本文首先講述整車功能驗證臺架的研究背景及其重要性，以及整車測試技術(shù)的概念。然后詳細介紹目前新能源汽車一般分為動力域、車身域、底盤域、ADAS 域和信息娛樂域這五大域控制系統(tǒng)的測試臺架解決方案。對主機廠而言，整車功能集成測試環(huán)節(jié)可以作為重要的設(shè)計品質(zhì)檢驗手段，對車型開發(fā)和量產(chǎn)都起著至關(guān)重要的作用。
1 整車測試技術(shù)研究意義
1.1 行業(yè)背景
近年來，隨著新能源汽車的大規(guī)模推廣應(yīng)用，新能源汽車控制系統(tǒng)及零部件的開發(fā)與測試技術(shù)也得到了快速發(fā)展，但同時市場競爭也越來越激烈，消費者對新能源汽車的駕乘感受及安全要求也越來越高。車身域控制系統(tǒng)、動力域控制系統(tǒng)、底盤域控制系統(tǒng)、ADAS域控制系統(tǒng)和信息娛樂域控制系統(tǒng)，作為新能源汽車的五大域控制系統(tǒng)，其產(chǎn)品品質(zhì)將直接決定整車的動力性、安全性和舒適性。因此，整車級控制系統(tǒng)的開發(fā)和集成測試將是新能源整車開發(fā)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。提高測試的廣度和深度對于整車、子系統(tǒng)及零部件的產(chǎn)品品質(zhì)把關(guān)也尤為重要，可有助于主機廠不斷優(yōu)化產(chǎn)品，提高產(chǎn)品品質(zhì)。在品質(zhì)和進度的雙重要求下，如何完成整車級系統(tǒng)集成測試，直接影響產(chǎn)品研發(fā)周期的長短，進而影響品質(zhì)和成本[1]。
對于主機廠而言，實驗室的臺架測試技術(shù)可以盡早發(fā)現(xiàn)并改正錯誤、降低成本。為了確保設(shè)計的可靠性，無疑需要增加測試的難度和周期，但市場的需求是希望設(shè)計周期更短，解決這一問題的方法是將道路試驗和實車測試轉(zhuǎn)化為實驗室測試，在設(shè)計早期完成[2]。此外，只有將部件集成起來并運行于真實環(huán)境和實時條件下時，一些系統(tǒng)缺陷才會暴露出來，這讓測試成為了一門跨部門和跨廠商的學(xué)科[2]。
1.2 整車測試技術(shù)簡介
汽車行業(yè)對于測試技術(shù)的定義是：根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)階段的規(guī)格說明和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而精心設(shè)計的一批測試用例（輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期的輸出結(jié)果），并利用這些測試用例去運行系統(tǒng)，以發(fā)現(xiàn)錯誤的過程。測試的主要目的是保證品質(zhì)、降低成本，對于主機廠而言，可以確保新車型上市時間，提高產(chǎn)品品質(zhì)，提升客戶滿意度。
整車測試一般也要分階段進行，不同階段的測試對應(yīng)了不同層次的階段產(chǎn)品；針對測試對象的不同特點采用不同的測試技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)不同特征的錯誤，進而使整車在多層次測試中不斷提高產(chǎn)品品質(zhì)。參考圖1整車開發(fā)測試環(huán)節(jié)示意圖。
圖1 整車開發(fā)測試環(huán)節(jié)示意圖
整車級功能測試，一般可以分為部件級、系統(tǒng)級和整車級測試。
1） 部件級測試主要解決單個部件的控制功能測試驗證，集中注意力于零部件的基本組成部分；首先需要保證每一個零部件測試通過，是下一步把部件組裝成系統(tǒng)并進行正確測試的基礎(chǔ)。部件相對規(guī)模較小，復(fù)雜性較低，因而發(fā)現(xiàn)錯誤后容易隔離和定位，有利于查找問題。
