基于硬件在環(huán)的EPB功能邏輯測試

史雪純，王 瑋，溫 敏，唐程光

（江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，人們對汽車安全性的要求與日俱增，而優(yōu)異的制動性能以及一體化的底盤綜合控制技術(shù)是現(xiàn)代汽車安全性的重要標(biāo)志［1］。電子駐車制動控制系統(tǒng)以電子控制器和電機取代了傳統(tǒng)制動裝置所使用的拉索及傳動機構(gòu)［2］，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了車輛的駐車功能，同時還增加了一系列的自動控制功能，有效提升了客戶使用舒適度。但針對該電子控制系統(tǒng)的功能測試也提出了新的要求。

傳統(tǒng)實車搭載驗證的方式，其測試與整改周期長、場地環(huán)境要求高、人員安全風(fēng)險大等缺點逐漸難以適應(yīng)汽車廠家不斷壓縮的研發(fā)周期和預(yù)算，而近年來HIL測試技術(shù)的發(fā)展為各類控制器系統(tǒng)的測試提供了有效支撐，也是V字開發(fā)流程中重要的一環(huán)。本文基于HIL仿真測試系統(tǒng)，為EPB的功能策略提供了新的驗證方法。

1 EPB系統(tǒng)原理

1.1 系統(tǒng)原理

EPB電子駐車系統(tǒng)主要分為兩種類型，拉索式和集成式EPB，集成式EPB又分為獨立ECU式EPB與集成ECU式EPB（也叫做EPBi），兩者的區(qū)別在于EPB的控制器是否與ESC控制器進行集成，目前市場上主流的應(yīng)用方式為EPBi［3］。本文涉及到的測試對象也是所述的EPBi控制系統(tǒng)。

EPBi控制系統(tǒng)，其EPB控制器集成于ESC控制器中，省去了一個控制器，成本得以下降，同時集成度提高后使得兩個控制器間的交互更加快速與高效，聯(lián)動功能更豐富、可靠性更高?？刂破饔布想m達到了集成的效果，但EPB與ESC軟件的開發(fā)及外圍硬件負(fù)載設(shè)計還是由不同的公司進行開發(fā)。圖1主要描述了EPBi的系統(tǒng)原理。

圖1 集成式EPB系統(tǒng)原理

1.2 EPB功能策略

EPB除了具備常規(guī)駐車功能外，還可以提供動態(tài)制動、自動駐車/釋放、溜坡再夾等功能，這些功能極大地提高了駕駛的舒適性和安全性［3］。功能項均具有其前置條件和觸發(fā)條件，只在前置條件滿足的狀態(tài)下方可以進行測試，具體介紹詳見表1。

2 HIL測試系統(tǒng)

2.1 HIL測試架構(gòu)

硬件在環(huán)測試系統(tǒng)是以實時處理器運行仿真模型來模擬受控對象的運行狀態(tài)，通過I/O接口與被測的ECU連接，對被測ECU進行全面、系統(tǒng)的測試［4］。本文所述的測試臺架是基于dspace公司的硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，主要由上位機、實時處理器、I/O板卡及運動仿真轉(zhuǎn)臺組成，如圖2所示。

圖2 HIL測試架構(gòu)圖

其中上位機主要負(fù)責(zé)運行dspace相關(guān)的工具鏈軟件，主要包括測試交互軟件controldesk、I/O配置軟件configurationdesk、模型參數(shù)化軟件modeldesk，以及將仿真模型下載至實時處理器等功能；實時處理器主要運行車輛動力學(xué)模型，并根據(jù)I/O板卡間的通信實時仿真車輛狀態(tài)；I/O板卡主要負(fù)責(zé)實時處理器與ECU之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與通信，一方面將控制器或執(zhí)行器輸出的電氣信號轉(zhuǎn)換為邏輯值輸入至車輛動力學(xué)模型，另一方面也將車輛動力學(xué)輸出的邏輯值轉(zhuǎn)換為電氣信號輸入至ECU控制器；運動仿真轉(zhuǎn)臺的作用為坡度、加速度、橫擺角速度的模擬，通過3組電機分別控制ESC控制器的橫向、縱向側(cè)傾角與垂向旋轉(zhuǎn)速度，對集成于ESC控制器內(nèi)部的加速度及橫擺加速度傳感器施加作用，從而模擬出縱向加速度、橫向加速度以及橫擺角速度［5］。

2.2 仿真模型

仿真模型主要由車輛仿真模型和I/O接口模型組成，車輛仿真模型主要負(fù)責(zé)虛擬車輛動力學(xué)性能的實時計算，I/O接口模型主要提供仿真模型與控制器之間的實時交互信息。

車輛仿真模型為dspace商業(yè)ASM（Automotive Simulation Models）模型，主要包括發(fā)動機模型、傳動系模型、動力學(xué)模型等。為實現(xiàn)更好的仿真效果，需要對車輛關(guān)鍵參數(shù)進行整理，見表2。并通過modeldesk軟件固化至ASM模型中，編譯后完成仿真模型的標(biāo)定。

表2 車輛主要參數(shù)

I/O接口模型主要由傳感器、執(zhí)行器、CAN總線仿真模塊等組成。傳感器模塊可根據(jù)各自的電氣特性，在Simulink模型中搭建接口模型，機柜根據(jù)車輛動態(tài)模型計算的傳感器參數(shù)，仿真發(fā)送至控制器；執(zhí)行器模塊通過機柜采集回來的控制器輸出信號，經(jīng)過解析后再提供至車輛動態(tài)模型，形成閉環(huán)模型控制系統(tǒng)，見圖3。

