基于VTSystem的汽車電氣自動測試系統研制及應用

明 星

（上海汽車集團股份有限公司商用車技術中心，上海 200438）

儀表 （IPK）和車身控制器 （BCM）是汽車電器系統中2個重要的控制器，與車身舒適性密切相關，如果某一個控制器在功能上出現一個錯誤，都很容易被用戶感覺出來，從而對品牌造成極其不利的影響。所以在車上市之前的開發階段，必須對控制器進行詳盡的測試。目前一些控制器供應商都是采用業界流行的V-Model開發流程，在產品開發的每個階段都會進行測試，把樣件交給主機廠之后，主機廠需要把所有相關控制器集成在一起，并結合相關輸入開關和執行器，進行系統集成測試。上汽商用車技術中心電器科結合正在進行的寬體輕型客車項目，設計出一個電器測試臺架，采用原車線束和相關元器件，并盡量按照原車安裝位置和方式安裝，可以基本實現整車電器功能的手動測試。

本測試系統是在手動測試的基礎上，采用Vector公司的VTSystem，與電器測試臺架緊密結合，成功解決了手動測試無法進行模擬信號輸入與效率低下的問題。同時，還可以通過一個專用BOB，實現手動測試和自動測試之間的切換。

1 測試需求分析

通過對IPK和BCM設計規范的分析，歸納總結出本測試系統測試對象的激勵共有3類信號：I/O信號、PWM信號以及模擬信號。其中IPK共有5路模擬量和27路I/O輸入/輸出；BCM共有44路I/O輸入/輸出、1路PWM輸出、1路模擬量輸入。

通過VTSystem可以模擬產生測試過程中所需要的激勵，同時還可以采集每個部件的輸出信號反饋給測試系統，與設定好的期望值進行比較判斷，從而自動做出測試用例通過或者不通過的結論。

2 測試系統工作原理

VTSystem不僅具有能夠提供數字電壓信號和PWM信號輸出的板卡，而且還具有能夠對控制器的輸出信號進行采集的板卡。同時，VTSystem還可以通過TCP/IP協議與上位機的CANoe進行數據通信。本測試系統正是基于VTSystem的以上特點，模擬產生BCM和IPK所需要的輸入信號給2個控制器，由控制器輸出相應的信號給臺架上面的各個執行器，同時VTSystem也會采集每一路輸出信號，由CANoe進行測試結果的自動判斷并自動跳轉到下一測試用例。整個測試由VTSystem、被測控制器和執行器構成一個閉環自動測試系統。

2.1 工作原理框圖

通過需求分析，設計出的系統結構如圖1所示。圖1中的左邊部分即為電器測試臺架，上面裝有實車開關、線束等各種執行器以及IPK和BCM控制器，可以單獨進行手動測試；右邊部分為VT測試柜，上面集成有開關控制面板、專用BOB、VT板卡、直流穩壓電源和電子負載。專用BOB上面設有3種短路孔，如果使用短路端子將對應的綠色和黑色孔接通，即可實現VT系統的自動測試，此時所有的開關信號和傳感器信號由VT板卡模擬并提供給IPK和BCM，同時采集這2個控制器的輸出信號作為測試結果的判斷；如果使用短路端子將對應的黃色和黑色孔接通，則可實現電器測試臺架的手動測試，此時VT測試柜只為Labcar臺架提供直流穩壓電源，IPK和BCM兩個控制器的輸入全部由實車開關手動輸入，輸出可使用其它測試工具 （如萬用表、示波器）測量。此種模式通常是在故障排查時使用。

