CN204595598U - 基于硬件在环的车身电控系统测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于硬件在环的车身电控系统测试平台，包括上位机（1）、测试机柜（2）、可移动端子台（3）和实验室汽车台架（4）；测试机柜有多个模块组成，可移动端子台用于测试机柜、待测控制器和实验室汽车台架的连接，实验室汽车台架用于搭建整车车身开关和真实负载；上位机通过网线与测试机柜中的PXI实时控制器相连，实时监控测试平台运行；测试机柜的机柜电源输入模块外接电源，实现机柜电源的功率分配、系统保护；可移动端子台通过机柜面板接插件与测试机柜连接，通过线束与实验室汽车台架和待测控制器连接，能模拟待测控制器激励信号；控制器故障注入模块能模拟对地短路、对电源短路、开路故障，用于测试控制器的故障诊断功能。

Description

基于硬件在环的车身电控系统测试平台

技术领域

    本实用新型涉及一种汽车电器系统试验装置和方法，具体的是涉及一种用于验证车身电控系统，包括无钥匙进入启动控制器（PEPS）、车身控制器（BCM）、自适应前大灯调节控制器（AFS）和仪表（IPK）四个车身电控单元的硬件在环（HIL）测试平台。

背景技术

    由于汽车电器系统日趋复杂，在新车型开发过程中，需要对车身电控系统进行功能测试、性能测试和诊断测试，确保车身电器的可靠性与稳定性。目前大部分的汽车电子产品测试是通过手工台架搭建测试环境，可重用性低，难以模拟极限工况或动态工况，对测试人员依赖性较高，测试效率低；部分自动化设备只能测试单个汽车电子控制器，无法进行集成测试，或者只能模拟静态环境，不能进行动态测试。

为了解决以上问题，需要一种能针对被测车型进行建模仿真，为车身电控系统提供一个接近整车实际运行环境，能够模拟各种工况和故障模式，实现多个控制器集成测试的车身电控系统的硬件在环（HIL）测试平台。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于硬件在环的车身电控系统测试平台，该测试平台能对被测车型进行建模仿真，为车身电控系统提供一个接近整车实际运行环境；该测试平台能够模拟极限工况或动态工况，能够快速复现故障模式，能够实现多个控制器的集成匹配测试，从而提高测试效率。

    为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于硬件在环的车身电控系统测试平台，包括上位机、测试机柜、可移动端子台和实验室汽车台架；

所述测试机柜有多个模块组成，包括机柜电源输入模块、可编程电源、电源切换模块、发动机控制器和变速箱控制器、负载箱、PXI实时控制器、发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块、发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块、硬件板卡；

所述可移动端子台用于测试机柜、待测控制器和实验室汽车台架的连接，可移动端子台包括台架电源切换模块、待测控制器输入故障注入模块、待测控制器负载故障注入模块、端子台，待测控制器安装于端子台上；

所述实验室汽车台架用于搭建整车车身开关和真实负载；

所述上位机通过网线与测试机柜中的PXI实时控制器相连，实时监控测试平台运行；所述PXI实时控制器与硬件板卡通过背板连接，与发动机模型的数据交换，同时硬件板卡还与发动机控制器、变速箱控制器、负载箱通过线束连接，模拟激励信号，测量输出信号；

所述测试机柜中的机柜电源输入模块外接电源，实现机柜电源的功率分配、系统保护；

所述测试机柜通过线束与实验室汽车台架连接，实现台架的供电；所述可移动端子台通过机柜面板接插件与测试机柜连接，通过线束与实验室汽车台架和待测控制器连接，模拟待测控制器激励信号，测量待测控制器输出信号，同时通过可移动端子台上的台架电源切换模块实现实验室台架电源状态的切换；

所述测试机柜上的发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输入端连接，另一端连接到硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述测试机柜上的发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输出端连接，另一端分别连接到负载和硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障；

所述可移动端子台上的待测控制器输入故障注入模块一端与待测控制器输入端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，模拟待测控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述可移动端子台上的待测控制器负载故障注入模块一端与待测控制器输出端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，通过线束连接到台架负载，模拟待测控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障。

所述硬件板卡包括发动机模拟信号发生模块、模拟量信号发生模块、模拟量信号测量模块、数字量信号发生模块、数字量信号测量模块、PWM信号发生模块、PWM信号测量模块、电阻模拟信号发生模块、电流模拟信号发生模块、电流信号测量模块、CAN通讯模块、LIN通讯模块。

