一种基于虚拟动力底盘系统的LabCar电气功能测试台架

2021-12-30李俊岭

汽车电器 2021年12期

李俊岭，黄浩

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

随着汽车电气化智能化的飞速发展，“沙发加4个车轮”用来描述现如今的造车技术显然早已过时，如何提升用户的体验感成为各个造车企业的重中之重。与用户最直接交互的车身域更是汽车企业的直接考量，面对更加人性化、智能化、复杂化的车身域控制，需要一套更加完善、可靠的测试系统及方法。LabCar台架测试是目前汽车行业广泛采用的一项对车身域各控制器性能及功能测试的技术，主要包括电气功能测试、电性能测试、网络休眠测试、诊断测试、鲁棒性测试。

1 LabCar介绍

图1 测试台架工装

LabCar 台架制作的接近实车尺寸的物理装置，如图1所示。

然后按照实车零部件、线束、蓄电池等电器部件位置在装置上进行实物搭建，并开发整车网络通信仿真程序和整车电源控制程序，搭建成一个符合整车电气功能测试条件的台架。具体实物如图2所示。

2 虚拟动力底盘系统设计

首先通过CANoe工具链及其支持的CAPL语言仿真出虚拟的动力底盘系统，配合外部程控电源，组合成一套完整的车身电气测试系统。

电气系统台架测试装置及测试方法由上位机、下位机、测试台架和外部电源组成，整体架构如图3所示。

图2 LabCar台架实物照片

图3 系统架构图

上位机与下位机采用以太网协议，利用网线直连；下位机和测试台架之间通过总线进行通信，进行系统间的参数控制及通信；外部电源与测试台架通过电缆连接，对测试台架提供可控电源。

上位机作为测试人员与测试系统交互窗口，主要实现两项功能，一是通过CANoe Panel向测试系统控制仿真参数输入，模拟测试环境；二是监测总线报文，对测试条件及结果进行反映，监测测试过程中的状态信息。

下位机主要运行虚拟的动力底盘系统，主要由TCU、ACM、ESC、EMS、EPS、SRS节点组成，如图4所示，其中GW、GSM为真实节点。

图4 动力系统仿真节点结构图

其中ESC、EMS、EPS、SRS节点通过工程添加的DBC文件关联Panel上的控件，实现对一些动力状态系统的仿真，如车速、发动机转速、转向盘转角、水温、碰撞信号等，可根据具体测试条件及测试环境添加。

其中TCU、ACM及真实节点GSM则实现对车辆实时挡位变换的仿真。仿真逻辑为：TCU首先向总线发送当前挡位信息；真实节点GSM根据测试人员操作向总线发送换挡操作信息；ACM先根据总线上ESC发送的当前车速信息、TCU发送的当前挡位信息及GSM发送的换挡操作信息判定当前操作是否合理，若合理，则继续进行目标挡位计算，并将计算得出的目标挡位信息发送至总线，若不合理则停止目标挡位计算，并向总线上发送仪表提示信息；最后TCU将当前挡位信息替换为ACM计算出来的目标挡位信息，完成一次换挡操作，其换挡逻辑如图5所示。

图5 换挡逻辑图

TCU为虚拟节点，其功能是：一是向总线上发送当前挡位信息，挡位分为P、R、N、D、S挡；二是将当前挡位信息替换为ACM计算出来的目标挡位信息，完成一次换挡操作。

GSM为真实节点，其功能是根据测试人员的换挡操作，向总线上发送对应的信号，信号定义为：左旋3、左旋2、左旋1、保持、右旋1、右旋2、右旋3、按P键，当200ms内信号无变化时，该信号会重置为“保持”状态。

ESC为虚拟节点，其功能是向总线上发送当前车速信息。

ICM为真实节点，其功能是接收ACM发送的仪表提示信息，提示测试人员换挡操作不合理。仪表提示信息有：请静止时再挂入P挡、请停车换挡。

GW为真实节点，其功能是完成两条总线上的报文和信号的路由。

ACM为虚拟节点，其功能是先根据总线上ESC发送的当前车速信息、TCU发送的当前挡位信息及GSM发送的换挡操作信息判定当前操作是否合理，若合理继续进行目标挡位计算，并将计算得出的目标挡位信息发送至总线，若不合理则停止目标挡位计算，并向总线上发送仪表提示信息。ACM换挡计算逻辑和操作判定逻辑如图6、图7所示。