VT系統(tǒng)在汽車電控單元功能測試中的應用

王雅靜，張紅濤

（長安汽車股份有限公司 北京研究院，北京 100081 ）

VT系統(tǒng)在汽車電控單元功能測試中的應用

王雅靜，張紅濤

（長安汽車股份有限公司 北京研究院，北京 100081 ）

介紹VT測試系統(tǒng)軟硬件平臺和系統(tǒng)功能，通過對實際功能的測試分析來闡述VT測試系統(tǒng)的工作流程及可以達到的效果。

功能測試；電器；VT系統(tǒng)

隨著人們對汽車舒適性、安全性及娛樂性的要求越來越高，應用在汽車上的電控單元不斷地增加。大量車載電子電器部件集成使用，使整車電氣控制系統(tǒng)越來越復雜。一個新興功能的體現(xiàn)，可能涉及到幾個或多個零部件，整車電子電器架構(gòu)及網(wǎng)絡通信相應變得繁雜。這些往往影響零部件甚至整車的軟硬件可靠性，是汽車電氣系統(tǒng)潛在的風險。研究表明，在常見的汽車故障中，電氣系統(tǒng)故障占比80%以上。

據(jù)汽車召回網(wǎng)的數(shù)字統(tǒng)計，近年來由于車內(nèi)電器產(chǎn)品產(chǎn)生的汽車召回事件日益嚴峻。2013年汽車召回統(tǒng)計按總成排名如下：發(fā)動機、動力傳動系統(tǒng)、制動/車輪、轉(zhuǎn)向/懸架、電子電器、車身部分、空調(diào)系統(tǒng)。其中電子電器28次，召回數(shù)量達到46萬輛 。

為了提升整車電氣系統(tǒng)可靠性，提前發(fā)現(xiàn)并規(guī)避一些潛在風險，在開發(fā)過程中，需要借助測試工具/臺架等，搭載特定的仿真環(huán)境，對ECU進行全面綜合的測試，及時發(fā)現(xiàn)ECU開發(fā)過程中存在的錯誤，降低在后期裝車過程中出現(xiàn)故障的幾率。這種方式，是整車開發(fā)中縮短開發(fā)周期、降低風險、提升品質(zhì)的重要手段。

基于VT系統(tǒng)的電控單元功能測試系統(tǒng)，是電控單元ECU與VT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)板卡進行硬件接口集成化，采用CANoe軟件平臺搭載的單體功能測試環(huán)境。ECU所有真實外部輸入均可以采用仿真實現(xiàn)，并在整車總線通信數(shù)據(jù)庫基礎上，運行測試腳本，通過采集ECU輸出硬線信號及總線數(shù)據(jù)，與測試的預期結(jié)果進行對比。

1 VT測試系統(tǒng)的軟硬件平臺

基于VT系統(tǒng)的電控單元功能可靠性測試，采用CANoe作為軟件平臺，應用CANoe中的測試用例開發(fā)模塊建立測試環(huán)境，編譯自動化測試流程，通過以太網(wǎng)通信實現(xiàn)電控單元功能可靠性驗證測試。

CANoe軟件廣泛應用于整車總線網(wǎng)絡通信和單節(jié)點電控單元的開發(fā)、測試與分析，貫穿于整車總線網(wǎng)絡通信開發(fā)的整個過程。在VT系統(tǒng)功能測試過程中，CANoe提供了多種程序語言用于測試用例的編譯，采用CANoe/TAE模塊作為測試的動態(tài)系統(tǒng)交互環(huán)境。TAE的模塊化結(jié)構(gòu)使測試用例的創(chuàng)建更加快捷方便，優(yōu)于逐字錄入式編譯，節(jié)省更多時間，人機界面簡潔明了，操作簡單易于掌握，開發(fā)過程條理清晰，能夠大幅提升測試人員的工作效率。

VT系統(tǒng)是一個模塊化的電控測試系統(tǒng)，和CANoe一同用于車載ECU的自動化測試。VT測試系統(tǒng)主機柜由機箱、背板和板卡3部分構(gòu)成。機箱和安裝在機箱中的背板用于支持各類板卡的搭載，以及所有板卡之間集成通信功能。常用的VT系統(tǒng)模塊有VT6050、VT1004、VT2004、 VT2516以及VT7001等幾種。搭載不同的板卡可以實現(xiàn)不同的功能檢測及信號模擬，如VT1004可以模擬瞬時負載或定值負載，同時對ECU的輸出電壓/電流信號進行采集；VT2004則可以模擬開關(guān)、傳感器、電阻信號燈；VT7001電源模塊可以實現(xiàn)內(nèi)部/外部電源供電和短路、開路的故障等。

