一种线下整车逻辑测试系统及测试方法

技术领域

本发明属于新能源车测试技术领域，具体是一种线下整车逻辑测试系统及测试方法。

背景技术

在新能源汽车中，整车控制器负责驾驶意图识别、高压上下电、动力分配、附件控制、故障处理等核心功能。在整车控制器开发过程中一般在实车测试前需要进行HIL(Hardware-In-The-Loop)测试，但基本都需要专门的HIL测试台架，台架设备费用较高，并且需要投入较多的人力资源及时间来完成整车逻辑测试HIL。若在无HIL测试设备，只能在实车上进行整车逻辑验证，而实车开发需要较长周期，同时实车验证会导致故障暴露延迟，影响整车开发周期。

中国专利“基于CAN卡的整车功能自动测试装置”，公开号CN206147333U授权公告日2017.05.03，公开了一种基于CAN卡的整车功能自动测试装置，包括工控单元、前端连接器以及后端连接器，其技术要点是：所述前端连接器包括若干控制器；工控单元包括电源控制箱、与电源控制箱输出端相连的工控机电源以及程控电源、与工控机电源相连的工控机和通道选择控制器、与通道选择控制器电性连接的CAN卡组、与控制器分别对应电性相连的BOB连接器、CAN卡组依次通过总线分析仪、总线测试干扰仪、总线测试模块与工控机电性连接；其中一个BOB连接器与通道选择控制器电性连接，BOB连接器分别与CAN卡组电性连接。该专利是基于CAN卡的整车功能测试装置，前端装置可连接若干控制器，后端装置为台架或实车。其作为一个中间设备。提供一些基础CAN测试模块如总线分析仪、总线干扰仪及测试设备。

中国专利“一种汽车整车控制器功能检测装置及其检测方法”，公开号CN102183954A公开日2011.09.14，公开一种汽车整车控制器功能检测装置包括整车控制器，关键在于所述整车控制器的数字信号输入端与数字电压信号产生单元相连，模拟信号输入端与模拟电压信号产生单元相连，整车控制器通过CAN总线与一个控制单元相连，所述控制单元与一个显示器相连。该专利主要设计一控制单元，控制单元与上位机相连。上位机系统输入控制指令。控制单元转化为模拟转化为数字或模拟信号。输入给整车控制器。而整车控制器输出连接实际负载，主要观测测试结果。

中国专利“一种纯电动汽车台架测试系统及其测试方法”，公开号CN108982125A公开日2018.12.11，公开了一种测试系统包括轿舱功能测试台架，所述的轿舱功能测试台架中设有可位移的动力电池平台车，所述的轿舱功能测试台架头部的外侧壁设有机舱线束测试台架，所述的机舱线束测试台架的外侧设有电驱动测试台架。该专利开发一种纯电动汽车台架测试系统，主要搭建娇舱功能测试台架、其含有可位移的动力电池平台车、机舱线束测试台架。该台架更全面，测试涉及面更广。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种简易快速低成本的线下整车逻辑测试系统及方法，来进行整车控制器的模拟测试，可以实现所有的功能逻辑测试。

为达到上述目的本发明设计的线下整车逻辑测试系统，其特征在于，包括：待测控制器、快速插拔盒子、外部附件、信号收集器、开关电源、CAN模块、上位机；

所述待测控制器通过快速插拔盒子与外部附件、信号收集器、开关电源、CAN模块电连接；

所述外部附件为待测控制器功能验证提供输入信号，并检验待测控制器物理接口采集能力；

所述信号收集器：经快速插拔盒子连接待测控制器输出端口，形成输出控制回路；采集待测控制器输出端口的状态，并传给CAN模块，最后显示在上位机所述开关电源为待测控制器、信号收集器、外部附件供电；

所述CAN模块：接收待测控制器的两路CAN信号以及信号收集器转发的CAN信号；按照整车通信矩阵发送其他控制器模拟总线信号给待测控制器；为上位机提供将系统中所有输入输出的总线信号；

