CN113218677A - 一种冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法，在环试验台包括有加载装置、液压制动系统、实时仿真机、上位机和供电模块，其中加载装置与液压制动系统相连接，实时仿真机分别与加载装置和液压制动系统相连接，实时仿真机通过接收的信号控制加载装置和液压制动系统的工作，实时仿真机和上位机之间通过以太网相连接，其方法为：第一步、确定测试用例；第二步、进行测试；第三步、数据处理与分析；有益效果：能够进行故障注入测试，测试电动助力器加ESC整个制动系统对于不同故障的处理方案，以及不同部件故障后二者之间制动冗余功能的实现。

Description

一种冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法

技术领域

本发明涉及一种在环试验台及试验方法，特别涉及一种冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法。

背景技术

目前，智能化与电动化的发展趋势对现代汽车提出了更高的要求,车辆中的电子系统数量已大大增加，各个子系统的结构与功能也越来越复杂,高度复杂的电子安全系统越来越普遍。电控系统发生的系统性失效和随机硬件失效概率越来越大，导致汽车发生安全事故的风险也随之增大。加之智能化背景下车辆遇到危险状况的可能性增加，电控系统各个功能之间可能发生难以预料的冲突，因此电控系统自身的安全性应得到保证，即安全风险应当被控制在可接受的范围之内。因此在汽车V型开发流程中，需要对产品进行硬件在环测试以及故障注入测试，以测试产品功能逻辑以及功能安全等。

制动系统对于整车安全起着至关重要的作用，其安全性必须得到完全确认之后才能装车量产，目前电动汽车制动系统的构型方案主要是电动助力器与ESC联合的two-box构型，因此建立用于对电动助力器与ESC联合制动系统进行硬件在环测试并且能够实现故障注入的试验台以及实验方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为了建立用于对电动助力器与ESC联合制动系统进行硬件在环测试并且能够实现故障注入的试验台以及试验方法，而提供的一种冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法。

本发明提供的冗余制动系统硬件在环试验台包括有加载装置、液压制动系统、实时仿真机、上位机和供电模块，其中加载装置与液压制动系统相连接，实时仿真机分别与加载装置和液压制动系统相连接，实时仿真机通过接收的信号控制加载装置和液压制动系统的工作，实时仿真机和上位机之间通过以太网相连接，实时仿真机和上位机之间利用TCP/IP协议进行数据传输，供电模块分别与加载装置、液压制动系统、实时仿真机和上位机相连接，供电模块为加载装置、液压制动系统、实时仿真机和上位机提供电力。

加载装置内设置有电动缸，电动缸型号为KollmorgenS700，电动缸通过支架装配在铸铁平台上，电动缸通过推杆与液压制动系统内的制动主缸相连接，推杆上套设有轴承套筒，推杆上还装配有力传感器，力传感器和电动缸均与实时仿真机相连接，力传感器能够把采集的数据传输给实时仿真机，实时仿真机控制电动缸的工作。

液压制动系统包括有制动主缸、电动助力器、两个前制动器和两个后制动器，其中制动主缸、电动助力器、两个前制动器和两个后制动器均装配在支撑架上，电动助力器装配在制动主缸与电动缸之间的推杆上，制动主缸通过两条管路与ESC相连接，ESC通过四条管路分别与两个前制动器和两个后制动器相连接，四条管路上分别装配有压力传感器，两个后制动器上集成有EPB，两个EPB电机的正负极分别与ESC相应的线束连接实现EPB功能，电动助力器和ESC均与实时仿真机相连接并由实时仿真机控制工作，四个压力传感器也与实时仿真机相连接，四个压力传感器能够把采集的信号传输给实时仿真机。

