宋冰劉震劉義強(qiáng)劉佳李亭亭

（1.華晨汽車工程研究院電控工程室；2.華晨汽車工程研究院新能源工程室）

電機(jī)、電池、電控是新能源汽車的三大核心技術(shù)，因此整車廠必須掌握作為核心技術(shù)之一的整車控制模型開發(fā)[1]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外整車廠及零部件廠的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為了保證整車控制模型開發(fā)過(guò)程的正確性，必須遵循國(guó)際通用的V開發(fā)流程。該流程中，整車控制模型開發(fā)階段需要經(jīng)歷需求分析、應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用層軟件實(shí)現(xiàn)；驗(yàn)證階段需要經(jīng)歷模型測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試、整車測(cè)試。驗(yàn)證階段的測(cè)試項(xiàng)目是對(duì)V流程開發(fā)階段項(xiàng)目進(jìn)行的功能驗(yàn)證。其中的系統(tǒng)集成測(cè)試采用硬件在環(huán)設(shè)備（HIL），將已經(jīng)下載整車控制模型的整車控制器與之連接，HIL設(shè)備內(nèi)部有虛擬的影響整車控制器工作的所有模型，能夠全面測(cè)試整車控制器的軟硬件[2-3]。文章對(duì)HIL測(cè)試在新能源車整車控制策略測(cè)試中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

1 HIL測(cè)試之前的輸入條件

整車控制策略中，加速踏板信號(hào)處理策略對(duì)于整車駕駛性來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較重要的模塊，文章以加速踏板信號(hào)處理策略為基礎(chǔ)進(jìn)行集成測(cè)試。

在進(jìn)行加速踏板信號(hào)處理策略測(cè)試前，首先獲得加速踏板傳感器的相關(guān)參數(shù)，以便在HIL上更加確切地模擬出加速踏板傳感器的輸入情況。圖1示出某型號(hào)加速踏板傳感器特性曲線。從圖1中可以看出，2路加速踏板信號(hào)起始位置有±2%的誤差，終止位置有±3%的誤差。加速踏板說(shuō)明書中給出了2路輸出電壓的范圍，第1路輸出電壓范圍為0.75～4.445 V，第2路輸出電壓范圍為0.375～2.225 V。其次獲得加速踏板信號(hào)處理策略設(shè)計(jì)需求文檔，從設(shè)計(jì)需求文檔中可以獲知，加速踏板信號(hào)處理策略由6個(gè)部分組成：踏板數(shù)字輸入信號(hào)至踏板開度信號(hào)的轉(zhuǎn)換、輸入信號(hào)的校核、信號(hào)失效檢測(cè)、信號(hào)失效處理、信號(hào)濾波、加速踏板狀態(tài)及變化率計(jì)算及故障信息存儲(chǔ)。圖2示出各組成部分對(duì)輸入信號(hào)的處理方式。

2 根據(jù)輸入條件設(shè)計(jì)測(cè)試用例

通過(guò)輸入條件分析，設(shè)計(jì)3項(xiàng)測(cè)試用例，驗(yàn)證加速踏板信號(hào)處理策略在系統(tǒng)集成測(cè)試時(shí)是否有缺陷。

2.1 信號(hào)相關(guān)性測(cè)試

此設(shè)計(jì)是基于某型號(hào)加速踏板參數(shù)設(shè)計(jì)，該加速踏板2路信號(hào)的線性度起始位置分別為（15±2）%，（7.5±2）%，線性度終止位置分別為（91.8±3）%，（45.9±3）%。因此設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，每路信號(hào)設(shè)計(jì)3種情 況 ， 分 別 為 AccPedal_Normal，AccPedal_Max，AccPedal_Min，如圖3所示。

圖3中，AccPedal_Normal是正常情況下加速踏板的開度與輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系；AccPedal_Max是加速踏板信號(hào)為最大限值時(shí)的開度與輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系；AccPedal_Min是踏板信號(hào)最小限值時(shí)的開度與輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

測(cè)試過(guò)程有9種組合方式：

1）AccPedal_Normal_1 與 AccPedal_Normal_2；

2）AccPedal_Normal_1 與 AccPedal_Max_2；

3）AccPedal_Normal_1 與 AccPedal_Min_2；

4）AccPedal_Max_1 與 AccPedal_Normal_2；

5）AccPedal_Max_1 與 AccPedal_Max_2；

6）AccPedal_Max_1 與 AccPedal_Min_2；

7）AccPedal_Min_1 與 AccPedal_Normal_2；

8）AccPedal_Min_1 與 AccPedal_Max_2；

9）AccPedal_Min_1 與 AccPedal_Min_2。

該9種組合方式能夠完全涵蓋正常傳感器的輸出情況，在HIL的上位機(jī)操作頁(yè)面上對(duì)每路加速踏板的3種情況進(jìn)行配置，能夠得到9種組合的結(jié)果，通過(guò)對(duì)9種結(jié)果進(jìn)行分析，組合方式3，7，8未通過(guò)測(cè)試。

1）組合方式3。測(cè)試結(jié)果為：怠速5.1 km/h；整車控制器內(nèi)部策略（VMS）發(fā)送的油門踏板開度在16%以下，可以加速，但如果≥16%，VMS發(fā)送的油門踏板開度自動(dòng)變?yōu)?，測(cè)試不通過(guò)。