2） 系統(tǒng)級測試主要解決域內(nèi)各系統(tǒng)聯(lián)合運行的聯(lián)合仿真及功能驗證，可以檢驗部件與部件之間的接口關(guān)系；系統(tǒng)級測試是發(fā)現(xiàn)和改正模塊接口錯誤的重要階段。
3） 整車級測試主要解決各域控制系統(tǒng)間的聯(lián)合運行功能測試驗證，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，盡可能保證在整車道路試驗中少出問題。
2 整車功能驗證臺架解決方案
本文根據(jù)目前的行業(yè)技術(shù)背景，提出一種整車功能驗證臺架解決方案，建設(shè)整車級仿真測試功能臺架，用于新能源汽車車身域、動力域、底盤域、ADAS域和信息娛樂域五大域控制系統(tǒng)的測試驗證。
該測試驗證臺架方案可以支持各子系統(tǒng)域零部件在裝車前完成整車級的集成測試，同時也支持各域單獨的系統(tǒng)級測試；也可以通過主控系統(tǒng)軟件對該臺架的各個設(shè)備進行集中控制，根據(jù)不同的測試項目和系統(tǒng)狀態(tài)進行控制，實現(xiàn)自動化測試。
2.1 車身域測試系統(tǒng)解決方案
車身域HIL臺架可以通過各種軟件控制的硬件板卡、總線接口虛擬出整車的各種工作環(huán)境，可以真實模擬各種傳感器，模擬電機電阻負載與其他復(fù)雜信號，與車輛各ECU構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。如圖2所示。
圖2 車身域HIL測試臺架示意圖
車身域測試系統(tǒng)主要功能包括：支持車身域ECU單節(jié)點測試和多節(jié)點聯(lián)合測試；支持的測試對象包括BCM（車身域控制器）、IC（組合儀表）、AC（空調(diào)控制器）、APM（防夾車窗）、SRM（天窗控制器）、T-BOX等；支持配置故障注入板卡，實現(xiàn)控制器輸入和輸出信號故障注入功能，主要包括信號間短路、開路，對搭鐵短路、對電源短路等；支持模擬負載和電子負載二種方案，可以滿足固定阻值類負載和電機類感性負載兩種不同類型負載模擬的需求；支持TPMS測試；支持低速行駛模擬發(fā)動機提示測試；支持休眠喚醒測試；支持自動化測試，自動生成測試報告等。
2.2 動力域測試系統(tǒng)解決方案
動力域測試臺架主控系統(tǒng)模擬駕駛員的操作信號給整車VCU，VCU計算當(dāng)前工況下的需求扭矩，通過CAN總線發(fā)送給電機控制器MCU；同時主控系統(tǒng)根據(jù)整車參數(shù)以及當(dāng)前測試環(huán)境計算電機可以達到的轉(zhuǎn)速，通過網(wǎng)線或CAN發(fā)給測功機控制系統(tǒng)，控制測功機加載負載轉(zhuǎn)速，從而模擬整車的運行狀態(tài)。如圖3所示。
圖3 動力域測試臺架示意圖
動力域測試系統(tǒng)主要功能包括：支持行駛方向控制測試；支持車速控制測試；支持驅(qū)動控制測試；支持駕駛模式測試；支持進氣格柵控制測試；支持交流充電控制測試，支持直流充電控制測試；支持電池?zé)峁芾頊y試；支持高壓安全防護測試；支持低壓蓄電池能量管理測試；支持電機控制測試；支持閉環(huán)控制測試；支持節(jié)能模式測試；通過仿真模型，模擬車輛各種運行工況。
2.3 底盤域測試系統(tǒng)解決方案
底盤域測試系統(tǒng)針對底盤域相關(guān)控制器進行仿真功能測試。臺架系統(tǒng)可以支持接入真實的方向盤等轉(zhuǎn)向機構(gòu)和制動、油門、擋位、點火鑰匙等駕駛員操作部件。如圖4所示。
圖4 底盤域測試臺架示意圖
