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1、发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.1 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 发动机发动机 ECU 硬件在环硬件在环(HIL)测试解决方案测试解决方案 URL: Copyright 2011-2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25
2、 Rev.1 Pg.2 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 一、 方案概述一、 方案概述 1.1 HIL 测试系统概述测试系统概述 随着汽车电子技术的不断革新和迅速发展，汽车电控单元数量的不断增加，汽车电子产品和技术在各种车型中得到了越来越多的应用，其中，汽车电子系统成本约占到整车的 30%，而汽车故障的产生多发生在汽车电子系统，因此，从安全性、可行性和成本上考虑，硬件在回路(HIL)测试已经成为电控系统开发和应用中非常重要的一环，减少实车路
3、试，缩短开发时间并降低成本的同时提高电控系统的软件质量，降低电控系统开发和应用的风险。 HIL(HardwareintheLoop)硬件在回路测试系统是以实时处理器中运行的实体仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过 I/O 接口与被测电控系统连接，对被测 ECU 进行全方面的、系统的测试。系统原理如图 1.1 中所示。 图 1.1 HIL 测试系统原理 HIL 测试系统的特点：测试系统的特点： 模拟被控对象的各种工况，包括极限工况； 模拟复杂的故障模式，快速复现故障模式； 将部分测试过程从传统试验台架中分离； 自动化测试并生成测试报告，缩短测试周期； 易于维护和扩展测试能力。 URL: Co
4、pyright 2011-2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.3 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 1.2 SimCar 硬件在环测试系统简介硬件在环测试系统简介 SimCar 硬件在环(HIL)测试系统是用于测试电控单元功能、 系统集成和通信的一套完整的硬件在环仿真测试设备，可用于汽车、
5、航空、兵器、工程机械等领域。基于 SimCar 硬件在环测试系统针对用户的被控对象进行建模仿真，并将其运行于跟控制器闭环工作的实时系统中，实现对汽车电控单元的复杂测试。 SimCar 硬件在环仿真系统主要由三部分组成： 仿真硬件平台、 试验管理软件及车辆实时仿真模型。系统组成示意图如图 1.2 中所示： 图 1.2 SimCar 测试系统组成 SimCar 支持的电控单元硬件在环测试：支持的电控单元硬件在环测试： 发动机 ECU； 自动变速器 TCU； 混合动力整车控制器 HCU； 纯电动汽车 VCU； URL: Copyright 2011-2012 Huahai Technologies
6、 Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.4 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 蓄电池管理系统 BMS； 汽车防抱死制动系统 ABS； 车身控制器 BCM； 二、 基于二、 基于SimCar的发动机的发动机ECU测试解决方案测试解决方案 2.1 发动机发动机 ECU 测试系统原理测试系统原理 如图 2.1 发动机 ECU 测试系统原理中所示
7、，在试验定义中，上位机试验管理软件运行于PC 机环境中，通过 PC 机通信口与 SimCar 实时仿真平台通信，汽车实时仿真模型运行在仿真平台的实时处理器中，运行于处理器中的模型 I/O 通过仿真平台中的集成的信号调理、负载仿真及功率驱动等硬件与实际的发动机 ECU 构成闭环连接， 实现发动机 ECU 的系统测试。 SimCar硬件平台通过仿真传感器和执行器来构建一个虚拟的汽车发动机本体， 硬件平台可以监测到执行器工作信息并传递给实时仿真模型，同时也可以模拟各种硬件故障等等。 通过 SimCar 测试系统将发动机 ECU 控制器与 HIL 测试系统构成一个虚拟的发动机测试环境，通过测试工具及相
8、应的测试用例实现发动机控制器各种功能及工况的测试，并生成测试报告。 图 2.1 发动机 ECU 测试系统原理 URL: Copyright 2011-2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.5 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 2.2 发动机发动机 ECU 测试系统构成测试系统构成 如图 2