2 VT測試系統(tǒng)的功能

VT測試系統(tǒng)通過自動測試軟件建立測試流程和驗證計劃，在VT系統(tǒng)外部供電基礎上，確保系統(tǒng)與被測電控單元ECU的硬件連接，通過實時以太網(wǎng)與上位機數(shù)據(jù)交換，應用軟件平臺來操控整個測試過程。VT系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 VT系統(tǒng)原理圖

VT測試系統(tǒng)的功能主要有：測試電控單元的控制邏輯；模擬ECU信號（DI、DO、AI、AO、PWM等）、仿真阻性可調(diào)類負載、控制ECU供電、故障注入（信號短路、斷路等）、自動化測試并生成測試報告等。

3 VT系統(tǒng)測試案例

通過使用VT系統(tǒng)對車身控制器的后除霜功能的邏輯進行測試，詳細講解測試流程及測試結(jié)果。

3.1 測試依據(jù)

按照車身控制器（BCM）功能規(guī)范中后除霜相關(guān)邏輯，詳細介紹如下。后除霜功能解除條件：在后除霜工作的14 min內(nèi)再次按壓后除霜器開關(guān)；電源擋位由ON轉(zhuǎn)換為OFF擋或ACC擋或START；激活時間達到14 min；蓄電池電壓低于（9±0.5）V。

當電源擋位從START恢復到ON擋，或電源電壓恢復到（9±0.5）V 以上，且時間未達到14 min，后除霜功能恢復。

3.2 測試系統(tǒng)構(gòu)建

3.2.1 需求分析

BCM后除霜功能電路圖如圖2所示。車身控制器硬線連接，與后除霜功能相關(guān)的硬線接口有：BAT電、IGN電、搭鐵、后除霜繼電器控制、總線輸入/輸出。除電源與搭鐵外，1路I/O輸出，1路CAN通道（后除霜開關(guān)信號Defroster SW，后除霜狀態(tài)BCM_RearDefrosterstatus）。

圖2 后除霜功能電路圖

因此可選用VT板卡VT7001電源板卡的2路通道以及VT2516的1路數(shù)字輸出通道。

3.2.2 硬件連接

1）選用VT7001電源板卡，out1、out2分別作為BCM的IGN1及ACC的電源供給。

2）選用VT2516板卡用于信號采集測量，采集BCM對后除霜繼電器的低端輸出c。

3）BCM的CAN接口與CANoe及上位機連接正常。

4）確保12 V穩(wěn)壓電源對VT系統(tǒng)及BCM的BAT供電正常，確保BCM搭鐵連接正常。

3.2.3 軟件環(huán)境建立

在VT系統(tǒng)上電狀態(tài)下，打開CANoe并創(chuàng)建工程，在該工程的選項菜單欄中配置VT系統(tǒng)使能，選擇相應的網(wǎng)絡適配器，然后在I/O Hardware中將測試使用的板卡（即VT7001及VT2516的硬件通道和軟件通道）完成匹配，并使能所需通道的相應參數(shù)。在CAN配置窗口導入需要的DBC文件，BCM節(jié)點使用真實節(jié)點。完成后就可以開始創(chuàng)建VT系統(tǒng)的功能測試用例了。

在Test Setup窗口創(chuàng)建測試環(huán)境，插入一個應用于TAE模塊的XML測試文件，打開該模塊的編輯功能直接進入TAE進行操作。在一個XML測試模塊下，可以創(chuàng)建多條Test Case，包括單通道的編譯及初始化，以及完整的功能測試用例。

BCM后除霜功能測試的VT系統(tǒng)的構(gòu)建如圖3所示。因后除霜開關(guān)信號為總線信號，且只有1路輸出，不需要真實開關(guān)，也不用設計BOB路由，系統(tǒng)相對簡單。BCM后除霜功能測試的VT系統(tǒng)只需要集成的VT7001及VT2516兩塊板卡、1個簡單的12 V穩(wěn)壓電源（若測試用例范圍中有變壓測試需提供調(diào)壓電源）、CANoe、上位機及被測的控制器——BCM。

圖3 VT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 軟件編寫及測試效果

4.1 測試用例編寫

編制測試用例的主要工作內(nèi)容：針對被測BCM設計一組或多組測試輸入、執(zhí)行條件和預期結(jié)果。測試用例包含的重要元素有：測試用例名稱、初始條件（初始的測試環(huán)境）、測試步驟（每個功能設計的操作步驟）、預期結(jié)果（即根據(jù)相應的功能規(guī)范，每個操作步驟對應得到的結(jié)果）。

