CN111413947B - 一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及其相对应的测试方法，模型包括信号传输模块、信号处理模块以及信号诊断模块；所述信号传输模块内至少包含CAN子模块及GUI子模块；所述信号处理模块内至少包含多个控制器软件模型框架；所述信号诊断模块内至少包示波器及数据记录。本发明能够实现对各类控制器软件内的控制模型进行在环测试，在代码生成前对控制模型的整体或局部功能进行验证，从而快速、准确地完成对问题的定位，缩短开发周期、降低研发成本、提高控制器的软件质量。

Description

一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试模型及应用该模型的测试方法，具体而言，涉及一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法，属于车辆控制技术领域。

背景技术

近些年来，随着世界范围内环境的日益恶化和能源供应的日益紧张，世界各国燃油排放法规的收紧已经成为了不可逆转的趋势。在这样的时代背景下，新能源汽车因为其可以有效地达到节能减排的目的而在全世界范围内被大量推广。

具体而言，在新能源汽车中，其核心部件包括整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）、高压电池管理系统（BMS）以及其他电控单元控制器。在这些控制器的设计制造过程中，其控制软件部分的设计流程一般首先采用模型化编程、然后再生成C代码、最后烧录在硬件设备中。由上述流程描述可以得知，虽然这种开发过程可以极大地提高软件开发效率，且相对于单纯的C代码而言、数据模型在后续维护时更为便捷。但是将这种方法应用于复杂的控制模型时，待模型整体编辑完毕后再进行模型测试，一旦出现问题，就需要从模型内最基础的模块开始逐一排查、定位问题并解决问题，毫无疑问地，这将极大地延长软件的开发周期。

综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种全新的、可应用于新能源汽车控制器软件测试的软件在环测试模型及其相对应的测试方法，以克服现有技术中的各种不足，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法，具体如下。

一种新能源汽车控制器软件在环测试模型，包括：

信号传输模块，与外部汽车控制器硬件电性连接，用于完成对整车上硬线信号及CAN信号的输入输出处理；

信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，内置有多个汽车控制器软件模型框架且每个所述汽车控制器软件模型框架的信号接口均已配置，用于接收待测试的汽车控制器软件模型并对其进行测试；

信号诊断模块，与所述信号传输模块电性连接且二者间数据交互，用于实时记录模型测试结果并显示；

所述信号传输模块内至少包含，

CAN子模块，内部设置有CAN通讯接口并利用该接口与外部汽车控制器硬件电性连接，用于实现软件模型与硬件控制器间的实时通讯，

GUI子模块，内部设置有硬线模拟开关且该开关与所述信号处理模块电性连接，用于模拟整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号；

所述信号处理模块内至少包含，

多个控制器软件模型框架，每个所述控制器软件模型框架分别用于接收一类待测试的汽车控制器软件模型，用于接收信号并依照对应信号完成测试；

所述信号诊断模块内至少包含，

示波器，用于显示测试过程中的全部信号，

数据记录，用于实时记录并存储全部测试数据及测试结果。

优选地，在所述信号传输模块内：所述CAN子模块内的CAN通讯接口由CAN通信模块配置；所述GUI子模块内的硬线模拟开关由MATLAB GUI设计并配置。

优选地，在所述GUI子模块内，所述其他模拟信号至少包括信号钥匙ON档信号、档位信号及刹车信号。

优选地，在所述信号处理模块内，所述汽车控制器软件模型框架至少包括整车控制器软件模型框架、电机控制器软件模型框架及高压电池管理系统软件模型框架。

优选地，所述信号处理模块所接收的待测试的汽车控制器软件模型至少包含：

整车控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述整车控制器软件模型框架内；

电机控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述电机控制器软件模型框架内；

高压电池管理系统软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述高压电池管理系统软件模型框架内。

一种新能源汽车控制器软件在环测试方法，使用如上所述的新能源汽车控制器软件在环测试模型，包括如下步骤：

S1、确定待测试的汽车控制器软件模型，随后将该模型复制输入所述信号处理模块内相对应的汽车控制器软件模型框架中，将所述信号处理模块内的其余框架或信号进行屏蔽；

S2、对信号处理模块内的CAN子模块进行配置并将该模块上的接口与对应信号相连接，借助信号处理模块内的GUI子模块、采用回调函数控制模型输入值，生成整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号；