所述测试机柜外接交流电源，经机柜电源输入模块转换，分为交流输出和直流输出，其中交流输出为PXI实时控制器和可编程电源供电，直流输出为发动机控制器和变速箱控制器故障注入模块、电源切换模块、硬件板卡供电，并通过连接测试机柜和可移动端子台的机柜面板接插件，为可移动端子台上的待测控制器故障注入模块和台架电源切换模块供电。

所述可编程电源输出电源信号经电源切换模块输出后，模拟整车电源状态，用于为发动机控制器、变速箱控制器和负载箱供电，并通过机柜面板接插件传递电源信号到可移动端子台上的台架电源切换模块，同步整车电源状态，为待测控制器供电，并通过线束为实验室汽车台架上的台架开关及负载供电。

进一步，通过线束将测试机柜电源信号连接到实验室汽车台架，并通过连接可移动端子台和实验室汽车台架之间的线束，传递电源信号到可移动端子台上的台架电源切换模块，实现可移动端子台和实验室汽车台架电源信号的交互。

本实用新型的测试平台是针对手工台架试验的缺陷而提出的，能对被测车型进行建模仿真，为车身电控系统提供一个接近整车实际运行环境，并能够兼顾手动测试和自动化测试。该测试平台能够模拟极限工况或动态工况，能够快速复现故障模式，能够实现多个控制器的集成匹配测试，能够对测试过程进行组织管理，实现自动化测试，减少试验人员的劳动消耗，提高测试效率；并且该测试平台采用模块化设计，易于维护和扩展测试能力。

本实用新型的测试平台与现有测试系统相比，其积极效果是：

1、测试机柜、可移动端子台和台架都可以移动，可以减少连接线束长度，方便连接，易于布置。

2、测试机柜采用模块化设计，便于后期维护，并且可以根据新的需求，快速增加配置，缩短开发周期。

3、上位机采用基于配置的NI VeriStand实时测试软件，可以快速开发友好的图形化界面，降低了程序界面开发的成本，实现手动测试；而且该软件可以回放不同路况路谱，模拟整车动态环境，实现HIL动态测试和待测控制器的集成匹配测试。

4、上位机采用NI Teststand测试管理软件，可以管理测试过程，同时采用多线程技术，可以并行测试，自动化程度高，能有效地减少试验人员的劳动强度，提高工作效率，避免因人工操作而产生的失误，克服了手工台架试验的缺陷。

5、该测试平台采用故障注入模块，可以快速复现故障模式，实现故障诊断功能。

附图说明

图1为本实用新型基于硬件在环的车身电控系统测试平台电源信号传递示意图；

图2为本实用新型的测试平台控制信号传递示意图；

图3为本实用新型的测试平台测试流程图。

图中：1上位机，2测试机柜，3可移动端子台，4实验室汽车台架（台架）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图2，一种基于硬件在环（HIL）的车身电控系统测试平台，包括上位机（PC）1、测试机柜2、可移动端子台3和实验室汽车台架4。

所述测试机柜2有多个模块组成，包括机柜电源输入模块、可编程电源、电源切换模块、发动机控制器（EMS）和变速箱控制器（TCU）、负载箱、PXI实时控制器（下位机）、发动机控制器和变速箱控制器故障注入模块、硬件板卡，其中硬件板卡包括发动机模拟信号发生模块、模拟量信号发生模块、模拟量信号测量模块、数字量信号发生模块、数字量信号测量模块、PWM信号发生模块、PWM信号测量模块、电阻模拟信号发生模块、电流模拟信号发生模块、电流信号测量模块、CAN通讯模块、LIN通讯模块。所述发动机控制器和变速箱控制器故障注入模块包括发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块、发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块。

所述可移动端子台3用于测试机柜2、待测控制器和实验室汽车台架4的连接，待测控制器包括无钥匙进入启动控制器（PEPS）、车身控制器（BCM）、自适应前大灯调节控制器（AFS）和仪表（IPK），可移动端子台3包括台架电源切换模块、待测控制器故障注入模块、端子台，待测控制器安装于端子台上。所述待测控制器故障注入模块包括待测控制器输入故障注入模块、待测控制器负载故障注入模块。

所述实验室汽车台架4用于搭建整车车身开关和真实负载；实验室汽车台架真实负载有：无钥匙进入启动控系统（PEPS）天线、雨刮电机，玻璃升降电机，鼓风机，暖风电机，洗涤液壶，电控门锁机构，电动后视镜，前组合灯，后组合灯，室内灯，侧转向灯，喇叭，电子风扇、点烟器，逆变器，倒车雷达系统，胎压检测系统和娱乐系统。