底盤域測試系統(tǒng)主要功能包括：針對底盤域控制器ABS、ESP、EPS、ASC等進行功能測試；支持對指定管腳的故障注入，例如對電源短路、對搭鐵短路、開路、信號間短路等；支持車輛動力學(xué)及道路與環(huán)境的仿真，實現(xiàn)不同路況下的模擬測試；支持模擬底盤域控制器所需的傳感器信號，主要包括輪速傳感器、橫擺角速度傳感器等；可以進行底盤域控制器輸出信號狀態(tài)的采集，也可以進行其他域相關(guān)CAN/CANFD 總線節(jié)點的模擬；支持電控懸架系統(tǒng)測試；通過制定測試用例，實現(xiàn)自動化測試；同時也可以支持手動測試，自動生成測試報告。
2.4 ADAS域測試系統(tǒng)解決方案
ADAS域測試系統(tǒng)針對目前常用的智能駕駛域控制器的自動緊急制動AEB、自適應(yīng)巡航控制ACC、車道保持輔助LKA、盲區(qū)檢測BSD、自動泊車輔助APA、車道偏離報警LDW、前碰撞報警FCW等相關(guān)功能進行測試?？梢詫崿F(xiàn)在實驗室環(huán)境下完成對ADAS域的功能測試，具備測試成本低、復(fù)用性好的特點。如圖5所示。
圖5 ADAS域測試臺架示意圖
ADAS域測試系統(tǒng)主要功能包括：支持國內(nèi)外多種法規(guī)下的場景搭建；支持高清地圖導(dǎo)入，支持演示算法；支持模型在環(huán)（MIL）、實時軟件在環(huán)（SIL）、硬件在環(huán)（HIL） 等多種使用模式，能夠與硬件在環(huán)實時仿真平臺、駕駛模擬儀等設(shè)備集成；支持感知設(shè)備硬件預(yù)留接口；支持故障注入測試，包括模擬ECU 的對搭鐵短路、對電源短路、管腳間短路、開路等故障，以及模擬傳感器故障注入和執(zhí)行器故障注入；支持與功能安全場景、功能安全測試用例相結(jié)合，實現(xiàn)對智能駕駛的功能安全方面的內(nèi)容進行測試。
2.5 信息娛樂域測試系統(tǒng)解決方案
信息娛樂域測試系統(tǒng)總體測試方案依據(jù)“激勵-響應(yīng)”的基本方式，通過自動化測試軟件給被測控制器終端輸入一些激勵信號，觸發(fā)其系統(tǒng)程序切換不同的狀態(tài)，最后對其響應(yīng)后終端的狀態(tài)進行采集，輸出至自動化測試軟件，并與期望的響應(yīng)做比對，最終得出被測控制器功能狀態(tài)是否良好。如圖6所示。
圖6 信息娛樂域測試臺架示意圖
信息娛樂域測試系統(tǒng)主要功能包括：支持藍牙、WIFI、廣播、Ecall、V2X、全球語音、射頻功能仿真測試；支持通過機器人模擬人工操作完成單擊、雙擊、長按、滑動、拖拽等工作；支持不同場景的HMI人機交互測試；支持語音交互測試；支持多屏交互測試；支持UI一致性測試；支持對指定管腳的故障注入，例如對電源短路、對搭鐵短路、開路、信號間短路等。
3 結(jié)語
整車上越來越多的功能通過電子產(chǎn)品來實現(xiàn)，一輛中高端車型的ECU數(shù)量甚至?xí)^100個。隨著汽車電子網(wǎng)絡(luò)及電控系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，各個網(wǎng)絡(luò)之間的通信也越來越復(fù)雜。本文針對上述汽車行業(yè)背景，詳細論述了整車功能驗證臺架的重要性，并重點介紹了目前新能源汽車一般分為五大域控制系統(tǒng)（動力域、車身域、底盤域、ADAS域、信息娛樂域） 的測試臺架解決方案。本文也對國內(nèi)主機廠非標臺架驗證及測試工作的設(shè)計開發(fā)也有一定的指導(dǎo)意義。
參考文獻：
[1] 王曉麗.汽車電子電器系統(tǒng)集成測試探討[J].上海汽車，2014（8）：49-53.
[2] 胡朝峰.汽車電子電器硬件在環(huán)仿真實驗系統(tǒng)的研究[J].汽車電器，2010（6）：50-52.
轉(zhuǎn)自智能汽車設(shè)計