S3、将测试过程中的硬件部分及模块部分分别对应连接，配合Simulink仿真环境实现仿真过程实时通讯；

S4、根据测试用例上的测试项目，控制所述GUI子模块对待测试的汽车控制器软件模型进行测试，信号诊断模块实时记录测试数据并将相关数据以示波器的形式显示，

若测试结果满足要求，则测试通过、输出测试结果进而结束测试，

反之则定位问题，修改测试模型，重复S4操作直至测试通过、输出测试结果进而结束测试。

优选地，在S4中，还包括如下步骤：

S41、预设测试结果，并将该结果输入所述信号诊断模块内，若测试结果与预设结果不一致，随即停止仿真并上报错误。

优选地，在S4中，还包括如下步骤：

S42、向所述信号诊断模块内添加强制切换开关，在仿真过程中切断相应过程、强制输出对应数值，模拟特定故障工况。

本发明的优点主要体现在以下几个方面：

本发明所提出的一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法，能够实现对各类控制器软件内的控制模型进行在环测试，在代码生成前对控制模型的整体或局部功能进行验证，从而快速、准确地完成对问题的定位，缩短开发周期、降低研发成本、提高控制器的软件质量。

本发明在测试时，主要利用测试模型逆向验证已烧录二进制可执行文件控制器的功能，不仅测试效率高、测试结果准确，而且在整个测试过程中所借助的硬件设备仅包括电脑、控制器和相应的CAN卡，测试成本极低，十分适合大规模的推广应用。

此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内其他有关模型测试的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明模型的结构示意图；

图2为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种汽车电子控制单元模型以及已烧录二进制可执行文件控制器的功能验证模型，具体如下。

如图1所示，一种新能源汽车控制器软件在环测试模型，包括：

信号传输模块，与外部汽车控制器硬件电性连接，用于完成对整车上硬线信号及CAN信号的输入输出处理；

信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，内置有多个汽车控制器软件模型框架且每个所述汽车控制器软件模型框架的信号接口均已配置，用于接收待测试的汽车控制器软件模型并对其进行测试；

信号诊断模块，与所述信号传输模块电性连接且二者间数据交互，用于实时记录模型测试结果并显示。

所述信号传输模块内至少包含：

CAN子模块，内部设置有CAN通讯接口并利用该接口与外部汽车控制器硬件电性连接，所述CAN通讯接口由CAN通信（CANCommunication）模块配置，用于实现软件模型与硬件控制器间的实时通讯；

GUI子模块，内部设置有硬线模拟开关且该开关与所述信号处理模块电性连接，所述硬线模拟开关由MATLAB GUI设计并配置，用于模拟整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号，如信号钥匙ON档信号、档位信号及刹车信号等。

所述信号处理模块内至少包含：

多个控制器软件模型框架，每个所述控制器软件模型框架分别用于接收一类待测试的汽车控制器软件模型，用于接收信号并依照对应信号完成测试。所述汽车控制器软件模型框架至少包括整车控制器软件模型框架、电机控制器软件模型框架及高压电池管理系统软件模型框架。

相对应的，所述信号处理模块所接收的待测试的汽车控制器软件模型至少包含：

整车控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述整车控制器软件模型框架内；

电机控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述电机控制器软件模型框架内；

高压电池管理系统软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述高压电池管理系统软件模型框架内。

所述信号诊断模块内至少包含：

示波器，用于显示测试过程中的全部信号;

