基于NI平台的BCM硬件在环测试系统研究

严鑫

江铃控股有限公司 江西省南昌市 330030

1 引言

随着消费者对汽车安全性、舒适性要求越来越高，汽车装配的电子控制单元数目迅猛增加，为保证各个电子控制单元的性能稳定，在整车开发前期，就需要对所有控制模块进行系统、全面的测试开发。而随着汽车控制器的集成度与复杂度越来越高，测试所需要的人力、物力成本也大幅度提高，为解决这一难题，本文提出了一种自动化硬件在环测试系统方案，该方案在设计初期就开始对电子控制单元进行方案设计与功能验证，不仅缩汽车控制器的开发周期，也降低了开发成本。

图1 硬件在回路仿真原理

2 HIL测试系统概述

2.1 HIL测试原理介绍

HIL（Hardware In the Loop）测试主要是在实验室环境下通过搭建模型进行仿真实验，从而有针对性的进行汽车控制器的各种不同工况测试。该方法有以下优点：

（1）不需要在实验台架上就可以模拟各种复杂工况和故障模式；

（2）可以实现多个控制器自动化集成测试，易于后续维护及扩展；

硬件在回路仿真原理如图1所示。在传统测试中，ECU和真实被控对象形成闭环系统进行控制，硬件在回路仿真测试中ECU和仿真系统形成闭环系统进行控制。通过建立模型来代替真实被控对象，仿真模型将精准的输入仿真对象的各种特性参数，后续，用户只需要修改仿真模型中的参数就可以完成大部分模型的设计工作，目前该方式已经在很多商业模型中得到广泛的应用。

2.2 HIL测试系统的组成

HIL测试系统的基本组成为：控制器（待测对象）、仿真硬件平台、已校准的车辆模型及试验管理软件，如图2所示。

3 系统硬件测试平台介绍

3.1 概述

BCM HIL测试系统的硬件平台组成包括：实时硬件系统，外围硬件，综合信号管理模块，可编程电源，电源管理模块等，外部还包括外置BOB。

3.2 实时硬件系统介绍

BCM测试系统的实时硬件采用的是基于PXI系统总线的NI系统，包括NI PXIe-1062机箱一个，一个PXIe-8840实时处理器板一个，和若干个信号处理器板（如FPGA 板，数据采集板卡，通讯板卡等）。该BCM测试系统是一个闭环测试系统，该闭环系统的工作过程主要是：通过控制器发出的各种控制信号给硬件接口，经过模型运算，后通过IO口输出各种传感器信号给控制器，最后与控制器构成一个闭环测试系统。

图2 HIL 系统的组成

图3 simulink模型导入到veristand流程图

实时硬件系统就是提供实时模型运行的硬件环境，将模型运算出的结果转化为电气信号发送给控制器，同时采集控制器输出的信号及硬件系统的信号（如电压、电流、角度、速度等），通过转化，参与到模型的计算中来。外围硬件是为了实现特殊功能而研发的硬件，如故障注入板，电源切换等。综合信号管理模块主要是为了实现信号调理，分配等功能。断路测试盒 BOB是为了方便测试。电源管理模块则是为了整个测试系统的用电安全而设计的。

4 HIL测试软件系统

4.1 测试环境配置

软件系统主要包括汽车仿真模型、Veristand管理软件以及自动测试用例等，自动化测试工程搭建后，以控制器单元引脚的电气特性及接线原理为依据，为所测控制器分配硬件资源，包括板卡通道端子分配、负载类[2]型配置、CAN/LIN通道的配置等，以保证BCM各单元引脚与板卡通道资源配置连接一致，再通过上位机管理软件Veristand实现对目标机的操作和利用，上位机管理软件是测试工程师与实时处理器进行交互的轿梁，测试人员通过Veristand管理软件实现对目标机的操作和利用。simulink模型导入到veristand流程如图3所示。

4.2 测试用例编写

自动测试用例是用来建立自动测试工程的测试方法，实现对被测BCM各功能的自动测试及自动生成测试报告，并能够实时监测整个测试过程，INTES是基于 Eclipse RCP开发的自动测试执行软件，主要用于自动测试序列搭建及序列执行。其主要功能包括：（1）测试项目管理；（2）测试序列搭建（包含用户自定义库管理）；（3）测试序列执行；（4）测试报告生成；（5）数据字典变量映射；（6）底层硬件设备管理（HIL/EES/Diag/ECU）。

INTES软件典型的应用流程如图4所示。

图4 INTES使用流程图

4.3 HIL系统测试执行

在测试运行过程可以通过各个窗口监测测试执行情况和测试信号值变化情况，测试完成后HIL系统将自动出具测试报告。

5 结论与展望

硬件在回路仿真是一种可行的测试手段，通过HIL可以在虚拟环境中对新的电控单元及软件进行大量测试，这种测试系统能精准的模拟各种测试工况以及ECU的故障。因此它具有系统性强，稳定性高，测试覆盖度高、可重复性强、测试周期短和测试结果一致性高等优点，同时还可以搭建自动测试序列，简化了测试流程，提高了测试的效率，为HIL在汽车电气功能测试中的广泛应用提供了一定的依据和参考。