測試用例內(nèi)容：后除霜激活后，時間達到14 min，后除霜器功能將被解除。

后除霜激活測試用例簡要流程如表1所示。

表1 后除霜激活測試用例流程表

4.2 測試腳本編譯

完成測試環(huán)境創(chuàng)建后，進入TAE編輯窗口。首先對VT7001及VT2516進行單通道的初始化配置，即VT7001的out1/IGN1為12 V，out2/ACC為12 V，VT2516的CH4通道為低電平0～1 V/高電平9～12 V。然后按照已經(jīng)編譯好的測試用例流程進行測試腳本的編譯。

首先在Preparation of Test Case模塊中編譯此條功能的初始條件，根據(jù)測試用例將相應通道的狀態(tài)逐一錄入，初始條件的順序應嚴格按照被測BCM的功能規(guī)范進行編譯，否則將可能影響測試結(jié)果，造成測試出現(xiàn)偏差。然后在Test Case Sequence中，按照測試步驟逐一編譯測試條件和期望結(jié)果，每條測試步驟對應一組期望結(jié)果，在完成測試步驟的初始化后，添加State Check模塊將期望結(jié)果加入，直到完成整條功能的編譯。編輯好的測試腳本示意圖如圖4所示。

圖4 測試腳本編譯示意圖

4.3 運行測試并輸出測試結(jié)果

編譯完成并保存整個XML測試腳本后，不要直接運行測試，應按照測試規(guī)范逐一檢查硬件接口的連接是否正確，避免出現(xiàn)短接、反接、漏接等錯誤狀態(tài)。確保線路連接無誤后，再開始運行。由于真實BCM節(jié)點的加入，故選擇總線為Real Bus狀態(tài)，然后運行總線，查看總線信號在正常的收發(fā)狀態(tài)時，點擊運行Test Case，系統(tǒng)自動運行整條XML測試腳本，如圖5所示。

圖5 運行測試過程示意圖

BCM后除霜開啟功能測試結(jié)果示意如圖6所示。結(jié)果為PASS通過測試?？梢钥闯觯c測試用例的預期結(jié)果相符，滿足技術(shù)要求。

圖6 后除霜開啟功能測試結(jié)果示意圖

4.4 測試結(jié)果分析

一個X M L文件的測試報告有General Test Information、Test Overview、Test Module Information3部分內(nèi)容。General Test Information包括測試人員信息、測試環(huán)境及設置信息、VT系統(tǒng)各模塊硬件環(huán)境的版本信息；Test Overview包括測試的起始時間、Test Case的執(zhí)行數(shù)量及通過比例，當任一Test Case失敗，則認為本次測試未通過。

測試報告的主體內(nèi)容是Test Module Information，它是整個測試過程的詳細描述，包括本次測試中所有Test Case，每個測試用例所有步驟的測試時間、測試內(nèi)容描述與測試結(jié)果。對未通過的錯誤測試步驟，在報告中可直接讀出導致錯誤的源數(shù)據(jù)。

5 總結(jié)

VT測試系統(tǒng)在電控部件的開發(fā)設計及功能驗證中得到了很好的應用，實現(xiàn)了車載電控單元ECU在試制裝車前的功能驗證，為樣件樣車品質(zhì)提供了保障，降低汽車電氣故障及潛在風險。這種測試方法縮減了原始的實車功能測試所消耗的人工測試周期和成本，大幅提高了工作效率，具有很強的實用性和經(jīng)濟性，所以應用VT測試系統(tǒng)對于優(yōu)化整車電控系統(tǒng)的開發(fā)設計過程有著至關(guān)重要的作用。

（編輯 心 翔）

Application of VT System in Function Testing of Automotive ECUs

Wang Ya-jing， Zhang Hong-tao
(Beijing Changan Auto R＆D Center， Changan Automobile Co.， Ltd.， Beijing 100081， China)

This article introduces hardware and software platforms and functions of VT testing system. Through testing and analysis on practical results， VT testing system working process is demonstrated and proved to be effective.

function test；electrics；VT system

U463.6

A

1003-8639（2017）07-0055-03

2016-11-04

王雅靜（1983-），女，工程師，主要從事電氣平臺開發(fā)及整車原理設計相關(guān)工作；張紅濤（1983-），男，工程師，主要從事整車原理設計及線束設計相關(guān)工作。