一種基于虛擬動(dòng)力底盤(pán)系統(tǒng)的LabCar電氣功能測(cè)試臺(tái)架

李俊嶺，黃 浩

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

隨著汽車(chē)電氣化智能化的飛速發(fā)展，“沙發(fā)加4個(gè)車(chē)輪”用來(lái)描述現(xiàn)如今的造車(chē)技術(shù)顯然早已過(guò)時(shí)，如何提升用戶(hù)的體驗(yàn)感成為各個(gè)造車(chē)企業(yè)的重中之重。與用戶(hù)最直接交互的車(chē)身域更是汽車(chē)企業(yè)的直接考量，面對(duì)更加人性化、智能化、復(fù)雜化的車(chē)身域控制，需要一套更加完善、可靠的測(cè)試系統(tǒng)及方法。LabCar臺(tái)架測(cè)試是目前汽車(chē)行業(yè)廣泛采用的一項(xiàng)對(duì)車(chē)身域各控制器性能及功能測(cè)試的技術(shù)，主要包括電氣功能測(cè)試、電性能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)休眠測(cè)試、診斷測(cè)試、魯棒性測(cè)試。

1 LabCar介紹

圖1 測(cè)試臺(tái)架工裝

LabCar 臺(tái)架制作的接近實(shí)車(chē)尺寸的物理裝置，如圖1所示。

然后按照實(shí)車(chē)零部件、線(xiàn)束、蓄電池等電器部件位置在裝置上進(jìn)行實(shí)物搭建，并開(kāi)發(fā)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信仿真程序和整車(chē)電源控制程序，搭建成一個(gè)符合整車(chē)電氣功能測(cè)試條件的臺(tái)架。具體實(shí)物如圖2所示。

2 虛擬動(dòng)力底盤(pán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

首先通過(guò)CANoe工具鏈及其支持的CAPL語(yǔ)言仿真出虛擬的動(dòng)力底盤(pán)系統(tǒng)，配合外部程控電源，組合成一套完整的車(chē)身電氣測(cè)試系統(tǒng)。

電氣系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)試裝置及測(cè)試方法由上位機(jī)、下位機(jī)、測(cè)試臺(tái)架和外部電源組成，整體架構(gòu)如圖3所示。

圖2 LabCar臺(tái)架實(shí)物照片

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

上位機(jī)與下位機(jī)采用以太網(wǎng)協(xié)議，利用網(wǎng)線(xiàn)直連；下位機(jī)和測(cè)試臺(tái)架之間通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行通信，進(jìn)行系統(tǒng)間的參數(shù)控制及通信；外部電源與測(cè)試臺(tái)架通過(guò)電纜連接，對(duì)測(cè)試臺(tái)架提供可控電源。

上位機(jī)作為測(cè)試人員與測(cè)試系統(tǒng)交互窗口，主要實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)功能，一是通過(guò)CANoe Panel向測(cè)試系統(tǒng)控制仿真參數(shù)輸入，模擬測(cè)試環(huán)境；二是監(jiān)測(cè)總線(xiàn)報(bào)文，對(duì)測(cè)試條件及結(jié)果進(jìn)行反映，監(jiān)測(cè)測(cè)試過(guò)程中的狀態(tài)信息。

下位機(jī)主要運(yùn)行虛擬的動(dòng)力底盤(pán)系統(tǒng)，主要由TCU、ACM、ESC、EMS、EPS、SRS節(jié)點(diǎn)組成，如圖4所示，其中GW、GSM為真實(shí)節(jié)點(diǎn)。

圖4 動(dòng)力系統(tǒng)仿真節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖

其中ESC、EMS、EPS、SRS節(jié)點(diǎn)通過(guò)工程添加的DBC文件關(guān)聯(lián)Panel上的控件，實(shí)現(xiàn)對(duì)一些動(dòng)力狀態(tài)系統(tǒng)的仿真，如車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角、水溫、碰撞信號(hào)等，可根據(jù)具體測(cè)試條件及測(cè)試環(huán)境添加。