实时仿真机为dSPACE公司的实时控制器SCALEXIO，SCALEXIO对传感器信号进行采集处理，模拟电动助力器以及ESC所需的信号，并运行Carsim的车辆模型，SCALEXIO利用模拟量输入通道采集液压制动系统中压力传感器测量的四个轮缸压力信号；SCALEXIO利用模拟量输入通道采集力传感器采集到的电动缸作用在电动助力器推杆上的力的大小；SCALEXIO利用控制器局域网CAN通信通道与电动助力器和ESC的CAN通道连接，模拟车辆CAN网络上层节点与ESC与电动助力器进行CAN通信，接收电动助力器与ESC的ECU发出的CAN信号，并向二者发送车辆上层CAN信号，保证电动助力器与ESC处于正常工作的车辆CAN网络中，SCALEXIO通过CAN通道与电动缸驱动装置通信，通过发送CAN信号实现对电动缸运动的控制同时通过CAN信号采集电动缸的运动信息；SCALEXIO利用数字量输入通道采集电动助力器的PTS传感器信号，PTS传感器信号通过PWM与SENT协议双信号冗余备份传输，并通过数字量输出通道将采集到的PTS传感器信号分别以PWM和SENT协议的形式发送给电动助力器的ECU，SCALEXIO利用模拟量输出通道模拟轮速传感器信号发送给ESC，保证ESC能够识别出车辆模型运行过程中的各个车轮的轮速，从而正常工作；SCALEXIO利用数字量输出通道控制两个电磁继电器通断实现SW1、SW3、SW4、SW6四根信号线的不同连接组合，以完成对电子手刹的控制。

上位机内运行的软件包括有Carsim、Simulink、ConfigurationDesk和ControlDesk，其中Carsim提供车辆模型，能够配置车辆参数，满足针对不同车型进行测试的条件，配置车辆输入输出接口以便实现各种信号的交互，并能设置车辆运行的工况与场景；Simulink搭建模型，包括动力电机模型，用于替换Carsim车辆模型中的动力系统，实现对于电动汽车的仿真，并将车辆模型、动力电机模型与dSPACE相应的输入输出模块连接，形成完整的信号交互系统；ConfigurationDesk用于对输入输出模块的定义与参数配置，并将SCALEXIO硬件资源分配给对应的模块，实现模型与硬件的信号交互，ConfigurationDesk中还能进行故障注入相关的设置；ControlDesk用于实验过程的管理，参数的在线标定以及数据的观察与记录。

供电模块包括有220V电源、380V电源和可编程电源，其中220V电源为家用交流电，380V电源为工业用三相交流电，可编程电源型号为Sorensen DLM16-185E,输出电压的调节范围为0-16V，功率为3kW,最大电流185A。

冗余制动系统硬件在环试验台的工作原理如下所述：

首先完成试验台硬件部分的搭建，然后进行软件程序的搭建，需要在Carsim中匹配测试车辆的车辆参数，在Simulink中搭建动力电机模型，完成压力信号、轮速信号以及CAN信号的连接，并与Carsim车辆模型集成，然后在ConfigurationDesk中完成模型接口配置。

完成试验台硬件以及程序的搭建后，对试验台进行调试，在ControlDesk中实时观测数据，主要观察制动压力信号、轮速信号是否正常，并观察是否与待测系统成功进行CAN通信，并通过CAN观测待测系统是否处于正常的工作状态。调试完成后一切正常，即可进行硬件在环测试。

包含真实制动系统与虚拟车辆模型的整个测试环境的运行流程为：SCALEXIO中运行Carsim车辆模型，同时通过各种接口模块与真实硬件进行信号交互，通过CAN控制电动缸动作，推动电动助力器推杆进行制动，使制动系统产生制动压力，压力传感器中采集的四个轮缸压力，由SCALEXIO利用模拟量输入模块转换为信号，输入给Carsim车辆模型，控制虚拟车辆进行制动，Carsim车辆模型输出车辆四个轮速信号，通过SCALEXIO功能模块调制成AK协议的智能轮速传感器信号输出给ESC，并利用CAN通道将其他车辆状态信号传输给ESC与电动助力器的CAN通道中，ESC与电动助力器收到相应信号后，成功识别出虚拟车辆模型的状态，处于正常工作状态。

本发明提供的冗余制动系统硬件在环试验方法，其方法包括如下步骤：

第一步、确定测试用例：

步骤一、基础功能测试：根据制动系统的功能定义对系统的功能进行测试，主要功能可分为基础的驾驶员助力功能，如踩下踏板有响应，稳定性控制功能，如EBD、TCS、ABS以及ESC，还有驾驶辅助功能，如AEB、EPB、AVH、HHC、HDC、HBB、HBA、AWB、ABA、ABP、CDP和CRBS；

