基于硬件在環(huán)的整車控制器自動化測試研究與應(yīng)用

吳方義，劉衛(wèi)東，燕 冬，王愛春

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

近幾年國家大力鼓勵、支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新能源汽車已成為各大整車企業(yè)、零部件廠商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭的投資熱點(diǎn)。而依據(jù)最新的新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)準(zhǔn)入審查的要求，新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)需要掌握整車控制器VCU的設(shè)計(jì)開發(fā)、測試驗(yàn)證能力，并具備VCU的硬件在環(huán)測試能力。因此，越來越多的新能源汽車企業(yè)開始自主研發(fā)新能源車輛的VCU控制模塊，而HIL測試又是VCU基于V模式開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)，所以必須建立和掌握VCU HIL測試的能力和方法。

1 VCU硬件在環(huán)自動化測試原理與流程

1.1 VCU硬件在環(huán)自動化測試原理

新能源汽車VCU硬件在環(huán)自動化測試系統(tǒng)主要包括：上位機(jī)的控制界面、基于Matlab／Simulink搭建的整車仿真模型、測試機(jī)柜以及真實(shí)的VCU。其核心的設(shè)計(jì)思想是：把真實(shí)的控制器放置在一個(gè)虛擬整車的環(huán)境中，通過實(shí)時(shí)仿真接口RTI和I／O板卡、通信板卡和傳感器仿真板卡，與運(yùn)行在4核處理器板卡DS1006中的車輛動力學(xué)模型連接在一起，在輔助以各種上位機(jī)軟件，構(gòu)成一個(gè)完整的硬件在環(huán)自動化測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“人-車-環(huán)境”的閉環(huán)仿真［1］。

自動化測試的流程如圖1所示，首先根據(jù)測試需求編寫測試用例，然后根據(jù)測試用例搭建測試序列，序列搭建好后就可以執(zhí)行自動化測試，最后是結(jié)果分析與報(bào)告管理。下面將以VCU的HIL自動化測試為例，完整介紹整個(gè)自動化測試流程［2］。

圖1 自動化測試流程

1.2 VCU測試機(jī)柜IO資源分配與負(fù)載臺架搭建

根據(jù)VCU電路接口圖來配置IO板卡、相關(guān)傳感器的信號調(diào)理板卡和故障注入板卡等機(jī)柜硬件。資源配置時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮資源冗余。本項(xiàng)目所使用的機(jī)柜配置有4核DS1006處理板卡1塊，DS2211／2202 IO板卡2塊，DS291故障注入板卡14塊，DS5390大電流故障注入板卡1塊，DS223信號調(diào)理板卡2塊，CAN卡和LIN卡各1塊。如圖2所示，整個(gè)機(jī)柜從上至下包括電源開關(guān)、程控電源、FIU板卡、BOB盒、真實(shí)負(fù)載箱、處理器PX盒等。

1.3 VCU虛擬仿真模型建模

根據(jù)混合動力車型的特點(diǎn)，建立了整車HIL仿真模型。如圖3所示，模型由IO接口模型VCU_IO和混合動力車輛模型VCU_MDL兩部分組成。

1）VCU_IO：VCU硬線輸入輸出模塊、CAN總線模塊和ControlPanel模塊。主要功能是仿真模擬VCU的各接口信號、程控電源控制以及ControlPanel。

2） VCU_MDL：SofeECU、發(fā)動機(jī)模塊、CVT模塊、電機(jī)模塊、電池模塊、整車動力學(xué)模塊。主要功能是模擬VCU工作的整車環(huán)境。

圖2 VCU機(jī)柜實(shí)物圖

圖3 整車HIL仿真模型

1.4 VCU測試上位機(jī)搭建

控制機(jī)柜的上位機(jī)軟件是由德國dSPACE公司開發(fā)的商業(yè)軟件包。項(xiàng)目中主要使用ControlDesk和AutomationDesk來執(zhí)行自動化測試。

1）ControlDesk 加載模型經(jīng)過編譯后的sdf數(shù)據(jù)庫。將所有數(shù)據(jù)圖形化，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)控制和測量，如圖4所示。

圖4 VCU HIL測試上位機(jī)ControlDesk界面

2）AutomationDesk 圖形化的自動化測試序列編寫軟件。調(diào)用ControlDesk的數(shù)據(jù)控件， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的設(shè)定， 并且采集記錄該數(shù)據(jù)生成測試報(bào)告。

2 VCU硬件在環(huán)自動化測試應(yīng)用

1）測試需求。在混合動力模式下，P0電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)條件滿足，發(fā)動機(jī)是否能正常啟動。

2）測試用例描述。車輛模式為行駛高壓上電模式，動力模式為ECO HEV，擋位為D擋，車輛正常行駛，當(dāng)加速踏板大于30%，車速大于30 km／h，VCU將發(fā)出離合器吸合請求以及P0電機(jī)的扭矩請求，P0電機(jī)接收到扭矩請求后，帶動發(fā)動機(jī)啟動，TCU收到離合器吸合請求信號后慢慢吸合離合器進(jìn)行傳動，完成整個(gè)P0電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)的過程。

3）測試序列。有了數(shù)據(jù)字典和基本動作庫后，建序列就是從建好的數(shù)據(jù)字典和基本動作庫里面拖拽庫或變量，簡單方便，如圖5所示。

圖5 測試序列

4）測試執(zhí)行。可以逐條執(zhí)行測試序列，也可以批量執(zhí)行。

圖6 VCU請求P0電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)測試失敗結(jié)果

5）測試結(jié)果分析。自動生成測試結(jié)果和詳細(xì)報(bào)告，并對重要的變量曲線進(jìn)行繪圖，幫助分析。由圖6可得出，VCU沒有發(fā)出離合器吸合請求以及P0電機(jī)的扭矩請求、發(fā)動機(jī)狀態(tài)請求，說明該功能測試不通過。進(jìn)而可以分析問題的原因，首先確定發(fā)動機(jī)啟動條件都滿足，VCU硬件以及線束正常，總線信號也正常，用標(biāo)定工具CANape讀取內(nèi)部變量，結(jié)果為VCU收到了條件信號，但并沒有發(fā)出離合器吸合請求以及P0電機(jī)的扭矩請求、發(fā)動機(jī)狀態(tài)請求，進(jìn)而說明為VCU軟件邏輯錯(cuò)誤。根據(jù)軟件設(shè)置的內(nèi)部觀測變量，推測出何處軟件邏輯出現(xiàn)問題，進(jìn)而修改，重新編輯，刷寫程序，再次進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖7所示，VCU正常輸出了離合器吸合請求以及P0電機(jī)的扭矩請求、發(fā)動機(jī)狀態(tài)請求，發(fā)動機(jī)正常啟動。

圖7 VCU請求P0電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)測試成功結(jié)果

3 總結(jié)

整車控制器HIL測試在新能源汽車開發(fā)領(lǐng)域具有十分重要的地位。本文介紹了一款在研發(fā)車型VCU硬件在環(huán)自動化測試系統(tǒng)的搭建和應(yīng)用，并以一條測試用例為例，詳細(xì)介紹了自動化測試流程和VCU HIL自動化測試的應(yīng)用。通過在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用，進(jìn)一步體現(xiàn)了HIL測試的優(yōu)勢，說明了采用硬件在環(huán)系統(tǒng)測試整車控制器的方法能大大減少測試風(fēng)險(xiǎn)和測試成本，克服了傳統(tǒng)的實(shí)車測試成本高、周期長的缺點(diǎn)，是快速開發(fā)VCU的有效途徑。