数据记录，用于实时记录并存储全部测试数据及测试结果。

在保证模型无误的情况下，采用上述测试模型可逆向验证已烧录有二进制可执行文件的控制器的可行性。

如图2所示，一种新能源汽车控制器软件在环测试方法，使用如上所述的新能源汽车控制器软件在环测试模型，包括如下步骤：

S1、确定待测试的汽车控制器软件模型，随后将该模型复制输入所述信号处理模块内相对应的汽车控制器软件模型框架中，将所述信号处理模块内的其余用不到的框架或信号进行屏蔽。

S2、对信号处理模块内的CAN子模块进行配置并将该模块上的接口与对应信号相连接，借助信号处理模块内的GUI子模块、采用回调函数控制模型输入值，生成整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号。

信号传输模块中的CAN信号是利用Simulink自带的CAN Communication模块搭建好的CAN通讯接口，测试前可直接将DBC文件导入到将Can Pack和Can Unpack模块中，导入后Can Pack、Can Unpack会生成相应的信号接口，需将这些接口与对应信号连接，此外根据实际设置好波特率、通道、传送周期、CAN 卡驱动即可。

信号传输模块中的硬线信号是通过MATLAB GUI设计相应的开关,采用回调函数控制模型输入值，以此替代模型的硬线输入，将测试用得到的信号连接，多余信号屏蔽。

S3、将测试过程中的硬件部分及模块部分分别对应连接，即用2组线束将 CAN卡、仿真电脑与已烧录程序的控制器CAN口相连，为控制器配备电源，配合Simulink仿真环境实现仿真过程实时通讯。

S4、根据测试用例上的测试项目，控制所述GUI子模块对待测试的汽车控制器软件模型进行测试，信号诊断模块实时记录测试数据并将相关数据以示波器的形式显示；

若测试结果满足要求，则测试通过、输出测试结果进而结束测试；

反之则定位问题，修改测试模型，重复S4操作直至测试通过、输出测试结果进而结束测试。

可选的，在S4中，还包括如下步骤：

S41、预设测试结果，并将该结果输入所述信号诊断模块内，若测试结果与预设结果不一致，随即停止仿真并上报错误。

S42、向所述信号诊断模块内添加强制切换开关，在仿真过程中切断相应过程、强制输出对应数值，以便模拟特定故障工况。

以下便结合一具体实施例对上述测试方法进行进一步说明，将该方法用于对整车控制器（VCU）模型中的上下电模型的测试，具体操作如下：

1、将上下电模块复制到整车控制器软件模型框架内，并将用不到的其他框架或信号屏蔽。

2、在信号传输模块的CAN子模块中，将整车控制器与BMS通讯的DBC文件导入到将Can Pack和Can Unpack模块中，并将BMS控制指令、BMS状态反馈、继电器控制指令、继电器反馈等信号与对应信号接口连接，并设置好波特率、通道、传送周期、CAN 卡驱动；在本实施例中选择Kvaser驱动。

3、信号传输模块中的硬线信号仅需要钥匙ON档信号，此外还需要一个模拟的整车允许上电标志位信号， MATLAB GUI设计的钥匙已有,用AC开关替整车允许上电标志位信号，用回调函数和set_param函数来控制这两个信号的输入值，多余信号屏蔽。

4、用2组线束将 CAN卡、仿真电脑与已烧录程序的控制器CAN口相连，给控制器提供电源，在Simulink中将上下电模型的仿真结束时间设置为inf、求解方式为discrete、步长为0.001，给控制器供电，实现仿真过程实时通讯配合Simulink仿真环境实现仿真过程实时通讯。

5、作图分析信号诊断模块实时记录测试数据，观察信号是否与上下电流程一致；若一致则测试通过，否则分析数据，查看流程中哪一步与需求不符，定位是VCU模型问题还是BMS控制器软件问题，并根据实际情况修改。