步骤二、根据车辆的运行场景，道路坡度、路面附着系数，车辆自身状态，车速、方向盘转角，以及制动系统功能模式进行组合导出测试用例；

步骤三、故障注入测试：对于制动系统进行故障注入测试，首先制动系统可能发生的故障，进行故障分析，生成制动系统故障注入测试用例，具体如下：

对于故障注入测试用例，根据车辆运行工况，如：车辆速度、加速度、和道路状况；制动系统功能模式，如ABS和ESC；CAN通信故障类型，包括CAN通信线路故障和CAN通信报文信号错误；传感器失效的故障类型，包括线路断路、线路短路、渐进性故障、渐发性故障和突发性故障进行组合，生成测试用例；

除正向分析得到故障列表与故障注入测试用例外，还根据供应商提供的故障列表与测试需求生成测试用例进行测试；

第二步、进行测试：

步骤一、硬件连接：将上位机与SCALEXIO用网线连接，将SCALEXIO与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电；

步骤二、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim中设置道路场景与测试工况；

步骤三、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译；

步骤四、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制电动缸推动踏板推杆进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态，并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角，完成不同工况的多组测试；

步骤五、故障注入测试：按照故障注入测试步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试；

第三步、数据处理与分析：

测试完成后，对记录的数据进行处理与分析，对制动系统进行功能测试，主要是通过硬件在环的方法进行以下方面的验证，具体步骤如下：

步骤一、验证相应的功能是否工作；

步骤二、确定不同功能的功能逻辑；

步骤三、确定不同功能介入的边界；

步骤四、验证不同功能起作用后的作用效果；

步骤五、验证不同功能之间是否有逻辑的交互与冲突；

对制动系统进行故障注入测试，主要是观察系统故障后的表现并分析系统对于不同故障的处理方案，具体步骤如下：

步骤一、确定注入故障后制动系统是否能够准确识别故障；

步骤二、确定注入故障后制动系统功能是否工作；

步骤三、确定注入故障后制动系统功能指标并与无故障进行对比；

步骤四、分析待测试ECU对故障的处理逻辑。

本发明的有益效果：

本发明提供的冗余制动系统硬件在环试验台及试验方法利用硬件在环的方式对制动系统进行测试，能够大大减少测试的时间与经济成本，同时能够测试在任意场景下制动系统的性能，不用担心极限工况下车辆以及人员的可能发生的危险。本发明利用电动缸代替人操作制动踏板，能够实现对推杆位置与速度的精确控制，在整个硬件在环的测试环境下，能够实现对同一工况所有条件完全精确地重复试验，方便对同一工况的多次重复试验，以及同一故障的多次复现。制动系统集成了电动助力器加ESC，能够对两者单独的功能以及需要两者协调配合的功能以及之间的功能交互进行测试。能够进行故障注入测试，测试电动助力器加ESC整个制动系统对于不同故障的处理方案，以及不同部件故障后二者之间制动冗余功能的实现。

附图说明

图1为本发明所述的在环试验台总体架构示意图。

图2为本发明所述的在环试验台硬件结构示意图。

图3为本发明所述的两个电磁继电器线路连接示意图。

上图中的标注如下：

1、加载装置 2、液压制动系统 3、实时仿真机 4、上位机

5、供电模块 6、电动缸 7、支架 8、铸铁平台 9、推杆

10、制动主缸 11、轴承套筒 12、力传感器 13、电动助力器

14、前制动器 15、后制动器 16、支撑架 17、ESC 18、压力传感器

19、220V电源 20、380V电源 21、可编程电源。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示：

本发明提供的冗余制动系统硬件在环试验台包括有加载装置1、液压制动系统2、实时仿真机3、上位机4和供电模块5，其中加载装置1与液压制动系统2相连接，实时仿真机3分别与加载装置1和液压制动系统2相连接，实时仿真机3通过接收的信号控制加载装置1和液压制动系统2的工作，实时仿真机3和上位机4之间通过以太网相连接，实时仿真机3和上位机4之间利用TCP/IP协议进行数据传输，供电模块5分别与加载装置1、液压制动系统2、实时仿真机3和上位机4相连接，供电模块5为加载装置1、液压制动系统2、实时仿真机3和上位机4提供电力。