其中TCU、ACM及真實(shí)節(jié)點(diǎn)GSM則實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛實(shí)時(shí)擋位變換的仿真。仿真邏輯為：TCU首先向總線(xiàn)發(fā)送當(dāng)前擋位信息；真實(shí)節(jié)點(diǎn)GSM根據(jù)測(cè)試人員操作向總線(xiàn)發(fā)送換擋操作信息；ACM先根據(jù)總線(xiàn)上ESC發(fā)送的當(dāng)前車(chē)速信息、TCU發(fā)送的當(dāng)前擋位信息及GSM發(fā)送的換擋操作信息判定當(dāng)前操作是否合理，若合理，則繼續(xù)進(jìn)行目標(biāo)擋位計(jì)算，并將計(jì)算得出的目標(biāo)擋位信息發(fā)送至總線(xiàn)，若不合理則停止目標(biāo)擋位計(jì)算，并向總線(xiàn)上發(fā)送儀表提示信息；最后TCU將當(dāng)前擋位信息替換為ACM計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)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(jié)點(diǎn)，其功能是：一是向總線(xiàn)上發(fā)送當(dāng)前擋位信息，擋位分為P、R、N、D、S擋；二是將當(dāng)前擋位信息替換為ACM計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)擋位信息，完成一次換擋操作。

GSM為真實(shí)節(jié)點(diǎn)，其功能是根據(jù)測(cè)試人員的換擋操作，向總線(xiàn)上發(fā)送對(duì)應(yīng)的信號(hào)，信號(hào)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(dāng)200ms內(nèi)信號(hào)無(wú)變化時(shí)，該信號(hào)會(huì)重置為“保持”狀態(tài)。

ESC為虛擬節(jié)點(diǎn)，其功能是向總線(xiàn)上發(fā)送當(dāng)前車(chē)速信息。

ICM為真實(shí)節(jié)點(diǎn)，其功能是接收ACM發(fā)送的儀表提示信息，提示測(cè)試人員換擋操作不合理。儀表提示信息有：請(qǐng)靜止時(shí)再掛入P擋、請(qǐng)停車(chē)換擋。

GW為真實(shí)節(jié)點(diǎn)，其功能是完成兩條總線(xiàn)上的報(bào)文和信號(hào)的路由。

ACM為虛擬節(jié)點(diǎn)，其功能是先根據(jù)總線(xiàn)上ESC發(fā)送的當(dāng)前車(chē)速信息、TCU發(fā)送的當(dāng)前擋位信息及GSM發(fā)送的換擋操作信息判定當(dāng)前操作是否合理，若合理繼續(xù)進(jìn)行目標(biāo)擋位計(jì)算，并將計(jì)算得出的目標(biāo)擋位信息發(fā)送至總線(xiàn)，若不合理則停止目標(biāo)擋位計(jì)算，并向總線(xiàn)上發(fā)送儀表提示信息。ACM換擋計(jì)算邏輯和操作判定邏輯如圖6、圖7所示。

圖6 ACM換擋計(jì)算邏輯

圖7 ACM操作判定邏輯

3 總結(jié)

LabCar測(cè)試臺(tái)架是由車(chē)身域所包含的控制器、線(xiàn)束、硬件及臺(tái)架框架組成。主要有：外部燈光系統(tǒng)、雨刮系統(tǒng)、門(mén)窗門(mén)鎖系統(tǒng)、內(nèi)部燈光系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、PEPS系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等，可根據(jù)具體測(cè)試條件及測(cè)試環(huán)境增刪。

外部電源主要由程控電源和電源工控機(jī)組成。其中工控機(jī)可以控制程控電源向測(cè)試臺(tái)架輸入可控電源，具體可控制電源電壓大小、輸出時(shí)間及動(dòng)態(tài)控制，滿(mǎn)足測(cè)試臺(tái)架靜態(tài)電流測(cè)試、高低壓測(cè)試、回路壓降測(cè)試等電性能測(cè)試條件。

通過(guò)對(duì)動(dòng)力底盤(pán)系統(tǒng)的部分仿真，解決了臺(tái)架測(cè)試無(wú)法對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試的限制，較大地拓寬了臺(tái)架測(cè)試范圍及有效性。