9、.2 中所示， 通过图中所示构成的一个虚拟的发动机测试环境， 对 EMS 控制器的开发和应用中各个阶段进行测试，并通过试验管理软件实现自动测试，生成测试报告。 发动机 ECU 测试系统主要包括以下部分： SimCar 实时硬件仿真平台； 试验管理软件； 发动机实时仿真模型。 图 2.2 EMS 测试系统构成 2.2.1 SimCar实时硬件仿真平台实时硬件仿真平台 基于 SimCar 的发动机 ECU 测试实时仿真平台，能够模拟 ECU 控制器的各种传感器信号，检测执行器参数信号，仿真发动机模型实时运行环境，对 ECU 控制器信号提供驱动、放大、滤波、保护、特殊信号的处理等功能。 硬件平台主要
10、包括以下几个部分： URL: Copyright 2011-2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.6 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 实时处理器及 IO 板卡； 故障注入与负载仿真单元； 信号调理与特殊信号处理单元； 便携式机箱、接插件及断路测试单元； 2.2.1.1 实时处理器及实时
11、处理器及IO板卡板卡 SimCar 实时仿真单元用于车辆仿真模型的运行，通过硬件接口 IO 接受控制器发出的各种控制信号，通过模型运算后由 IO 输出各种传感器信号给控制器，从而与控制器构成一个闭环的系统。它是由嵌入式实时处理器及各种硬件板卡构成的一个实时硬件系统。 2.2.1.2 故障注入与负载仿真单元故障注入与负载仿真单元 故障注入与负载仿真单元的作用是模拟常见电气故障，模拟真实负载以构成闭环测试环境。通常故障注入和负载仿真单元由若干故障注入板卡与若干负载仿真板卡。 故障注入模块(FIU) 故障注入板卡性能指标及功能 通道数量根据被测控制器灵活定制； 每个通道在故障状态时可以最大提供持续1
12、0A左右的电流； 每个通道可以模拟对电源短路、对地短路、开路故障状态、任意两管脚间短路。 板卡由上位机发送指令，FIU 根据上位机的指令控制继电器动作执行相应的故障模式。 负载仿真板卡 负载仿真板卡性能指标及功能 负载仿真，可以接真实负载或模拟负载； 通道数量与电流可根据被测控制器灵活定制； LED显示负载的工作状态。 板卡提供了多种灵活选择方式，模拟负载通过跳线选择可以选择为电阻或者是电阻与电感串联的模式，还可以通过外部端口接入真实负载。 2.2.1.3 信号调理及特殊信号处理单元信号调理及特殊信号处理单元 信号调理单元的主要作用是： 信号调理，通过信号调理板卡配置需要调理的通道，然后在信号
13、调理模块上对信号进 URL: Copyright 2011-2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.7 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 行调理(信号驱动、放大、滤波、保护等)； 特殊信号处理，比如线性氧传感器信号模拟、电流型轮速信号输出调理等。 2.2.1.4 断线测试盒断线测试盒 断线测
14、试盒的外观示意图如上图所示，左边为输入连接器，与面板上的黑色端子相连，右边为输出端子，与面板上的红色端子相连，用香蕉插头跨接输入和输出。可以很方便的将测试仪器连接到面板上的香蕉插头， 在不中断信号连接的情况下进行测试。 也可以将香蕉插头拔开，直接从输出端子处引入激励信号或者对输入输出信号进行静态测试，例如测试 SimCar 仿真平台发出的传感器信号是否正确。系统连接如下图中所示： 2.2.2 试验管理软件试验管理软件 如图 2.3 中上位机试验管理软件界面所示，为了方便测试，利用配套的试验管理软件，开发和设计便于用户操作和监控的界面，主要有三类界面。 URL: Copyright 2011-
15、2012 Huahai Technologies Co., Ltd. 发动机 ECU 硬件在环(HIL)测试解决方案 Issued by: Sales 2012-5-25 Rev.1 Pg.8 of 12 北京九州华海科技有限公司 公司地址：北京市朝阳区将府家园北里 202 号楼 A721 电话: 86-10-84670398 传真: 86-10-84670398 E-Mail: 图 2.3 试验管理软件界面 2.2.2.1 基本操作界面基本操作界面 进行功能测试而设计的界面，包含选择车辆的不同控制方式，自动驾驶模式的驾驶循环选择，非自动驾驶模式的油门开度，制动踏板，档位选择及离合器的开合。同时包含车辆及动力总成各部件的主要运行数据，如车速，转速，电池的 SOC 等等。 2.2.2.2 实验台监控界面实验台监控界面 为测试硬件通讯是否正常，对 CAN 信号及 IO 信号进行实时监控，便于各 IO 和 CAN 信号的统一管理
