-----汽车集团整车控制器HIL实例介绍知识讲解
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8路同步AI 16位分辨率 250kS/s采样率
PXIe-6363模块
32路DIO 10MHz频率
PXI-8513模块
双路CAN 高低速兼容
整车simulink模型
①
在simulink中搭建整车动力学模型，如下图
02
PART
②
通过NI工具包将simulink模型导成 .dll文件，最终导 入PXI机箱运行
②
器输出转矩，同时限制电机的最高转速，
最高车速限制为100km/h，主减比5.1，
轮胎半径360mm
ON断开：根据当前状态，进行电机负载
④
卸载；卸载后断开各高压回路；复位高
压故障诊断；保存故障代码、行驶参数
等；最后断开低压自保控制
系统结构介绍
02
机柜总成结构
PART
供电箱及开关 工控机 PXI机箱 适配器
为16s
车辆的最高速度除了受到驱动力和负载阻力的限制，还受到整车控制器发给 电机控制器指令报文（0xCFF08EF）的转速正值限制。目前电机工作在转矩模 式，通过该转速正值，限制电机的最高转速，同时限制车速。当为满载质量 时，最高速度是由转速正值限制，此时整车控制器发出的指令转矩是260Nm， HIL模型计算得到的电机的实际输出转矩130.3Nm，在该转矩下，电机转速保 持在3800rpm。
PART
①
输入加速踏板到最大值，电压达到4.2V
②
观察整车控制器发给电机控制器指令报文 （0xCFF08EF）的指令转矩值，可以观察到当车速 为0时，指令转矩值为520Nm
③
整车动力学模型根据收到的指令转矩，计算得到驱
动电机的实际输出电磁转矩
测试过程
④
车辆加速，在前面板可以实时观测车速，电机转
速等数据，如下图所示
初始状态为整车正常行驶，电机指令扭矩260Nm
动力状态位置
电池故障报警信息报文 （0x18F214F3）
电动空调接触器线控输出禁止 即空调接触器灯灭
05
暖风开启和关闭
PART
除霜机接触器线控输出 即除霜接触器灯亮
②
断开暖风开关
④
①
在系统准备就绪状态下 按下暖风开关
③
整车系统状态2报文（0xCF101D0） 的暖风控制状态位置1 即启动
⑤
除霜机接触器线控输出禁止 即除霜接触器灯灭
测试用例4
故障诊断
高温报警
PART
02
现场介绍及培训
PART
测试用例1
VCU上电过程测试
03
VCU上电过程测试
PART
ACC上电
ON上电
START启动1s
踩刹车并换D档， 松刹车，换档完成
① 低压上电 ② 整车控制器收发报文 ③ HIL可以实时收发并显示报
文
① 低压自保输出 ② 电机控制器启动 ③ 预充电开始 ④ DC/DC接触器线控输出 ⑤ 待预充电完成后主接触器
04
PART
测试过程
⑤
得到车辆的加速过程速度时间曲线
如下图所示
04
PART
测试过程
随着车速升高，整车控制器发出的指令转矩减小，整车控制器发出的
⑥
指令转矩和实际车速的关系如下图所示。记录该转矩和转速的关系并
绘制曲线，判断该曲线是否合理
04
PART
04
测试过程
PART
⑦
HIL测试得到结果：最高车速为80Km/h，加速时间
吸合 ⑥ DC/DC使能控制 ⑦ 电机控制器准备就绪灯亮 ⑧ 动力系统准备就绪灯亮
① 转向助力泵控制 ② 油 泵 DCAC 控 制 报 文
(0x10242E27) 的 启 动 命 令为置1，即启动 ③ 仪表板READY灯亮 ④ 电机控制器启动输出灯亮
① 电机控制器控制指令报文 (0xCFF08EF) 的 控 制 模 式 位置2，即电机转换为转矩 模式，车辆准备就绪，可 以运行。
软件界面介绍（主界面）
③ ②
02
PART
①
① 实验模型控制 ② 整车控制输入 ③ 仪表显示 ④ 故障报警 ⑤ 整车综合信息
④
⑤
软件界面介绍（副界面）
②
02
PART
①
③
① 控制器输出状态 ② VCU报文输入 ③ VCPART
02
现场介绍及培训
PART
02
现场介绍及培训
测试用例2
满载最高时速测试
04
已知参数
PART