所述上位机实现CAN数据存储、逻辑处理以及数据显示。

优选的，所述外部附件包括油门踏板、制动踏板、点火开关、手刹开关、温度/压力传感器。

优选的，所述信号收集器输入接口涵盖外部附件的所有信号类型。

进一步优选的，所述信号类型包括IO、AD、PWM。

进一步优选的，所述信号收集器的电压范围为9～32V。

优选的，所述开关电源应为可调电源，兼容12V或24V系统。

采用上述线下整车逻辑测试系统的测试方法，包括以下步骤：

S1，搭建硬件环境：根据待测控制器的外部线束图进行台架线束连接；

S2，根据待测控制器的功能清单及测试要求制定相应的测试用例，确定测试清单；

S3，编制测试用例；

S4，启动测试，在上位机中调入测试用例，保存相应的测试过程数据，根据测试结果编辑相应的测试报告；

S5，对测试报告中问题进行优化，进行回归测试，直至所有测试问题关闭为止。

优选的，所述编制测试用例包括三方面内容：1)DBC编制及报文收发，包括车辆CAN信息及自定义的信号CAN的信息；2)根据测试用例，在上位机中编制相应的控制脚本文件；3)可视化界面的编制。

本发明的有益效果是：本发明在对控制器功能适应性变更验证或者仅对新增功能逻辑进行验证非常实用，其集成度高、适用性强、使用方便，更适用于中小公司的各类常规控制器开发需求。

本发明适用范围广，不仅适用于整车综合控制器功能验证，整车其他控制器如车身控制器BCM、取力器控制器等实车控制器功能验证。其次本发明适用于对控制器的基本功能验证，对新增功能或适应性变更功能可快速验证，提高控制器开发效率，降低开发风险和成本。

本发明由一些简易的实车开关、踏板以及带负载的信号采集器以及上位机等外围设备集成的简易测试台架，开发过程中更具可行性，可快速验证控制器一些基本功能。想比与HIL测试台架更具实用性，经济性更好。

本发明降低了软件功能测试的设备要求，可以替代HIL中的功能测试部分，减少了软件开发及测试过程中的设备投入。

本发明主要的测试工作对工程师的技能要求降低，其中信号收集器4仅实现转发功能，代码量及难度极低，其他部分在上位机上实现，工程师仅需熟悉上位机上的二次开发功能即可。

本发明采用快速插拔盒子，线束端口可以快速更换，可以有多种形式，比如BOB盒子、插拔式连接器等；并且测试设备可以拓展，增减各种附件，可以兼容多种控制器软件的测试验证工作，也可以进行其他类型控制器的测试。

本发明所有的测试过程和测试结果都可以通过CAN数据进行存储，并且有可视化界面进行查阅，方便数据的读取及分析。

本发明能够实现所有的功能逻辑测试，相比于专业HIL测试设备，该系统成本更低。相比与实车验证，提高控制器开发效率，降低开发风险和成本，其搭建速度较快且更加灵活，具有集成度高、适用性强、使用方便等特点。

附图说明

图1是本发明测试系统的框图

图2是本发明测试系统实施例的结构图

图3是本发明测试方法的流程图

图中：待测控制器1、快速插拔盒子2、外部附件3、信号收集器4、开关电源5、CAN模块6、上位机7。

具体实施方式

下面通过图1～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明设计的线下整车逻辑测试系统，包括待测控制器1、快速插拔盒子2、外部附件3、信号收集器4、开关电源5、CAN模块6、上位机7。

待测控制器1：即为需测试验证的控制器。不仅可以对待测控制器的逻辑测试，还可以进行其他整车逻辑相关的控制器测试，例如混合动力控制器、车身控制器、PTO控制器、电子驻车控制器等。