加载装置1内设置有电动缸6，电动缸6型号为KollmorgenS700，电动缸6通过支架7装配在铸铁平台8上，电动缸6通过推杆9与液压制动系统2内的制动主缸10相连接，推杆9上套设有轴承套筒11，推杆9上还装配有力传感器12，力传感器12和电动缸6均与实时仿真机3相连接，力传感器12能够把采集的数据传输给实时仿真机3，实时仿真机3控制电动缸6的工作。

液压制动系统2包括有制动主缸10、电动助力器13、两个前制动器14和两个后制动器15，其中制动主缸10、电动助力器13、两个前制动器14和两个后制动器15均装配在支撑架16上，电动助力器13装配在制动主缸10与电动缸6之间的推杆9上，制动主缸10通过两条管路与ESC17相连接，ESC17通过四条管路分别与两个前制动器14和两个后制动器15相连接，四条管路上分别装配有压力传感器18，两个后制动器15上集成有EPB，两个EPB电机的正负极分别与ESC17相应的线束连接实现EPB功能，电动助力器13和ESC17均与实时仿真机3相连接并由实时仿真机3控制工作，四个压力传感器7也与实时仿真机3相连接，四个压力传感器18能够把采集的信号传输给实时仿真机3。

实时仿真机3为dSPACE公司的实时控制器SCALEXIO，SCALEXIO对传感器信号进行采集处理，模拟电动助力器13以及ESC17所需的信号，并运行Carsim的车辆模型，SCALEXIO利用模拟量输入通道采集液压制动系统2中压力传感器18测量的四个轮缸压力信号；SCALEXIO利用模拟量输入通道采集力传感器12采集到的电动缸6作用在电动助力器13推杆9上的力的大小；SCALEXIO利用控制器局域网CAN通信通道与电动助力器13和ESC17的CAN通道连接，模拟车辆CAN网络上层节点与ESC17与电动助力器13进行CAN通信，接收电动助力器13与ESC17的ECU发出的CAN信号，并向二者发送车辆上层CAN信号，保证电动助力器13与ESC17处于正常工作的车辆CAN网络中，SCALEXIO通过CAN通道与电动缸6驱动装置通信，通过发送CAN信号实现对电动缸6运动的控制同时通过CAN信号采集电动缸6的运动信息；SCALEXIO利用数字量输入通道采集电动助力器13的PTS传感器信号，PTS传感器信号通过PWM与SENT协议双信号冗余备份传输，并通过数字量输出通道将采集到的PTS传感器信号分别以PWM和SENT协议的形式发送给电动助力器13的ECU，SCALEXIO利用模拟量输出通道模拟轮速传感器信号发送给ESC17，保证ESC17能够识别出车辆模型运行过程中的各个车轮的轮速，从而正常工作；SCALEXIO利用数字量输出通道控制两个电磁继电器通断实现SW1、SW3、SW4、SW6四根信号线的不同连接组合，以完成对电子手刹的控制，具体线路连接如图3所示，SCALEXIO两个数字输出通道DOut1与DOut2为[0 0]时,电子手刹处于中间状态(Neutral)，DOut1与DOut2为[1 0]时,电子手刹处于按下状态(Apply)，DOut1与DOut2为[1 1]时,电子手刹处于释放状态(Release)。

上位机4内运行的软件包括有Carsim、Simulink、ConfigurationDesk和ControlDesk，其中Carsim提供车辆模型，能够配置车辆参数，满足针对不同车型进行测试的条件，配置车辆输入输出接口以便实现各种信号的交互，并能设置车辆运行的工况与场景；Simulink搭建模型，包括动力电机模型，用于替换Carsim车辆模型中的动力系统，实现对于电动汽车的仿真，并将车辆模型、动力电机模型与dSPACE相应的输入输出模块连接，形成完整的信号交互系统；ConfigurationDesk用于对输入输出模块的定义与参数配置，并将SCALEXIO硬件资源分配给对应的模块，实现模型与硬件的信号交互，ConfigurationDesk中还能进行故障注入相关的设置；ControlDesk用于实验过程的管理，参数的在线标定以及数据的观察与记录。

供电模块5包括有220V电源19、380V电源20和可编程电源21，其中220V电源19为家用交流电，380V电源20为工业用三相交流电，可编程电源21型号为Sorensen DLM16-185E,输出电压的调节范围为0-16V，功率为3kW,最大电流185A。