所述上位机1通过网线与测试机柜2中的PXI实时控制器（下位机）相连，实时监控测试平台运行；所述PXI实时控制器（下位机）与硬件板卡通过背板连接，与发动机模型的数据交换，同时硬件板卡还与发动机控制器（EMS）、变速箱控制器（TCU）、负载箱通过线束连接，模拟激励信号，测量输出信号。

所述测试机柜2中的机柜电源输入模块连接220V外接电源，实现机柜电源的功率分配、系统保护。

所述测试机柜2通过线束与实验室汽车台架4连接，实现台架的供电；所述可移动端子台3通过机柜面板接插件与测试机柜2连接，通过线束与实验室汽车台架4和待测控制器连接，模拟待测控制器激励信号，测量待测控制器输出信号，同时通过可移动端子台3上的台架电源切换模块实现实验室台架4电源状态的切换。

所述测试机柜2上的发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输入端连接，另一端连接到硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述测试机柜2上的发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输出端连接，另一端分别连接到负载和硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障。

所述可移动端子台3上的待测控制器输入故障注入模块一端与待测控制器输入端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，模拟待测控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述可移动端子台3上的待测控制器负载故障注入模块一端与待测控制器输出端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，通过线束连接到台架负载，模拟待测控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障。

所述上位机1采用基于配置的NI VeriStand实时测试软件，上位机1内的NI VeriStand实时测试软件可以在模型变量和板卡硬件通道之间建立映射，从而控制可编程电源输出，控制电源切换模块，能模拟实车电源状态。

为进一步说明测试平台电源分配，下面结合图1给予详细说明：

所述测试机柜2外接220V交流电源，经机柜电源输入模块转换，分为220V交流输出和DC15V输出。其中220V交流输出为PXI实时控制器和可编程电源供电，DC15V输出为发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块、发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块、电源切换模块、硬件板卡供电，并通过连接测试机柜2和可移动端子台3的机柜面板接插件，实现为可移动端子台3上的待测控制器输入故障注入模块、待测控制器负载故障注入模块和台架电源切换模块供电。可编程电源输出电源信号经电源切换模块输出后，模拟整车电源状态，用于为发动机控制器（EMS）、变速箱控制器（TCU）和负载箱供电，并通过机柜面板接插件传递电源信号到可移动端子台3上的台架电源切换模块，同步整车电源状态，为待测控制器供电，并通过线束为台架4上的台架开关及负载供电；同时，为防止台架负载电流过大，通过线束将测试机柜2电源信号连接到台架4，并通过连接可移动端子台3和台架4之间的线束，传递电源信号到可移动端子台3上的台架电源切换模块，实现可移动端子台3和台架4电源信号的交互。

所述上位机1内的NI VeriStand实时测试软件可以在模型变量和板卡硬件通道之间建立映射，从而与分配给测试机柜2内的各个模块的激励通道的各个控制器（发动机控制器（EMS）、变速箱控制器（TCU）和待测控制器）的各个PIN脚建立一一对应关系，例如，发动机控制器（EMS）点火信号的输出PIN脚会与测试机柜2中发动机模拟信号发生模块中的一个通道连接，通过在NI VeriStand实时测试软件建立映射，可以将板卡硬件通道采集到的发动机控制器（EMS）点火信号作为源参数，模型中对应的变量作为目标参数，完成参数的传递，从而完成测试机柜2模块板卡配置。

所述上位机采用基于配置的NI VeriStand实时测试软件，该软件集成了曲线显示控件、数字显示控件、开关按钮控件、列表控件、波形图表控件和自定义的仪表显示控件，通过映射板卡通道和模型变量，可以快速开发友好的图形化界面。

所述上位机采用基于配置的NI VeriStand实时测试软件，该软件可以回放不同路况路谱（Excel文件），与测试机柜、可移动端子台、实验室汽车台架和待测控制器构成，可以模拟整车动态环境，实现不同路况下的HIL测试和待测控制器的集成匹配测试。

所述上位机采用NI Teststand测试管理软件，通过将测试用例根据测试功能按照TestCase和TestGroup进行有序组织，形成测试用例包，覆盖同一车型下的不同配置，同时采用多线程技术，可以并行测试。

为进一步说明该实用新型的实施方式，下面以自动落锁测试对测试流程进行详述：

参见图3，开机运行NI Teststand程序，初始化NI VeriStand工程，发送测试指令；下位机接收到指令后，回放不同路况路谱（Excel文件），与其他变量按照不同组合和顺序构建测试步骤，并调用运行在其上的模型动态链接库（DLL），与模型进行数据交互，计算出相应的参数，根据NI硬件板卡与变量之间的映射关系，激励相应的板卡通道，模拟电源状态，驱动对应的控制器 pin脚；电源切换到待测模式、待测控制器进入待测状态，防盗验证通过，发动机控制器（EMS）和变速箱控制器（TCU）运行；电源模式正确，待测控制器初始化完成，动态测试条件满足，待测控制器驱动负载；NI硬件板卡将采集到的负载信号传递到下位机，与模型交互后，经下位机传递到上位机上的VeriStand程序显示；NI Teststand测试管理软件调用VeriStand变量, 与期望值进行对比，判断待测控制器功能是否符合要求。并最终输出测试报告。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于硬件在环的车身电控系统测试平台，其特征是：包括上位机（1）、测试机柜（2）、可移动端子台（3）和实验室汽车台架（4）；