快速插拔盒子2：为连接待测控制器的中转接口。该快速插拔盒子左侧可使待测控制器与外接设备快速的连接或中断。左侧线束会根据待测控制器接插件不同而使用不同线束接口。该快速插拔盒子的右侧，可根据待测控制器功能明确后进行适应性调整外接负载数量。该快速插拔盒子右侧线束一般为固定线束接口，不需随不同测试控制器而调整，仅需调整控制器1和快速插拔盒子2之间的线束即可。故该系统可以兼容多种不同多种控制器或同一控制器不同项目软件的测试。

外部附件3：主要根据待测控制器采集整车的操作输入的真实器件。常采用油门踏板、制动踏板、点火开关、手刹开关、温度/压力传感器等实物输入器件。外部附件的作用是：一方面检验待测控制器物理接口采集能力，另一方面为待测控制器功能验证提供输入信号。

信号收集器4，主要作用：一是连接待测控制器输出端口，使输出控制形成回路。二是采集待测设备输出端口的状态，通过CAN总线传给CAN模块，最后显示在上位机。该信号收集器4输入接口需要涵盖外部附件的所有信号类型(IO、AD、PWM等)，单个控制器端口个数不够时可以采用多个控制器组成，足够涵盖所整车控制器的端口个数。信号收集器选用宽电压范围(9～32V)的控制器，整个测试装置可以兼容测试12V或者24V平台的控制器。

开关电源5，主要为待测控制器、信号收集器、外部附件供电。开关电源应为可调电源，应兼容12V或者24V系统。

CAN模块6，主要作用，一是可接收待测控制两路CAN信号以及信号收集器的转发一路或多路CAN信号。二是可按照整车通信矩阵发送其他控制器模拟总线信号给待测控制器。三是为上位机提供将系统中所有输入输出的总线信号。

上位机7，即可实现CAN数据存储、逻辑处理以及数据显示等功能。

整个系统按照整车原理图搭建，待测控制器1供电由开关电源5提供，所需硬线输入信号通过快速插拔盒子连接外部附件3的实物中。输出硬线信号通过快速插拔盒子连接信号采集器4。信号收集器4收集整合控制器的硬线信号，信号收集器4将采集到的信号转化为CAN信号后转发给CAN模块6。待测控制器1按照整车通信协议通过CAN模块6获取或输出总线信号。CAN模块至少为3路CAN接口，两路接整车网络，一路接信号采集器，通过上位机进行处理。测试时，在上位机软件上根据测试用例来进行脚本逻辑的编写，并二次开发人机交互界面，进行快速的测试。

按照上述技术方案，将接口按照待测控制器端口类别：输入信号、输出信号、电源、通信分类，在外部附件3部分加入足够丰富的附件或端口(数字IO、模拟量AD等)，部分可以用实物，如油门踏板，刹车踏板，换挡手柄等；部分可以用等效附件，如手刹信号可以用按键开关替代。

外部附件3和信号采集器4的所有接口按照类别接在快速插拔盒子2上面，不仅连接方便，并且可以根据不同的项目仅调节待测件及待测件到快速插拔盒子2的线束即可，测试装置端不需要更改，可以实现兼容多种控制器或一款控制器多种软件方案的测试。

按照上述技术方案，按照其特征是将整车硬线信号通过信号收集器4来转化为CAN信号，全部信息通过CAN数据交互，并且通过上位机进行脚本逻辑编写来实现整车控制器的功能策略验证功能，所有的数据都可以通过总线数据进行读取、分析和存储。

如图2所示，本发明针对某待测控制器的测试原理图，测试系统包括快速插拔盒子——BOB盒子用来实现本发明和待测件之间的对接，测试系统的外部附件信号包括数字IO、模拟量、PWM信号等类型，测试系统上的信号和待测控制器的输出信号引入信号收集器，由信号收集器和上位机进行交互。所做的待测系统端口在进行设计时，对过目标范围内的不同厂家同类型控制器进行调研，保证端口类型和数量涵盖绝大部分类型的控制器，以保证测试设备的兼容性，避免后期频繁改动。