冗余制动系统硬件在环试验台的工作原理如下所述：

首先完成试验台硬件部分的搭建，然后进行软件程序的搭建，需要在Carsim中匹配测试车辆的车辆参数，在Simulink中搭建动力电机模型，完成压力信号、轮速信号以及CAN信号的连接，并与Carsim车辆模型集成，然后在ConfigurationDesk中完成模型接口配置。

完成试验台硬件以及程序的搭建后，对试验台进行调试，在ControlDesk中实时观测数据，主要观察制动压力信号、轮速信号是否正常，并观察是否与待测系统成功进行CAN通信，并通过CAN观测待测系统是否处于正常的工作状态。调试完成后一切正常，即可进行硬件在环测试。

包含真实制动系统与虚拟车辆模型的整个测试环境的运行流程为：SCALEXIO中运行Carsim车辆模型，同时通过各种接口模块与真实硬件进行信号交互，通过CAN控制电动缸6动作，推动电动助力器13推杆9进行制动，使制动系统产生制动压力，压力传感器18中采集的四个轮缸压力，由SCALEXIO利用模拟量输入模块转换为信号，输入给Carsim车辆模型，控制虚拟车辆进行制动，Carsim车辆模型输出车辆四个轮速信号，通过SCALEXIO功能模块调制成AK协议的智能轮速传感器信号输出给ESC17，并利用CAN通道将其他车辆状态信号传输给ESC17与电动助力器13的CAN通道中，ESC17与电动助力器13收到相应信号后，成功识别出虚拟车辆模型的状态，处于正常工作状态。

本发明提供的冗余制动系统硬件在环试验方法，其方法包括如下步骤：

第一步、确定测试用例：

步骤一、基础功能测试：根据制动系统的功能定义对系统的功能进行测试，主要功能可分为基础的驾驶员助力功能，如踩下踏板有响应，稳定性控制功能，如EBD、TCS、ABS以及ESC，还有驾驶辅助功能，如AEB、EPB、AVH、HHC、HDC、HBB、HBA、AWB、ABA、ABP、CDP。各功能的简单描述如表1所示。

表1 制动系统功能描述

步骤二、根据车辆的运行场景，道路坡度、路面附着系数，车辆自身状态，车速、方向盘转角，以及制动系统功能模式等进行组合导出测试用例，如表二所示。

表2 制动系统功能测试部分测试用例

步骤三、故障注入测试：对于制动系统进行故障注入测试，首先制动系统可能发生的故障，进行故障分析，生成制动系统故障注入测试用例。

对于故障注入测试用例，应根据车辆运行工况(如车辆速度，加速度，道路状况等)，制动系统功能模式(如ABS，ESC等)，CAN通信故障类型(CAN通信线路故障，CAN通信报文信号错误等)以及传感器失效的故障类型(线路断路、线路短路、渐进性故障、渐发性故障以及突发性故障等)进行组合，生成测试用例，如表3所示。

表3 制动系统故障注入部分测试用例

除正向分析得到故障列表与故障注入测试用例外，还根据供应商提供的故障列表与测试需求生成测试用例进行测试。

第二步、进行测试：

步骤一、硬件连接：将上位机与SCALEXIO用网线连接，将SCALEXIO与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电。

步骤二、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim中设置道路场景与测试工况。

步骤三、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译。

步骤四、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制电动缸推动踏板推杆进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态。并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角等，完成不同工况的多组测试。