圖3 I/O接口模型

CAN總線仿真模塊，利用RTIcan板卡實現(xiàn)信號仿真的功能。其根據(jù)測試節(jié)點的CAN信號收發(fā)定義，將該測試節(jié)點需要接收的其它節(jié)點進行虛擬仿真；同時，RTIcan板卡接收測試節(jié)點的CAN報文，并用于交互界面的顯示及模型調(diào)試。RTIcan模型見圖4。

圖4 RTIcan接口模型

3 測試結(jié)果

根據(jù)上表的功能策略制定相應(yīng)的測試方案，分別對各項功能策略進行HIL測試驗證，結(jié)果如下。

1）手動駐車/釋放策略驗證（圖5）：初始條件為IGN ON，車速為0km/h，EPB顯示狀態(tài)為2（Released），滿足駐車釋放條件，第3s EPB開關(guān)拉起，狀態(tài)由0（NO request）→2（Apply request），EPB狀態(tài)由2（Released）→4（Applying）→1（ParkApplied），夾緊過程結(jié)束。10s后為釋放策略驗證，此時制動為踩下狀態(tài)，主缸壓力約為25bar，初始條件滿足。11s左右EPB開關(guān)按下，狀態(tài)由0（NO request）→1（Release request），EPB狀態(tài)由1（ParkApplied）→5（Releasing）→2（Released），釋放過程結(jié)束。手動駐車/釋放策略滿足功能邏輯需求。

圖5 手動駐車/釋放策略

2）熄火自動駐車策略驗證（圖6）：初始車速為0km/h，發(fā)動機怠速，EPB處于釋放狀態(tài)，滿足要求。7s時點火開關(guān)狀態(tài)由3（IGN ON）→-1（IGN OFF），此時EPB狀態(tài)由2（Released）→4（Applying）→1（ParkApplied），完成自動駐車過程。熄火自動駐車策略滿足功能邏輯需求。

圖6 熄火自動駐車策略

3）解安全帶自動駐車策略驗證（圖7）：初始車速為50km/h，此時踩下制動踏板車輛減速至0km/h，Autohold功能激活（功能開關(guān)已提前打開），第15s時初始狀態(tài)滿足要求。22s時解開主駕安全帶，其狀態(tài)由1（belted）→0（unbelted），此時EPB狀態(tài)由2（Released）→4（Applying）→1（ParkApplied），自動駐車過程完成后，Autohold功能退出。解安全帶自動駐車策略滿足功能邏輯需求。

圖7 解安全帶自動駐車策略

4）自動釋放策略驗證（圖8）：初始車速為0km/h，發(fā)動機怠速，EPB為夾緊狀態(tài)，主駕安全帶已系上，擋位為D擋，初始狀態(tài)滿足要求。第8s時踩下油門踏板，EPB狀態(tài)由1（ParkApplied）→5（Releasing）→2（Released），EPB自動釋放車輛行駛。自動釋放策略滿足功能邏輯需求。

圖8 自動釋放策略

5）ECD請求駐車策略驗證（圖9）：初始狀態(tài)為車速45km/h，EPB為釋放狀態(tài)，滿足要求。第8s時拉起EPB開關(guān)，EPB狀態(tài)由2（Released）→6（dynamicBraking），11s時車輛完全停止，EPB開始夾緊動作并在12s時完成夾緊動作，最終狀態(tài)變?yōu)?（ParkApplied），車輛完成減速至停止并駐車。ECD請求駐車策略滿足功能邏輯需求。

圖9 ECD請求駐車策略

6）溜坡再夾緊策略驗證（圖10）：初始條件EPB狀態(tài)為駐車，第9s時對輪速傳感器施加固定的輪速脈沖信號，可以看出若干個輪速脈沖信號后，EPB執(zhí)行再夾緊動作，EPB卡鉗夾緊力由初始狀態(tài)的平均4900N增加為5300N。溜坡再夾緊策略滿足功能邏輯需求。

圖10 溜坡再夾緊策略

7）坡道自適應(yīng)夾緊策略驗證（圖11）：坡度為0的情況下，5s時請求EPB夾緊，此時EPB卡鉗平均夾緊力約為5000N；20s時釋放EPB并將坡度逐步加載為8%，26s時再次請求EPB夾緊，此時EPB卡鉗平均夾緊力約為5500N，大于沒有坡度時的夾緊力。坡道自適應(yīng)夾緊策略滿足功能邏輯需求。

圖11 坡道自適應(yīng)夾緊策略

4 結(jié)論

1）本文對電子駐車系統(tǒng)的原理與策略進行了詳細(xì)介紹，并根據(jù)其邏輯策略定義測試方案并完成驗證。

2）綜合以上，電子駐車系統(tǒng)的功能邏輯可以通過HIL測試的手段進行驗證，相對實車驗證具有效率高、開發(fā)成本低等優(yōu)點，邏輯功能驗證上可替代實車驗證。

3）本文僅驗證了初始條件滿足狀態(tài)下的EPB功能邏輯實現(xiàn)，缺少條件不滿足狀態(tài)下的逆向驗證，作為下一步提升的方向，該方法可驗證程序是否存在漏洞，并擴展測試覆蓋度。