2）組合方式7。測(cè)試結(jié)果為：怠速5.1 km/h；VMS發(fā)送的油門開度在9%以下，可以加速，但如果≥9%，VMS發(fā)送的油門開度自動(dòng)變?yōu)?，測(cè)試不通過(guò)。

3）組合方式8。測(cè)試結(jié)果為：怠速5.1 km/h；VMS發(fā)送的油門開度在82%以下，可以加速，但如果≥82%，VMS發(fā)送的油門開度自動(dòng)變?yōu)?，測(cè)試不通過(guò)。

從測(cè)試結(jié)果可以看出，以上3種組合方式測(cè)出加速踏板信號(hào)處理策略缺陷。給出的測(cè)試建議為：VMS應(yīng)該滿足在油門踏板的線性誤差內(nèi)均能正常響應(yīng)加速踏板動(dòng)作，而不是對(duì)開度進(jìn)行限制。

2.2 整車控制器對(duì)油門踏板故障注入后的響應(yīng)

根據(jù)輸入條件所述，加速踏板2路模擬量信號(hào)其中有一路出現(xiàn)短地或短電源的情況，將對(duì)加速踏板的開度做限幅處理，最大為25%；如果2路信號(hào)均出現(xiàn)短地?cái)嚯娫吹那闆r，則將踏板開度限制到0。以此為依據(jù)，在HIL的上位機(jī)操作頁(yè)面上進(jìn)行設(shè)置，得出如下測(cè)試結(jié)果：

1）當(dāng)2路信號(hào)分別短接GND時(shí)，操作加速踏板開度能限制到25%。如果都接地，整車控制器不響應(yīng)加速踏板開度，汽車只能怠速，滿足設(shè)計(jì)需求。

2）當(dāng)2路信號(hào)分別短接電源（即2路信號(hào)電壓≥4.7 V）時(shí)，操作加速踏板開度能限制到25%。如果都接地，整車控制器不響應(yīng)加速踏板開度，汽車只能怠速，滿足設(shè)計(jì)需求。

3）當(dāng)2路信號(hào)分別斷開時(shí)，操作加速踏板開度能限制到25%。如果都接地，整車控制器不響應(yīng)加速踏板開度，汽車只能怠速，滿足設(shè)計(jì)需求。

4）模擬加速踏板傳感器損壞，某一路輸出為定值，另一路正常。當(dāng)?shù)?路信號(hào)與第2路信號(hào)達(dá)到2倍關(guān)系時(shí)，汽車會(huì)突然加速，造成安全隱患，此種測(cè)試用例條件下，加速踏板控制策略未考慮到此種特殊情況，測(cè)試人員需要把該風(fēng)險(xiǎn)反饋給策略制定人員，讓其評(píng)估是否應(yīng)該改正。

2.3 CAN信號(hào)對(duì)加速踏板動(dòng)作后的響應(yīng)

測(cè)試加速踏板動(dòng)作后，查看與之對(duì)應(yīng)的CAN信息是非常必要的。一是查看整車控制器CAN信號(hào)針對(duì)加速踏板輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間，二是查看整車加速針對(duì)加速踏板的CAN信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。圖4示出HIL上模擬加速踏板操作顯示界面。圖5和圖6均為圖4的部分截圖。其中，紅線為HIL上模擬出來(lái)的加速踏板傳感器開度；藍(lán)線為整車控制器中CAN信號(hào)對(duì)輸入的加速踏板開度進(jìn)行的響應(yīng)；綠線為HIL系統(tǒng)針對(duì)加速踏板開度響應(yīng)出的車速。圖5示出加速踏板動(dòng)作后整車控制器的CAN信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。分析圖5可以看出，加速踏板操作與整車控制器的CAN信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間為0.04 s，正常情況下應(yīng)該為＜50 ms。圖6示出整車控制器的CAN信號(hào)與整車車速響應(yīng)的時(shí)間。從圖6中可以分析出，整車控制器CAN信號(hào)響應(yīng)后，整車車速響應(yīng)的時(shí)間間隔為0.25s，正常情況下應(yīng)該為＜150ms，分析原因，可能與控制策略中信號(hào)濾波策略有關(guān)，應(yīng)該將此情況及時(shí)反饋給策略制定人員，讓其評(píng)估是否應(yīng)該改正。

3 結(jié)論

文章將HIL測(cè)試引用到新能源車整車控制策略測(cè)試中，HIL測(cè)試先于實(shí)車測(cè)試，由于HIL測(cè)試的靈活性和操作的方便性，能夠很快發(fā)現(xiàn)整車控制策略中存在的問(wèn)題。如文章所示的測(cè)試用例，由于很難在實(shí)車試驗(yàn)時(shí)，對(duì)加速踏板傳感器的輸入進(jìn)行調(diào)整，因此不容易發(fā)現(xiàn)一些隱藏的問(wèn)題。這些隱藏的問(wèn)題如果能夠在前期HIL集成測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅能夠在前期測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)盡可能多的問(wèn)題，而且通過(guò)HIL，測(cè)試工程師能夠向策略制定工程師提出改進(jìn)思路，策略工程師修改完畢后再進(jìn)行HIL測(cè)試驗(yàn)證改進(jìn)策略，形成良性循環(huán)，使產(chǎn)品在測(cè)試階段逐漸完善，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此將HIL測(cè)試引用到新能源車整車控制策略中是非常必要的。