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的測試臺架解決方案。對主機廠而言，整車功能集成測試環節可以作為重要的設計品質檢驗手段，對車型開發和量產都起著至關重要的作用。
1 整車測試技術研究意義
1.1 行業背景
近年來，隨著新能源汽車的大規模推廣應用，新能源汽車控制系統及零部件的開發與測試技術也得到了快速發展，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、動力域控制系統、底盤域控制系統、ADAS域控制系統和信息娛樂域控制系統，作為新能源汽車的五大域控制系統，其產品品質將直接決定整車的動力性、安全性和舒適性。因此，整車級控制系統的開發和集成測試將是新能源整車開發過程中至關重要的環節。提高測試的廣度和深度對于整車、子系統及零部件的產品品質把關也尤為重要，可有助于主機廠不斷優化產品，提高產品品質。在品質和進度的雙重要求下，如何完成整車級系統集成測試，直接影響產品研發周期的長短，進而影響品質和成本[1]。
對于主機廠而言，實驗室的臺架測試技術可以盡早發現并改正錯誤、降低成本。為了確保設計的可靠性，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化為實驗室測試，在設計早期完成[2]。此外，只有將部件集成起來并運行于真實環境和實時條件下時，一些系統缺陷才會暴露出來，這讓測試成為了一門跨部門和跨廠商的學科[2]。
1.2 整車測試技術簡介
汽車行業對于測試技術的定義是：根據系統開發階段的規格說明和程序的內部結構而精心設計的一批測試用例（輸入數據和預期的輸出結果），并利用這些測試用例去運行系統，以發現錯誤的過程。測試的主要目的是保證品質、降低成本，對于主機廠而言，可以確保新車型上市時間，提高產品品質，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了不同層次的階段產品；針對測試對象的不同特點采用不同的測試技術，可以發現不同特征的錯誤，進而使整車在多層次測試中不斷提高產品品質。參考圖1整車開發測試環節示意圖。
圖1 整車開發測試環節示意圖
整車級功能測試，一般可以分為部件級、系統級和整車級測試。
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并進行正確測試的基礎。部件相對規模較小，復雜性較低，因而發現錯誤后容易隔離和定位，有利于查找問題。
2） 系統級測試主要解決域內各系統聯合運行的聯合仿真及功能驗證，可以檢驗部件與部件之間的接口關系；系統級測試是發現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間的聯合運行功能測試驗證，可以提前發現問題，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
本文根據目前的行業技術背景，提出一種整車功能驗證臺架解決方案，建設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的測試驗證。
該測試驗證臺架方案可以支持各子系統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級測試；也可以通過主控系統軟件對該臺架的各個設備進行集中控制，根據不同的測試項目和系統狀態進行控制，實現自動化測試。
2.1 車身域測試系統解決方案
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境，可以真實模擬各種傳感器，模擬電機電阻負載與其他復雜信號，與車輛各ECU構成閉環系統。如圖2所示。
圖2 車身域HIL測試臺架示意圖
車身域測試系統主要功能包括：支持車身域ECU單節點測試和多節點聯合測試；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 動力域測試系統解決方案
動力域測試臺架主控系統模擬駕駛員的操作信號給整車VCU，VCU計算當前工況下的需求扭矩，通過CAN總線發送給電機控制器MCU；同時主控系統根據整車參數以及當前測試環境計算電機可以達到的轉速，通過網線或CAN發給測功機控制系統，控制測功機加載負載轉速，從而模擬整車的運行狀態。如圖3所示。
圖3 動力域測試臺架示意圖
動力域測試系統主要功能包括：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；支持電池熱管理測試；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；支持閉環控制測試；支持節能模式測試；通過仿真模型，模擬車輛各種運行工況。
2.3 底盤域測試系統解決方案
底盤域測試系統針對底盤域相關控制器進行仿真功能測試。臺架系統可以支持接入真實的方向盤等轉向機構和制動、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；支持車輛動力學及道路與環境的仿真，實現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的采集，也可以進行其他域相關CAN/CANFD 總線節點的模擬；支持電控懸架系統測試；通過制定測試用例，實現自動化測試；同時也可以支持手動測試，自動生成測試報告。
2.4 ADAS域測試系統解決方案
ADAS域測試系統針對目前常用的智能駕駛域控制器的自動緊急制動AEB、自適應巡航控制ACC、車道保持輔助LKA、盲區檢測BSD、自動泊車輔助APA、車道偏離報警LDW、前碰撞報警FCW等相關功能進行測試。可以實現在實驗室環境下完成對ADAS域的功能測試，具備測試成本低、復用性好的特點。如圖5所示。
圖5 ADAS域測試臺架示意圖
ADAS域測試系統主要功能包括：支持國內外多種法規下的場景搭建；支持高清地圖導入，支持演示算法；支持模型在環（MIL）、實時軟件在環（SIL）、硬件在環（HIL） 等多種使用模式，能夠與硬件在環實時仿真平臺、駕駛模擬儀等設備集成；支持感知設備硬件預留接口；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合，實現對智能駕駛的功能安全方面的內容進行測試。
2.5 信息娛樂域測試系統解決方案
信息娛樂域測試系統總體測試方案依據“激勵-響應”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，觸發其系統程序切換不同的狀態，最后對其響應后終端的狀態進行采集，輸出至自動化測試軟件，并與期望的響應做比對，最終得出被測控制器功能狀態是否良好。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 結語
整車上越來越多的功能通過電子產品來實現，一輛中高端車型的ECU數量甚至會超過100個。隨著汽車電子網絡及電控系統的復雜性增加，各個網絡之間的通信也越來越復雜。本文針對上述汽車行業背景，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（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。本文也對國內主機廠非標臺架驗證及測試工作的設計開發也有一定的指導意義。
參考文獻：
[1] 王曉麗.汽車電子電器系統集成測試探討[J].上海汽車，2014（8）：49-53.
[2] 胡朝峰.汽車電子電器硬件在環仿真實驗系統的研究[J].汽車電器，2010（6）：50-52.
轉自智能汽車設計