功能测试实例：

混合动力热管理功能：通过外部附件3读取水温传感器，通过CAN模块(模拟电机控制器信号)读取电机工作状态、电机本体温度、电机控制器温度。

a.当电机工作状态置0(不运行)，若电机本体温度超过M℃，待测控制器VCU发送水泵控制指令(启动运转、水泵转速为Speedmax)。通过CAN模块(模拟水泵控制器)读取水泵工作状态及水泵转速，监控电机本体温度。若电机本体温度不超过M℃，则不处理。

b.当电机工作状态置1(运行)，读取水温传感器值。若水温在A℃～B℃，待测控制器VCU发送水泵控制指令(启动运转、水泵转速为Speed_L)；B℃～C℃以下，待测控制器VCU发送水泵控制指令(启动运转、水泵转速为Speed_M)；若水温在大于C℃以上，待测控制器VCU发送水泵控制指令(启动运转、水泵转速为Speed_H)；

上述功能测试实例仅为一个功能块的案例，VCU开发过程中有制定135条测试用例，其中有80余条可以在此测试装置中进行连续自动测试，剩余部分需要单条测试。这样可大大提升产品质量，提高开发效率。

图2中测试系统负载包括模拟量信号(共8路电压信号、4路电阻信号)、26路数字量输出信号(16路高电平有效、10路低电平有效)、PWM信号(4路)。部分采用实物如：模拟量部分包括油门踏板、刹车踏板；部分采取等效实物：如高低电平有效采用按钮开关分别和电源正负极相连、电路信号采用电阻模拟旋钮等。另外在BOB盒子上有预留的端口，可以方便添加其他类型的附件。

信号收集器使用的基础控制单元(某款现有控制器)包括18路IO输入(12路高电平有效、6路低电平有效)、1路PWM信号、4路模拟量信号采集、20路IO输出(12路高有效、8路低有效)、2路PWM输出信号、2路CAN。信号采集器使用两个控制单元接入BOB盒子，可以接收36路IO输入、2路PWM输入信号、8路模拟量信号，足够涵盖大部分控制器，必要时还可以再增加控制单元个数。两个控制器采集的信号通过限速连接在CAN模块的同一个接口上。

开关电源向待测控制器及信号采集器供电，并通过外部附件中的按钮开关向待测控制器的输入检测IO端口提供有效电平。

CAN模块使用的是某CAN公司开发CAN软件，上位机在CAN软件上进行二次开发的交互界面。

本测试系统对外的接口汇总如下：

本实例中的待测控制器部分的输出硬线信号共8路：其中4路输出高电平、3路输出低电平、1路PWM输出信号。其余控制信息通过两路CAN对车上其他控制器发送控制命令或请求信息。硬线检测端口共21路：8路高有效输入、4路低有效输入、7路模拟量信号。测试系统接口足以涵盖该待测控制器。

在进行软件逻辑测试时，该系统的测试过程如下：

Step1：硬件环境搭建，根据待测控制器在车上的对外接口，确认整车控制器与测试装置的接口，将待测控制器和BOB盒子的接口连接起来，完成模拟的整车环境。

Step2：确定测试清单，根据待测控制器的功能清单及测试要求制定相应的测试用例说明文档。

Step3：在CAN软件中编制测试用例，本实例中的软件功能包括：上下电控制、驱动控制、制动控制、附件控制、故障检测等模块，共制定135条测试用例，其中有80余条可以连续自动测试，剩余部分需要单条测试。

Step4：在设备上启动测试，在上位机中调入测试用例，保存相应的测试过程数据，根据测试结果编辑相应的测试报告。

Step5：回归测试，测试工程师在提交测试报告后，软件/硬件工程师根据测试报告中反馈的问题，进行优化后重新提交给测试工程师进行回归测试，直至所有测试问题关闭为止。

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。