参数名称 01 满载总质量 02 空载总质量 03 减速器速比 04 设定机械传动效率 05 设定车辆轮半径 06 设定车辆迎风面积 07 设定车辆风阻系数 08 设定车辆行使摩擦系数（100km/h）
符号
m mk iz ηt r area Cd fk
数值
4460 3100 5.1 0.9 0.365 4.6 0.45 0.014
单位
kg kg
m m^2
04
测试系统初始状态
PART
HIL
VCU和HIL 连接正常
VCU系统 上电正常
D N R
整车控制器发给电机 控制器指令报文
（0xCFF08EF）的电 机控制器使能位为1
档位位于D档
04
测试过程
可以在3100kg到4460kg之间任意输入整车质量，进行上述过程测试计算
测试用例3
辅助系统工作
05
空调开启和关闭
PART
在系统准备就绪状态下 按下空调开关
①
水冷风扇控制有效 即水冷风扇控制灯亮
③
断开空调开关
⑤
水冷风扇控制无效 即水冷风扇控制灯灭
⑦
②
电动空调接触器线控输出 即空调接触器灯亮
④
⑥
整车系统状态2报文（0xCF101D0） 的空调控制状态位置1 即启动
-----汽车集团整车控制器 HIL实例介绍
待测控制器介绍
01
整车控制器基本控制策略
PART
ACC上电，整车低压设备进行自检
①
ON上电，VCU输出低压自保控制信号，
对高压上电设备进行故障监测和诊断，
如无故障则主接触器吸合，启动高压辅
助系统控制逻辑
START启动（1s以上）：开启电机控制器、
信号调理箱 负载箱
02
操作台结构
PART
挂板 待测控制器 接线导轨
操作台 上位机界面
02
硬件组成介绍
PART
PXIe-1082机箱
4个混合插槽 3个PXI Express插槽 每插槽1 GB/s的带宽
PXIe主机控制器
2.3 GHz四核Intel Core i7 内存8GB
PXIe-6356模块
转向助力泵控制逻辑，无故障报警则点
亮绿色Ready灯
一般故障状态：VCU检测到一般故障，
③
整车控制器报警（报警灯闪烁、通过
CAN总线发送相关的报警信息，通知其
他的节点），整个系统降级运行。
重大故障状态：VCU报警（紧急情况采
用紧急呼叫指令通知其他节点），必要
时切断主继电器电源，系统停车
VCU采集油门踏板信号，控制电机控制
PXIe-6363模块
32路DIO 10MHz频率
PXI-8513模块
双路CAN 高低速兼容
整车simulink模型
①
在simulink中搭建整车动力学模型，如下图
02
PART
②
通过NI工具包将simulink模型导成 .dll文件，最终导 入PXI机箱运行
②
器输出转矩，同时限制电机的最高转速，
最高车速限制为100km/h，主减比5.1，
轮胎半径360mm
ON断开：根据当前状态，进行电机负载
④
卸载；卸载后断开各高压回路；复位高
压故障诊断；保存故障代码、行驶参数
等；最后断开低压自保控制
系统结构介绍
02
机柜总成结构
PART
供电箱及开关 工控机 PXI机箱 适配器
为16s
车辆的最高速度除了受到驱动力和负载阻力的限制，还受到整车控制器发给 电机控制器指令报文（0xCFF08EF）的转速正值限制。目前电机工作在转矩模 式，通过该转速正值，限制电机的最高转速，同时限制车速。当为满载质量 时，最高速度是由转速正值限制，此时整车控制器发出的指令转矩是260Nm， HIL模型计算得到的电机的实际输出转矩130.3Nm，在该转矩下，电机转速保 持在3800rpm。
PART
①
输入加速踏板到最大值，电压达到4.2V
②
观察整车控制器发给电机控制器指令报文 （0xCFF08EF）的指令转矩值，可以观察到当车速 为0时，指令转矩值为520Nm
③
整车动力学模型根据收到的指令转矩，计算得到驱
动电机的实际输出电磁转矩
测试过程
④
车辆加速，在前面板可以实时观测车速，电机转
速等数据，如下图所示
初始状态为整车正常行驶，电机指令扭矩260Nm
动力状态位置
电池故障报警信息报文 （0x18F214F3）
电动空调接触器线控输出禁止 即空调接触器灯灭
05
暖风开启和关闭
PART
除霜机接触器线控输出 即除霜接触器灯亮
②
断开暖风开关
④
①
在系统准备就绪状态下 按下暖风开关
③