本发明所提出的一种新能源汽车控制器软件在环测试模型及测试方法，能够实现对各类控制器软件内的控制模型进行在环测试，在代码生成前对控制模型的整体或局部功能进行验证，从而快速、准确地完成对问题的定位，缩短开发周期、降低研发成本、提高控制器的软件质量。

本发明在测试时，主要利用测试模型逆向验证已烧录二进制可执行文件控制器的功能，不仅测试效率高、测试结果准确，而且在整个测试过程中所借助的硬件设备仅包括电脑、控制器和相应的CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）卡，测试成本极低，十分适合大规模的推广应用。

此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内其他有关模型测试的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种新能源汽车控制器软件在环测试方法，使用一种新能源汽车控制器软件在环测试模型，模型包括：

信号传输模块，与外部汽车控制器硬件电性连接，用于完成对整车上硬线信号及CAN信号的输入输出处理；

信号处理模块，与所述信号传输模块电性连接，内置有多个汽车控制器软件模型框架且每个所述汽车控制器软件模型框架的信号接口均已配置，用于接收待测试的汽车控制器软件模型并对其进行测试；

信号诊断模块，与所述信号传输模块电性连接且二者间数据交互，用于实时记录模型测试结果并显示；

所述信号传输模块内至少包含，

CAN子模块，内部设置有CAN通讯接口并利用该接口与外部汽车控制器硬件电性连接，用于实现软件模型与硬件控制器间的实时通讯，

GUI子模块，内部设置有硬线模拟开关且该开关与所述信号处理模块电性连接，用于模拟整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号；

所述信号处理模块内至少包含，

多个控制器软件模型框架，每个所述控制器软件模型框架分别用于接收一类待测试的汽车控制器软件模型，用于接收信号并依照对应信号完成测试；

所述信号诊断模块内至少包含，

示波器，用于显示测试过程中的全部信号，

数据记录，用于实时记录并存储全部测试数据及测试结果；

在所述信号传输模块内所述CAN子模块内的CAN通讯接口由CAN通信模块配置；所述GUI子模块内的硬线模拟开关由MATLAB GUI设计并配置；

在所述GUI子模块内所述其他模拟信号至少包括信号钥匙ON档信号、档位信号及刹车信号；

在所述信号处理模块内，所述汽车控制器软件模型框架至少包括整车控制器软件模型框架、电机控制器软件模型框架及高压电池管理系统软件模型框架；

所述信号处理模块所接收的待测试的汽车控制器软件模型至少包含：

整车控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述整车控制器软件模型框架内；

电机控制器软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述电机控制器软件模型框架内；

高压电池管理系统软件的完整模型或局部功能模型，在模型测试过程中被复制输入所述高压电池管理系统软件模型框架内；

其特征在于，方法包括如下步骤：

S1、确定待测试的汽车控制器软件模型，随后将该模型复制输入所述信号处理模块内相对应的汽车控制器软件模型框架中，将所述信号处理模块内的其余框架或信号进行屏蔽；

S2、对信号处理模块内的CAN子模块进行配置并将该模块上的接口与对应信号相连接，借助信号处理模块内的GUI子模块、采用回调函数控制模型输入值，生成整车硬线输入信号或仿真其他模拟信号；

S3、将测试过程中的硬件部分及模块部分分别对应连接，配合Simulink仿真环境实现仿真过程实时通讯；

S4、根据测试用例上的测试项目，控制所述GUI子模块对待测试的汽车控制器软件模型进行测试，信号诊断模块实时记录测试数据并将相关数据以示波器的形式显示，

若测试结果满足要求，则测试通过、输出测试结果进而结束测试，

反之则定位问题，修改测试模型，重复S4操作直至测试通过、输出测试结果进而结束测试；

在S4中，还包括如下步骤：

S41、预设测试结果，并将该结果输入所述信号诊断模块内，若测试结果与预设结果不一致，随即停止仿真并上报错误；

S42、向所述信号诊断模块内添加强制切换开关，在仿真过程中切断相应过程、强制输出对应数值，模拟特定故障工况。

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