一种适用于整车控制器的HIL仿真测试系统及方法与流程
一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统及方法
技术领域
1.本发明涉及汽车仿真测试领域，特别涉及一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统及方法。
背景技术：
2.vcu开发完成后，必须对其功能进行全面的测试。现在由于控制系统所完成功能的日渐复杂性，对其进行全面综合的测试，特别是故障情况和极限条件下测试就显得尤为重要。但如果用实际的控制对象进行测试，很多情况是无法实现的，或要付出高昂的代价，但如果用计算机辅助设计工具对被控vcu开发的hil测试进行实时仿真，就可以进行各种条件下的测试，特别是故障和极限条件下的测试。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统及方法，通过仿真模拟的方式对vcu进行测试，提高整车控制器vcu的测试效率。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，包括硬件载体、被控对象模型，将被控对象模型对应的代码下载至硬件载体中，所述硬件载体通过i/o板卡连接至vcu，用于基于被控对象模型对vcu进行测试并采集记录vcu的输出数据。
5.所述被控对象模型通过在simulink中来建立对应的模型并通过matlab的自动代码生成工具将模型转化为实时代码下载到硬件载体中。
6.所述被控对象模型包括整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型。
7.所述硬件载体为etas的实时控制仿真平台。
8.待测的vcu通过专用的i/o板卡连接硬件载体的处理器板卡，处理器板卡运行被控对象模型，待测vcu与处理器板卡中的被控对象模型交互，获取传感器或执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号，在此过程中记录并存储vcu中的状态数据并基于vcu的状态数据形成测试报告。
9.被控对象模型中预先设置模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等测试模型，并将对应的信号发送至vcu中，记录vcu的状态数据进行存储。
10.待测vcu连接有故障注入单元，故障注入单元用于模拟硬件故障并将故障注入至vcu中，监控并记录vcu的状态数据并进行存储。
11.一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统的测试方法，包括
12.搭建hil测试环境：将待测vcu通过专用的i/o板卡连接至etas的实时控制仿真平台，etas的实时控制仿真平台作为hil环境的硬件载体，包括用于运行测试模型的处理器板卡；
13.测试用例下载：按照需求设计测试用例，基于测试用例在simulink中来建立整车
控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型，再通过matlab的自动代码生成工具将上述模型转化为实时代码下载连至实时处理系统中的处理器板卡。
14.启动测试：vcu通过处理器板卡中专用的i/o板卡获取模型仿真对应的传感器或执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号；
15.通过处理器板卡实时监控和记录vcu的状态信号并存储，基于记录和存储的vcu状态信号以及对应的被控对象模型来输出测试报告。
16.通过操作车辆模型模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等输入vcu中并采集vcu的输出状态数据来测试vcu的控制效果。
17.通过故障注入单元模拟硬件故障以测试检测vcu的诊断功能。
18.本发明的优点在于：采用模拟仿真的方式对整车vcu进行测试，提高整车控制器策略的测试效率；通过基于etas仿真系统的整车控制器hil测试，增强整车控制器功能实现的匹配及稳定性，提高整车控制器的开发效率，通过极限情况和故障注入的测试，完善vcu风险测试，降低实车风险。
附图说明
19.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
20.图1为本发明系统的原理图；
21.图2为本发明仿真测试方法流程图。
具体实施方式
22.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
23.本技术提供一种可以实现仿真模拟测试vcu的方案，具体方案如下：
24.如图1所示，一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，包括硬件载体、被控对象模型，
25.硬件载体为etas的实时控制仿真平台，被控对象模型包括整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型。在hil测试环境的搭建中，我们使用etas的实时控制仿真平台作为hil环境的硬件载体，在simulink中来建立整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型。这些被控对象模型可以按照需求调整和设置模型运行逻辑。将被控对象模型对应的代码下载至硬件载体中，硬件载体通过i/o板卡连接至vcu，用于基于被控对象模型对vcu进行测试并采集记录vcu的输出数据。
