一種基于虛擬動力底盤系統的LabCar電氣功能測試臺架

李俊嶺，黃 浩

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

隨著汽車電氣化智能化的飛速發展，“沙發加4個車輪”用來描述現如今的造車技術顯然早已過時，如何提升用戶的體驗感成為各個造車企業的重中之重。與用戶最直接交互的車身域更是汽車企業的直接考量，面對更加人性化、智能化、復雜化的車身域控制，需要一套更加完善、可靠的測試系統及方法。LabCar臺架測試是目前汽車行業廣泛采用的一項對車身域各控制器性能及功能測試的技術，主要包括電氣功能測試、電性能測試、網絡休眠測試、診斷測試、魯棒性測試。

1 LabCar介紹

圖1 測試臺架工裝

LabCar 臺架制作的接近實車尺寸的物理裝置，如圖1所示。

然后按照實車零部件、線束、蓄電池等電器部件位置在裝置上進行實物搭建，并開發整車網絡通信仿真程序和整車電源控制程序，搭建成一個符合整車電氣功能測試條件的臺架。具體實物如圖2所示。

2 虛擬動力底盤系統設計

首先通過CANoe工具鏈及其支持的CAPL語言仿真出虛擬的動力底盤系統，配合外部程控電源，組合成一套完整的車身電氣測試系統。

電氣系統臺架測試裝置及測試方法由上位機、下位機、測試臺架和外部電源組成，整體架構如圖3所示。

圖2 LabCar臺架實物照片

圖3 系統架構圖

上位機與下位機采用以太網協議，利用網線直連；下位機和測試臺架之間通過總線進行通信，進行系統間的參數控制及通信；外部電源與測試臺架通過電纜連接，對測試臺架提供可控電源。

上位機作為測試人員與測試系統交互窗口，主要實現兩項功能，一是通過CANoe Panel向測試系統控制仿真參數輸入，模擬測試環境；二是監測總線報文，對測試條件及結果進行反映，監測測試過程中的狀態信息。

下位機主要運行虛擬的動力底盤系統，主要由TCU、ACM、ESC、EMS、EPS、SRS節點組成，如圖4所示，其中GW、GSM為真實節點。

圖4 動力系統仿真節點結構圖

其中ESC、EMS、EPS、SRS節點通過工程添加的DBC文件關聯Panel上的控件，實現對一些動力狀態系統的仿真，如車速、發動機轉速、轉向盤轉角、水溫、碰撞信號等，可根據具體測試條件及測試環境添加。

其中TCU、ACM及真實節點GSM則實現對車輛實時擋位變換的仿真。仿真邏輯為：TCU首先向總線發送當前擋位信息；真實節點GSM根據測試人員操作向總線發送換擋操作信息；ACM先根據總線上ESC發送的當前車速信息、TCU發送的當前擋位信息及GSM發送的換擋操作信息判定當前操作是否合理，若合理，則繼續進行目標擋位計算，并將計算得出的目標擋位信息發送至總線，若不合理則停止目標擋位計算，并向總線上發送儀表提示信息；最后TCU將當前擋位信息替換為ACM計算出來的目標擋位信息，完成一次換擋操作，其換擋邏輯如圖5所示。

圖5 換擋邏輯圖

TCU為虛擬節點，其功能是：一是向總線上發送當前擋位信息，擋位分為P、R、N、D、S擋；二是將當前擋位信息替換為ACM計算出來的目標擋位信息，完成一次換擋操作。

GSM為真實節點，其功能是根據測試人員的換擋操作，向總線上發送對應的信號，信號定義為：左旋3、左旋2、左旋1、保持、右旋1、右旋2、右旋3、按P鍵，當200ms內信號無變化時，該信號會重置為“保持”狀態。

ESC為虛擬節點，其功能是向總線上發送當前車速信息。

ICM為真實節點，其功能是接收ACM發送的儀表提示信息，提示測試人員換擋操作不合理。儀表提示信息有：請靜止時再掛入P擋、請停車換擋。

GW為真實節點，其功能是完成兩條總線上的報文和信號的路由。

ACM為虛擬節點，其功能是先根據總線上ESC發送的當前車速信息、TCU發送的當前擋位信息及GSM發送的換擋操作信息判定當前操作是否合理，若合理繼續進行目標擋位計算，并將計算得出的目標擋位信息發送至總線，若不合理則停止目標擋位計算，并向總線上發送儀表提示信息。ACM換擋計算邏輯和操作判定邏輯如圖6、圖7所示。

圖6 ACM換擋計算邏輯

圖7 ACM操作判定邏輯

3 總結

LabCar測試臺架是由車身域所包含的控制器、線束、硬件及臺架框架組成。主要有：外部燈光系統、雨刮系統、門窗門鎖系統、內部燈光系統、防盜報警系統、PEPS系統、輔助系統、空調系統等，可根據具體測試條件及測試環境增刪。

外部電源主要由程控電源和電源工控機組成。其中工控機可以控制程控電源向測試臺架輸入可控電源，具體可控制電源電壓大小、輸出時間及動態控制，滿足測試臺架靜態電流測試、高低壓測試、回路壓降測試等電性能測試條件。

通過對動力底盤系統的部分仿真，解決了臺架測試無法對動態環境下進行測試的限制，較大地拓寬了臺架測試范圍及有效性。