2.2 自動測試系統的硬件組件

測試臺架硬件系統主要包括：信號仿真模塊、信號測量模塊、直流穩壓電源、電子負載、BOB測試盒及機柜的開發集成等。

1）信號仿真模塊選用的是VT2516板卡，用于仿真BCM和IPK工作所需的各種開關信號、傳感器信號和電源信號等。

2）信號測量模塊選用VT7001板卡，主要用來測量IPK和BCM兩個控制器的靜態電流。

3）選用VT8012板卡作為VTSystem的底板，為整個系統提供電源接口和PC接口，與PC機之間通過以太網連接。

4）選用VT1004板卡用于信號采集測量，包括前閱讀燈電壓采集、后閱讀燈電壓采集、門鎖信號采集、后霧燈電壓采集、近光燈電壓采集、左轉向及右轉向燈電壓采集。

5）VT2004板卡用于信號模擬仿真，可以模擬車速信號、發動機轉速信號、燃油油位信號、水溫信號、刮水間歇時間及碰撞信號。

根據需求及選用的板卡，搭建的電氣自動測試系統如圖2所示。

2.3 自動測試系統的軟件組件

本測試系統的軟件主要由CANoe和TAE（Test Automation Editor，自動化測試編輯軟件）組成。

1）CANoe是進行網絡和ECU開發、測試和分析的全面工具，支持總線網絡開發從需求分析到系統實現的全過程，包括模型創建、仿真、測試、診斷及通信分析等。在本項目中，CANoe作為上位機軟件對測試過程進行管理，包括工程加載、測試運行控制、測試用例選擇、人機信息交互、測試數據實時窗口等。VT的所有板卡可以通過CANoe的Configuration菜單進行配置，配置好以后，將PC機和VT系統以及CANcaseXL連接起來，即可在CANoe中加載提前建好的測試工程，其界面如圖3所示。

2）TAE主要用于定義、編輯、瀏覽和維護CANoe的XML測試模塊。它可以在無需了解任何XML知識的同時，實現對這些測試模塊以及相關參數的插入、修改和刪除。TAE覆蓋了CANoe的XML測試特征集的所有特性，例如測試模式。測試模式的參數符號表達包含總線信號、I/O信號和診斷服務等。CAPL庫里的測試用例可以直接使用。TAE與CANoe之間是無縫集成的，在CANoe工程啟動界面中點擊任何一個測試模塊并點擊鼠標右鍵菜單中的Configuration，即可直接啟動TAE軟件并進入編輯界面。IPK的TestCase編輯界面如圖4所示。

3 測試系統應用

3.1 實例介紹

本文以BCM的過壓/欠壓保護功能測試為例，介紹該自動測試系統的工作過程。測試柜和程控電源 （即為整個測試系統提供電源的直流穩壓電源，可以由CANoe通過串口實現自動電壓調節）上電以后，打開CANoe軟件，選擇菜單項File，單擊“Load Configuration”，在瀏覽框中選擇在TAE軟件中提前編輯好的自動測試工程文件，打開如圖3所示的界面后，勾選 “Test Groups”，它所包含的4個TestCase會自動勾選上。

3.2 測試過程及問題分析

在完成3.1節中的測試工程加載后，點擊運行，系統會自動按順序執行4個TestCase，測試過程如圖5所示。

根據BCM設計規范和自動測試系統測試規范，針對BCM的過壓/欠壓保護功能，分別對后風窗加熱和前頂燈進行過壓/欠壓測試，每一個TestCase又分3個測試步驟，分別是正常功能、模擬測試、恢復正常功能，對應著圖5中的A1、A2、A3。如果不采用該自動測試系統而選擇手動測試的話，需要搭建測試環境，根據后除霜功能開啟條件，要完成該功能測試，需要發動機轉速信號，由于臺架不能產生該信號，所以需要外接信號發生器，要完成過壓/欠壓測試，需要手動調節直流穩壓電源到16 V和9V。因此，選用手動測試該項功能，整個測試效率十分低下。

3.3 測試結果

表1是BCM的過壓/欠壓保護功能的詳細測試結果，包括測試期望值和實際測試值，最后還有測試是否通過的測試結論。與手動測試結果相比，測試結果是一致的，但效率得到明顯提高。

表1 測試報告

4 總結

本文介紹的電氣功能自動測試系統主要針對IPK和BCM兩個控制器的輸入和輸出進行模擬和采集，整個測試形成了一個閉環系統，將自動測試系統和Labcar臺架等相關硬件連接完畢，通過PC機上面的CANoe軟件，運行由TAE編寫的TestCase，整個測試系統即可自動完成，最后可生成HTML格式的測試報告，效率大大提高。通過手動測試對自動測試結果進行驗證，結果一致。同時，通過手動測試對自動測試中未通過項進行故障分析、故障排除，二者相輔相成，互相補充，得到了很好的測試效果。

［1］Vector公司.Vector VT System brochure［Z］.

［2］IPK產品描述系統文件［Z］.

［3］BCM需求規范［Z］.