整车系统状态2报文（0xCF101D0） 的暖风控制状态位置1 即启动
⑤
除霜机接触器线控输出禁止 即除霜接触器灯灭
测试用例4
故障诊断
高温报警
PART
02
现场介绍及培训
PART
测试用例1
VCU上电过程测试
03
VCU上电过程测试
PART
ACC上电
ON上电
START启动1s
踩刹车并换D档， 松刹车，换档完成
① 低压上电 ② 整车控制器收发报文 ③ HIL可以实时收发并显示报
文
① 低压自保输出 ② 电机控制器启动 ③ 预充电开始 ④ DC/DC接触器线控输出 ⑤ 待预充电完成后主接触器
04
PART
测试过程
⑤
得到车辆的加速过程速度时间曲线
如下图所示
04
PART
测试过程
随着车速升高，整车控制器发出的指令转矩减小，整车控制器发出的
⑥
指令转矩和实际车速的关系如下图所示。记录该转矩和转速的关系并
绘制曲线，判断该曲线是否合理
04
PART
04
测试过程
PART
⑦
HIL测试得到结果：最高车速为80Km/h，加速时间
吸合 ⑥ DC/DC使能控制 ⑦ 电机控制器准备就绪灯亮 ⑧ 动力系统准备就绪灯亮
① 转向助力泵控制 ② 油 泵 DCAC 控 制 报 文
(0x10242E27) 的 启 动 命 令为置1，即启动 ③ 仪表板READY灯亮 ④ 电机控制器启动输出灯亮
① 电机控制器控制指令报文 (0xCFF08EF) 的 控 制 模 式 位置2，即电机转换为转矩 模式，车辆准备就绪，可 以运行。
软件界面介绍（主界面）
③ ②
02
PART
①
① 实验模型控制 ② 整车控制输入 ③ 仪表显示 ④ 故障报警 ⑤ 整车综合信息
④
⑤
软件界面介绍（副界面）
②
02
PART
①
③
① 控制器输出状态 ② VCU报文输入 ③ VCPART
02
现场介绍及培训
PART
02
现场介绍及培训
测试用例2
满载最高时速测试
04
已知参数
PART
参数名称 01 满载总质量 02 空载总质量 03 减速器速比 04 设定机械传动效率 05 设定车辆轮半径 06 设定车辆迎风面积 07 设定车辆风阻系数 08 设定车辆行使摩擦系数（100km/h）
符号
m mk iz ηt r area Cd fk
数值
4460 3100 5.1 0.9 0.365 4.6 0.45 0.014
单位
kg kg
m m^2
04
测试系统初始状态
PART
HIL
VCU和HIL 连接正常
VCU系统 上电正常
D N R
整车控制器发给电机 控制器指令报文
（0xCFF08EF）的电 机控制器使能位为1
档位位于D档
04
测试过程
可以在3100kg到4460kg之间任意输入整车质量，进行上述过程测试计算
测试用例3
辅助系统工作
05
空调开启和关闭
PART
在系统准备就绪状态下 按下空调开关
①
水冷风扇控制有效 即水冷风扇控制灯亮
③
断开空调开关
⑤
水冷风扇控制无效 即水冷风扇控制灯灭
⑦
②
电动空调接触器线控输出 即空调接触器灯亮
④
⑥
整车系统状态2报文（0xCF101D0） 的空调控制状态位置1 即启动
-----汽车集团整车控制器 HIL实例介绍
待测控制器介绍
01
整车控制器基本控制策略
PART
ACC上电，整车低压设备进行自检
①
ON上电，VCU输出低压自保控制信号，
对高压上电设备进行故障监测和诊断，
如无故障则主接触器吸合，启动高压辅
助系统控制逻辑
START启动（1s以上）：开启电机控制器、
信号调理箱 负载箱
02
操作台结构
PART
挂板 待测控制器 接线导轨
操作台 上位机界面
02
硬件组成介绍
PART
PXIe-1082机箱
4个混合插槽 3个PXI Express插槽 每插槽1 GB/s的带宽
PXIe主机控制器
2.3 GHz四核Intel Core i7 内存8GB
PXIe-6356模块
转向助力泵控制逻辑，无故障报警则点
亮绿色Ready灯
一般故障状态：VCU检测到一般故障，
③
整车控制器报警（报警灯闪烁、通过
CAN总线发送相关的报警信息，通知其
他的节点），整个系统降级运行。
重大故障状态：VCU报警（紧急情况采
用紧急呼叫指令通知其他节点），必要
时切断主继电器电源，系统停车
VCU采集油门踏板信号，控制电机控制