所述测试机柜（2）有多个模块组成，包括机柜电源输入模块、可编程电源、电源切换模块、发动机控制器和变速箱控制器、负载箱、PXI实时控制器、发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块、发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块、硬件板卡；

所述可移动端子台（3）用于测试机柜（2）、待测控制器和实验室汽车台架（4）的连接，可移动端子台（3）包括台架电源切换模块、待测控制器输入故障注入模块、待测控制器负载故障注入模块、端子台，待测控制器安装于端子台上；

所述实验室汽车台架（4）用于搭建整车车身开关和真实负载；

所述上位机（1）通过网线与测试机柜（2）中的PXI实时控制器相连，实时监控测试平台运行；所述PXI实时控制器与硬件板卡通过背板连接，与发动机模型的数据交换，同时硬件板卡还与发动机控制器、变速箱控制器、负载箱通过线束连接，模拟激励信号，测量输出信号；

所述测试机柜（2）中的机柜电源输入模块外接电源，实现机柜电源的功率分配、系统保护；

所述测试机柜（2）通过线束与实验室汽车台架（4）连接，实现台架的供电；所述可移动端子台（3）通过机柜面板接插件与测试机柜（2）连接，通过线束与实验室汽车台架（4）和待测控制器连接，模拟待测控制器激励信号，测量待测控制器输出信号，同时通过可移动端子台（3）上的台架电源切换模块实现实验室台架（4）电源状态的切换；

所述测试机柜（2）上的发动机控制器和变速箱控制器输入故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输入端连接，另一端连接到硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述测试机柜（2）上的发动机控制器和变速箱控制器负载故障注入模块一端与发动机控制器和变速箱控制器输出端连接，另一端分别连接到负载和硬件板卡，模拟发动机控制器和变速箱控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障；

所述可移动端子台（3）上的待测控制器输入故障注入模块一端与待测控制器输入端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，模拟待测控制器输入信号对地短路、对电源短路、开路故障；所述可移动端子台（3）上的待测控制器负载故障注入模块一端与待测控制器输出端连接，另一端通过机柜面板接插件连接到硬件板卡，通过线束连接到台架负载，模拟待测控制器负载对地短路、对电源短路、开路故障。

2.根据权利要求1所述的基于硬件在环的车身电控系统测试平台，其特征是：所述硬件板卡包括发动机模拟信号发生模块、模拟量信号发生模块、模拟量信号测量模块、数字量信号发生模块、数字量信号测量模块、PWM信号发生模块、PWM信号测量模块、电阻模拟信号发生模块、电流模拟信号发生模块、电流信号测量模块、CAN通讯模块、LIN通讯模块。

3.根据权利要求1所述的基于硬件在环的车身电控系统测试平台，其特征是：所述测试机柜（2）外接交流电源，经机柜电源输入模块转换，分为交流输出和直流输出，其中交流输出为PXI实时控制器和可编程电源供电，直流输出为发动机控制器和变速箱控制器故障注入模块、电源切换模块、硬件板卡供电，并通过连接测试机柜（2）和可移动端子台（3）的机柜面板接插件为可移动端子台（3）上的待测控制器故障注入模块和台架电源切换模块供电。

4.根据权利要求3所述的基于硬件在环的车身电控系统测试平台，其特征是：可编程电源输出电源信号经电源切换模块输出后，模拟整车电源状态，用于为发动机控制器、变速箱控制器和负载箱供电，并通过机柜面板接插件传递电源信号到可移动端子台（3）上的台架电源切换模块，同步整车电源状态，为待测控制器供电，并通过线束为实验室汽车台架（4）上的台架开关及负载供电。

5.根据权利要求4所述的基于硬件在环的车身电控系统测试平台，其特征是：通过线束将测试机柜（2）电源信号连接到实验室汽车台架（4），并通过连接可移动端子台（3）和实验室汽车台架（4）之间的线束，传递电源信号到可移动端子台（3）上的台架电源切换模块，实现可移动端子台（3）和实验室汽车台架（4）电源信号的交互。