步骤五、故障注入测试：按照如下步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试，具体包括如下：

1)、在ConfigurationDesk中指明要进行的故障。此信息会包含在编译生成的RTA文件中；

2)、在ControlDesk当前实验中创建一个Electrical Error Simulation port(EESPort)；

3)、配置EESPort并将其与SCALEXIO连接，创建一个error configuration并配置；

4)、进行故障模拟

将error configuration下载到SCALEXIO中并激活；

在界面中Trigger the error sets以激活相关故障；

Deactivate the error configuration以停止故障仿真；

从SCALEXIO中Unload the error configuration；

第三步、数据处理与分析：

测试完成后，对记录的数据进行处理与分析，对制动系统进行功能测试，主要是通过硬件在环的方法进行以下方面的验证，具体步骤如下：

步骤一、验证相应的功能是否工作；

步骤二、确定不同功能的功能逻辑；

步骤三、确定不同功能介入的边界；

步骤四、验证不同功能起作用后的作用效果；

步骤五、验证不同功能之间是否有逻辑的交互与冲突。

对制动系统进行故障注入测试，主要是观察系统故障后的表现并分析系统对于不同故障的处理方案，具体步骤如下：

步骤一、确定注入故障后制动系统是否能够准确识别故障；

步骤二、确定注入故障后制动系统功能是否工作；

步骤三、确定注入故障后制动系统功能指标并与无故障进行对比；

步骤四、分析待测试ECU对故障的处理逻辑。

Claims (7)

1.一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：包括有加载装置、液压制动系统、实时仿真机、上位机和供电模块，其中加载装置与液压制动系统相连接，实时仿真机分别与加载装置和液压制动系统相连接，实时仿真机通过接收的信号控制加载装置和液压制动系统的工作，实时仿真机和上位机之间通过以太网相连接，实时仿真机和上位机之间利用TCP/IP协议进行数据传输，供电模块分别与加载装置、液压制动系统、实时仿真机和上位机相连接，供电模块为加载装置、液压制动系统、实时仿真机和上位机提供电力。

2.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：所述的加载装置内设置有电动缸，电动缸型号为KollmorgenS700，电动缸通过支架装配在铸铁平台上，电动缸通过推杆与液压制动系统内的制动主缸相连接，推杆上套设有轴承套筒，推杆上还装配有力传感器，力传感器和电动缸均与实时仿真机相连接，力传感器能够把采集的数据传输给实时仿真机，实时仿真机控制电动缸的工作。

3.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：所述的液压制动系统包括有制动主缸、电动助力器、两个前制动器和两个后制动器，其中制动主缸、电动助力器、两个前制动器和两个后制动器均装配在支撑架上，电动助力器装配在制动主缸与电动缸之间的推杆上，制动主缸通过两条管路与ESC相连接，ESC通过四条管路分别与两个前制动器和两个后制动器相连接，四条管路上分别装配有压力传感器，两个后制动器上集成有EPB，两个EPB电机的正负极分别与ESC相应的线束连接实现EPB功能，电动助力器和ESC均与实时仿真机相连接并由实时仿真机控制工作，四个压力传感器也与实时仿真机相连接，四个压力传感器能够把采集的信号传输给实时仿真机。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：所述的实时仿真机为dSPACE公司的实时控制器SCALEXIO，SCALEXIO对传感器信号进行采集处理，模拟电动助力器以及ESC所需的信号，并运行Carsim的车辆模型，SCALEXIO利用模拟量输入通道采集液压制动系统中压力传感器测量的四个轮缸压力信号；SCALEXIO利用模拟量输入通道采集力传感器采集到的电动缸作用在电动助力器推杆上的力的大小；SCALEXIO利用控制器局域网CAN通信通道与电动助力器和ESC的CAN通道连接，模拟车辆CAN网络上层节点与ESC与电动助力器进行CAN通信，接收电动助力器与ESC的ECU发出的CAN信号，并向二者发送车辆上层CAN信号，保证电动助力器与ESC处于正常工作的车辆CAN网络中，SCALEXIO通过CAN通道与电动缸驱动装置通信，通过发送CAN信号实现对电动缸运动的控制同时通过CAN信号采集电动缸的运动信息；SCALEXIO利用数字量输入通道采集电动助力器的PTS传感器信号，PTS传感器信号通过PWM与SENT协议双信号冗余备份传输，并通过数字量输出通道将采集到的PTS传感器信号分别以PWM和SENT协议的形式发送给电动助力器的ECU，SCALEXIO利用模拟量输出通道模拟轮速传感器信号发送给ESC，保证ESC能够识别出车辆模型运行过程中的各个车轮的轮速，从而正常工作；SCALEXIO利用数字量输出通道控制两个电磁继电器通断实现SW1、SW3、SW4、SW6四根信号线的不同连接组合，以完成对电子手刹的控制。