26.被控对象模型通过在simulink中来建立对应的模型并通过matlab的自动代码生成工具将模型转化为实时代码下载到硬件载体中。通过matlab的自动代码生成工具将上述模型转化为实时代码下载连至实时处理系统中的处理器板卡后，即可完成hil测试环境的搭建。
27.在搭建完成后，将待测的vcu通过专用的i/o板卡连接硬件载体的处理器板卡，处理器板卡运行被控对象模型，待测vcu与处理器板卡中的被控对象模型交互，获取传感器或
执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号，在此过程中记录并存储vcu中的状态数据并基于vcu的状态数据形成测试报告。各模型运行的逻辑及参数等均按照测试要求设定，从而在模型运行后记录模型参数运行对应的vcu的输出信号，然后基于模型的运行逻辑对应的vcu来分析得到vcu的测试报告。如被控对象模型中预先设置模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等测试模型，在模型运行后模型会将对应的信号发送至vcu中，vcu由于接收到这些信号后会对应的执行动作输出信号，记录vcu的输出信号等状态数据进行存储，基于记录的vcu数据进行分析就可以给出测试报告，判断vcu的性能和状态等。
28.在本技术中，待测vcu连接有故障注入单元，该单元采用模型进行模拟，故障注入单元用于模拟硬件故障并将故障注入至vcu中，监控并记录vcu的状态数据并进行存储，如传感器输入的开路、短路等，进一步检测vcu的诊断功能。。
29.一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统的测试方法，包括
30.搭建hil测试环境：将待测vcu通过专用的i/o板卡连接至etas的实时控制仿真平台，etas的实时控制仿真平台作为hil环境的硬件载体，包括用于运行测试模型的处理器板卡；
31.测试用例下载：按照需求设计测试用例，基于测试用例在simulink中来建立整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型，再通过matlab的自动代码生成工具将上述模型转化为实时代码下载连至实时处理系统中的处理器板卡。
32.启动测试：vcu通过处理器板卡中专用的i/o板卡获取模型仿真对应的传感器或执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号；
33.通过处理器板卡实时监控和记录vcu的状态信号并存储，基于记录和存储的vcu状态信号以及对应的被控对象模型来输出测试报告。通过操作车辆模型模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等输入vcu中并采集vcu的输出状态数据来测试vcu的控制效果。通过故障注入单元模拟硬件故障以测试检测vcu的诊断功能。
34.在hil测试环境的搭建中，我们使用etas的实时控制仿真平台作为hil环境的硬件载体，在simulink中来建立整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型。在通过matlab的自动代码生成工具将上述模型转化为实时代码下载连至实时处理系统中的处理器板卡后，即可完成hil测试环境的搭建。
35.vcu通过处理器板卡中专用的i/o板卡获取传感器或执行器的状态信号，如换挡信号、制动踏板信号、加速踏板信号等，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号，例如扭矩控制信号、电机状态控制信号、电池状态控制信号等。
36.对于vcu的功能测试，我们可以通过操作车辆模型模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等，甚至一些在现实中很难出现的极端行驶状态，从而测试与评估vcu的控制效果。另外，还可通过故障注入单元(fiu)模拟大量的硬件故障，如传感器输入的开路、短路等，进一步检测vcu的诊断功能。
37.如图2所示，本技术对于vcu的测试按照如下步骤进行
38.s1：搭建hil测试环境
39.s2：编制hil测试用例
40.s3：执行hil测试及输出测试报告
41.其中s1具体包括：
42.s11：测试计划编制，根据vcu的测试需求来编制测试计划
43.s12：测试线束设计，按照测试需求和计划设计或确定线束；
44.s13：测试系统搭建，搭建hil系统
45.s13：测试软件工程设计，通过软件设计对应的模型。
46.s2具体包括：
47.s21：测试需求分析，按照vcu的实际需求分析出测试vcu的需求及目的
48.s22：测试用例设计，按照s21中的分析结果可以设置对应的测试用例；
49.s23：自动测试代码设计，基于测试用例来设计代码。
50.s3具体包括：
51.s31：测试执行，对搭建的测试系统，建立vcu的连接和下载对应的测试模型，进行测试的启动；
52.s32：测试复验，重复试验，避免出错。
53.s33：测试报告生成，根据测试中记录的数据来分析生成测试报告。
54.在具体使用前，根据本发明所述的整车控制器hil仿真测试系统及方法，首先，根据项目进度编排hil测试计划，针对需要链接到hil设备的i/o和通讯接口，进行测试线束设计，将vcu与hil测试设备的处理板卡对应引脚相连，启动etas的lco软件后，进行测试环境搭建和测试系统匹配。基于hil测试平台搭建simulink平台，针对整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型相关模型参数配置。
