基于硬件在環的整車控制器自動化測試研究與應用

吳方義，劉衛東，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、支持新能源汽車產業的發展，新能源汽車已成為各大整車企業、零部件廠商、互聯網巨頭的投資熱點。而依據最新的新能源汽車生產企業準入審查的要求，新能源汽車生產企業需要掌握整車控制器VCU的設計開發、測試驗證能力，并具備VCU的硬件在環測試能力。因此，越來越多的新能源汽車企業開始自主研發新能源車輛的VCU控制模塊，而HIL測試又是VCU基于V模式開發過程中的重要環節，所以必須建立和掌握VCU HIL測試的能力和方法。

1 VCU硬件在環自動化測試原理與流程

1.1 VCU硬件在環自動化測試原理

新能源汽車VCU硬件在環自動化測試系統主要包括：上位機的控制界面、基于Matlab／Simulink搭建的整車仿真模型、測試機柜以及真實的VCU。其核心的設計思想是：把真實的控制器放置在一個虛擬整車的環境中，通過實時仿真接口RTI和I／O板卡、通信板卡和傳感器仿真板卡，與運行在4核處理器板卡DS1006中的車輛動力學模型連接在一起，在輔助以各種上位機軟件，構成一個完整的硬件在環自動化測試系統，實現“人-車-環境”的閉環仿真［1］。

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

圖1 自動化測試流程

1.2 VCU測試機柜IO資源分配與負載臺架搭建

根據VCU電路接口圖來配置IO板卡、相關傳感器的信號調理板卡和故障注入板卡等機柜硬件。資源配置時應適當考慮資源冗余。本項目所使用的機柜配置有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信號調理板卡2塊，CAN卡和LIN卡各1塊。如圖2所示，整個機柜從上至下包括電源開關、程控電源、FIU板卡、BOB盒、真實負載箱、處理器PX盒等。

1.3 VCU虛擬仿真模型建模

根據混合動力車型的特點，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、發動機模塊、CVT模塊、電機模塊、電池模塊、整車動力學模塊。主要功能是模擬VCU工作的整車環境。

圖2 VCU機柜實物圖

圖3 整車HIL仿真模型

1.4 VCU測試上位機搭建

控制機柜的上位機軟件是由德國dSPACE公司開發的商業軟件包。項目中主要使用ControlDesk和AutomationDesk來執行自動化測試。

1）ControlDesk 加載模型經過編譯后的sdf數據庫。將所有數據圖形化，可實現數據的實時控制和測量，如圖4所示。

圖4 VCU HIL測試上位機ControlDesk界面

2）AutomationDesk 圖形化的自動化測試序列編寫軟件。調用ControlDesk的數據控件， 實現數據的設定， 并且采集記錄該數據生成測試報告。

2 VCU硬件在環自動化測試應用

1）測試需求。在混合動力模式下，P0電機啟動發動機條件滿足，發動機是否能正常啟動。

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，當加速踏板大于30%，車速大于30 km／h，VCU將發出離合器吸合請求以及P0電機的扭矩請求，P0電機接收到扭矩請求后，帶動發動機啟動，TCU收到離合器吸合請求信號后慢慢吸合離合器進行傳動，完成整個P0電機啟動發動機的過程。

3）測試序列。有了數據字典和基本動作庫后，建序列就是從建好的數據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）測試執行。可以逐條執行測試序列，也可以批量執行。

圖6 VCU請求P0電機啟動發動機測試失敗結果

5）測試結果分析。自動生成測試結果和詳細報告，并對重要的變量曲線進行繪圖，幫助分析。由圖6可得出，VCU沒有發出離合器吸合請求以及P0電機的扭矩請求、發動機狀態請求，說明該功能測試不通過。進而可以分析問題的原因，首先確定發動機啟動條件都滿足，VCU硬件以及線束正常，總線信號也正常，用標定工具CANape讀取內部變量，結果為VCU收到了條件信號，但并沒有發出離合器吸合請求以及P0電機的扭矩請求、發動機狀態請求，進而說明為VCU軟件邏輯錯誤。根據軟件設置的內部觀測變量，推測出何處軟件邏輯出現問題，進而修改，重新編輯，刷寫程序，再次進行測試，測試結果如圖7所示，VCU正常輸出了離合器吸合請求以及P0電機的扭矩請求、發動機狀態請求，發動機正常啟動。

圖7 VCU請求P0電機啟動發動機測試成功結果

3 總結

整車控制器HIL測試在新能源汽車開發領域具有十分重要的地位。本文介紹了一款在研發車型VCU硬件在環自動化測試系統的搭建和應用，并以一條測試用例為例，詳細介紹了自動化測試流程和VCU HIL自動化測試的應用。通過在實際項目中的應用，進一步體現了HIL測試的優勢，說明了采用硬件在環系統測試整車控制器的方法能大大減少測試風險和測試成本，克服了傳統的實車測試成本高、周期長的缺點，是快速開發VCU的有效途徑。