5.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：所述的上位机内运行的软件包括有Carsim、Simulink、ConfigurationDesk和ControlDesk，其中Carsim提供车辆模型，能够配置车辆参数，满足针对不同车型进行测试的条件，配置车辆输入输出接口以便实现各种信号的交互，并能设置车辆运行的工况与场景；Simulink搭建模型，包括动力电机模型，用于替换Carsim车辆模型中的动力系统，实现对于电动汽车的仿真，并将车辆模型、动力电机模型与dSPACE相应的输入输出模块连接，形成完整的信号交互系统；ConfigurationDesk用于对输入输出模块的定义与参数配置，并将SCALEXIO硬件资源分配给对应的模块，实现模型与硬件的信号交互，ConfigurationDesk中还能进行故障注入相关的设置；ControlDesk用于实验过程的管理，参数的在线标定以及数据的观察与记录。

6.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统硬件在环试验台，其特征在于：所述的供电模块包括有220V电源、380V电源和可编程电源，其中220V电源为家用交流电，380V电源为工业用三相交流电，可编程电源型号为Sorensen DLM16-185E,输出电压的调节范围为0-16V，功率为3kW,最大电流185A。

7.一种冗余制动系统硬件在环试验方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：

第一步、确定测试用例：

步骤一、基础功能测试：根据制动系统的功能定义对系统的功能进行测试，主要功能可分为基础的驾驶员助力功能，如踩下踏板有响应，稳定性控制功能，如EBD、TCS、ABS以及ESC，还有驾驶辅助功能，如AEB、EPB、AVH、HHC、HDC、HBB、HBA、AWB、ABA、ABP、CDP和CRBS；

步骤二、根据车辆的运行场景，道路坡度、路面附着系数，车辆自身状态，车速、方向盘转角，以及制动系统功能模式进行组合导出测试用例；

步骤三、故障注入测试：对于制动系统进行故障注入测试，首先制动系统可能发生的故障，进行故障分析，生成制动系统故障注入测试用例，具体如下：

对于故障注入测试用例，根据车辆运行工况，如：车辆速度、加速度、和道路状况；制动系统功能模式，如ABS和ESC；CAN通信故障类型，包括CAN通信线路故障和CAN通信报文信号错误；传感器失效的故障类型，包括线路断路、线路短路、渐进性故障、渐发性故障和突发性故障进行组合，生成测试用例；

除正向分析得到故障列表与故障注入测试用例外，还根据供应商提供的故障列表与测试需求生成测试用例进行测试；

第二步、进行测试：

步骤一、硬件连接：将上位机与SCALEXIO用网线连接，将SCALEXIO与试验台对应线束连接，将整个试验装置供电；

步骤二、根据被试车辆型号在Carsim中配置好车辆参数，根据测试用例在Carsim中设置道路场景与测试工况；

步骤三、编译模型：在ConfigurationDesk中选择需要进行故障注入的硬件通道，然后将搭建完成并已经配置好输入输出接口的Simulink模型编译；

步骤四、常规功能测试：在Carsim中进入测试环节，在ControlDesk中根据待测试功能以及测试用例设置参数并记录数据，在ControlDesk中通过CANopen控制电动缸推动踏板推杆进行制动，观察相应功能是否触发以及触发后车辆的状态，并按照测试用例更改车速、通过CAN信号更改不同方向盘转角，完成不同工况的多组测试；

步骤五、故障注入测试：按照故障注入测试步骤实现对于故障信息的注入，并观察记录实验数据，按照测试用例的需求更改相关参数重复上述试验，完成不同工况的测试；

第三步、数据处理与分析：

测试完成后，对记录的数据进行处理与分析，对制动系统进行功能测试，主要是通过硬件在环的方法进行以下方面的验证，具体步骤如下：

步骤一、验证相应的功能是否工作；

步骤二、确定不同功能的功能逻辑；

步骤三、确定不同功能介入的边界；

步骤四、验证不同功能起作用后的作用效果；

步骤五、验证不同功能之间是否有逻辑的交互与冲突；

对制动系统进行故障注入测试，主要是观察系统故障后的表现并分析系统对于不同故障的处理方案，具体步骤如下：

步骤一、确定注入故障后制动系统是否能够准确识别故障；

步骤二、确定注入故障后制动系统功能是否工作；

步骤三、确定注入故障后制动系统功能指标并与无故障进行对比；

步骤四、分析待测试ECU对故障的处理逻辑。

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