件在环测试是V字型开发路线中重要的一环，全球各大汽车厂商都非常重视硬件在环测试这一阶段，因为硬件在环测试可以大大减少开发周期，很大程度上减少研发费用的浪费[3]。国外大型汽车公司如大众、宝马、奔驰、现代、福特等，已经将硬件在环测试纳入到他们的整车开发平台中[4]。硬件在环测试系统有几种比较成熟的方案：德国的Dspace系统；德国Etas公司的LabCar系统；NationalInstrument的PXi系统；基于MATLAB
的xPCtarget系统[5]。dSPACE具有先进的硬件处理器和具备高速的运算能力，并且具有丰富的I/O口，足够可以完成系统配置、代码生成下载以及功能调试等功能[6]。本文阐述了基于dSPACE的永磁同步电机控制器硬件在环的测试原理，对电机控制器进行有效测试，并通过测试结果验证电机控制器的功能性和电机控制器硬件在环仿真测试平台的有效性。
硬件在环（Hardware-in-the-loop）仿真测试系统，是将搭建好的仿真模型编译下载到机柜板卡中，机柜通过I/O接口与被测控制器相连，通过实时在线运行模型来模拟控制器的运行环境，使控制器判断处于真实的环境中，从而对被测控制器进行全方面的、系统的测试。该系统能够实现在实验室环境下进行边开发边测试，可以减少车型开发周期；可以设置各种极端工况和故障工况，安全可靠，减少了实车测试的开发费用。
永磁同步电机控制器（下称“MCU”）HIL测试系统主要包括以下几个部分：dSPACE机柜、待测MCU、上位机以及电机驱动系统模型。
如图1所示，在MCUHIL测试系统中，永磁同步电机控制器是真实的控制器，而永磁同步电机、逆变器、旋转变压器等采用仿真的模型。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，将编译好的模型下载到dSPACE机柜中，通过机柜板卡接口与真实的MCU相连接，互相传递信号。
MCUHIL测试系统的硬件平台包含三个部分：上位机、dSPACE机柜和永磁同步电机控制器。上位机主要用来开发测试管理界面，在测试过程中进行手动测试用例的执行以及测试过程的监测；dSPACE机柜中含有多种板卡资源，每一种板卡会有多个ADC、DAC、DIGIN和DIGOUT等通道类型，可以进行选择。永磁同步电机控制器采用的是某一纯电动汽车的MCU。MCUHIL测试实时硬件系统采用的是德国dSPACE公司的SCALEXIO系统的硬件平台，资源板卡包括3个DS2680板卡、1个DS2655板卡和1个DS2671板卡。其中，DS2680板卡
有22路模拟输入ADC通道、32路模拟输出DAC通道、30路DIGIN通道、28路DIGOUT通道、12路电阻模拟ResistanceOut通道、18路可变输入Flexible_IN通道；DS2655是可编程的FPGA板卡，用于计算速度要求较快、计算精度要求较高的模块，包括5路模拟输入ADC通道、5路模拟输出DAC通道以及10路DigitalI/O通道；DS2671是支持CAN/LIN/FlexRay的总线通讯板卡，有4路通道。
MCUHIL测试系统软件平台包含：搭建电机驱动系统模型、开发测试管理界面。电机驱动系统模型由两部分组成：主处理器模型和FPGA模型。FPGA模型结构如图2所示，FPGA模型的处理速度可以达到8ns级的仿真步长，由于电机、逆变器以及旋转变压器等模块运算速度要求较高，所以将其搭建在FPGA模型中。主处理器模型的运算速度较低，所以将一些对运算速度要求不高的模块搭建在主处理器模型中。图3是主处理器模型结构。Environment_Control是环境参数配置模块，在这个模块中可以设置母线电压、电机转速和转矩等参数。
Model包括像测功机模型以及母线电流模型这种在系统中运算速度较慢的模型。在FPGA模型中也包含测功机模型，可以在Environment_Control中选择测功机模型运行在哪一部分中。
eDrive是主处理器模型与FPGA模型相互传递信号的关键环节，包括了Register模块、BufferInterface模块等。其中主处理器模型和FPGA模型是通过Buffer