55.然后，根据vcu的功能需求规范和设计任务书，分解出vcu的hil测试需求文档，针对需求逐条分析编制测试用例，针对etas的lca软件，测试用例设计方法可以有不同种，常用的设计方法有：基于测试步骤的测试用例；基于状态机组合的测试用例；基于模型覆盖度的测试用例；基于等价类生成的测试用例；基于取值范围生成测试用例，具体使用方式可根据实际情况选择使用。编写评估条件时功能需求逐条分解，并能够与评估条件一一对应，测试结果应与测试用例高度耦合，评估条件及规则库制定完成后，执行配置运行，lca执行之后需要对信号分析，同时显示特定格式文件结果，常见的有csv、tptbin、mat、mdf、dat及mf4格式，并保存testcase数据。针对模型测试结果要以报告的形式发出，其中报告中要有针对功能需求测试的总览情况，以及测试用例中未触发评估条件的部分。
56.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过基于etas仿真系统的整车控制器hil测试，增强整车控制器功能实现的匹配及稳定性，提高整车控制器的开发效率，通过极限情况和故障注入的测试，完善vcu风险测试，降低实车风险。
57.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：包括硬件载体、被控对象模型，将被控对象模型对应的代码下载至硬件载体中，所述硬件载体通过i/o板卡连接至vcu，用于基于被控对象模型对vcu进行测试并采集记录vcu的输出数据。2.如权利要求1所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：所述被控对象模型通过在simulink中来建立对应的模型并通过matlab的自动代码生成工具将模型转化为实时代码下载到硬件载体中。3.如权利要求2所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：所述被控对象模型包括整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型。4.如权利要求1或2所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：所述硬件载体为etas的实时控制仿真平台。5.如权利要求4所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：待测的vcu通过专用的i/o板卡连接硬件载体的处理器板卡，处理器板卡运行被控对象模型，待测vcu与处理器板卡中的被控对象模型交互，获取传感器或执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号，在此过程中记录并存储vcu中的状态数据并基于vcu的状态数据形成测试报告。6.如权利要求5所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：被控对象模型中预先设置模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等测试模型，并将对应的信号发送至vcu中，记录vcu的状态数据进行存储。7.如权利要求1-6任一所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统，其特征在于：待测vcu连接有故障注入单元，故障注入单元用于模拟硬件故障并将故障注入至vcu中，监控并记录vcu的状态数据并进行存储。8.如权利要求1-7任一所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统的测试方法，其特征在于：搭建hil测试环境：将待测vcu通过专用的i/o板卡连接至etas的实时控制仿真平台，etas的实时控制仿真平台作为hil环境的硬件载体，包括用于运行测试模型的处理器板卡；测试用例下载：按照需求设计测试用例，基于测试用例在simulink中来建立整车控制器模型、整车仿真模型、电池模型、电机模型与车辆动力学模型等被控对象模型，再通过matlab的自动代码生成工具将上述模型转化为实时代码下载连至实时处理系统中的处理器板卡。启动测试：vcu通过处理器板卡中专用的i/o板卡获取模型仿真对应的传感器或执行器的状态信号，vcu基于这些信号发出对电机和电池等模型的控制信号；通过处理器板卡实时监控和记录vcu的状态信号并存储，基于记录和存储的vcu状态信号以及对应的被控对象模型来输出测试报告。9.如权利要求8所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统的测试方法，其特征在于：通过操作车辆模型模拟平稳加速状态、急加速急减速状态、软件故障状态等输入vcu中并采集vcu的输出状态数据来测试vcu的控制效果。10.如权利要求8所述的一种适用于整车控制器的hil仿真测试系统的测试方法，其特征在于：通过故障注入单元模拟硬件故障以测试检测vcu的诊断功能。
技术总结
本发明公开了一种适用于整车控制器的HIL仿真测试系统及方法，其中系统包括硬件载体、被控对象模型，将被控对象模型对应的代码下载至硬件载体中，所述硬件载体通过I/O板卡连接至VCU，用于基于被控对象模型对VCU进行测试并采集记录VCU的输出数据。本发明的优点在于：采用模拟仿真的方式对整车VCU进行测试，提高整车控制器策略的测试效率；通过基于ETAS仿真系统的整车控制器HIL测试，增强整车控制器功能实现的匹配及稳定性，提高整车控制器的开发效率，通过极限情况和故障注入的测试，完善VCU风险测试，降低实车风险。降低实车风险。降低实车风险。
