作者:

莊 銳 -

1. 項目背景

       國guo家jia大da力li發fa展zhan純chun電dian動dong汽qi車che產chan業ye，對dui於yu環huan保bao和he可ke持chi續xu發fa展zhan的de考kao慮lv是shi一yi方fang麵mian，另ling一yi方fang麵mian則ze是shi以yi此ci為wei契qi機ji發fa展zhan自zi主zhu品pin牌pai。純chun電dian動dong汽qi車che以yi動dong力li電dian池chi包bao作zuo為wei能neng量liang來lai源yuan，以yi電dian動dong機ji作zuo為wei車che輛liang行xing駛shi動dong力li源yuan，其qi核he心xin技ji術shu也ye正zheng是shi體ti現xian在zai整zheng車che控kong製zhi器qi、電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)以(yi)及(ji)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)上(shang)。發(fa)展(zhan)自(zi)主(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)便(bian)是(shi)要(yao)掌(zhang)握(wo)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)，對(dui)於(yu)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)產(chan)業(ye)而(er)言(yan)，正(zheng)是(shi)體(ti)現(xian)在(zai)必(bi)須(xu)掌(zhang)握(wo)其(qi)三(san)大(da)電(dian)控(kong)單(dan)元(yuan)的(de)開(kai)發(fa)技(ji)術(shu)。測(ce)試(shi)作(zuo)為(wei)研(yan)發(fa)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)環(huan)節(jie)，其(qi)重(zhong)要(yao)性(xing)也(ye)不(bu)容(rong)忽(hu)視(shi)。

2. 控製策略測試平台總體設計

對dui於yu整zheng車che控kong製zhi器qi而er言yan，其qi本ben身shen可ke以yi分fen為wei控kong製zhi器qi硬ying件jian和he控kong製zhi器qi中zhong的de嵌qian入ru式shi軟ruan件jian兩liang大da部bu分fen。整zheng車che控kong製zhi器qi硬ying件jian通tong常chang結jie構gou較jiao為wei清qing晰xi明ming了le，主zhu要yao包bao括kuo主zhu控kong芯xin片pian的de最zui小xiao係xi統tong以yi及ji相xiang應ying的de外wai圍wei接jie口kou電dian路lu。如ru果guo不bu考kao慮lv具ju體ti芯xin片pian型xing號hao以yi及ji實shi際ji運yun用yong的de具ju體ti外wai設she，而er隻zhi考kao慮lv整zheng車che控kong製zhi器qi的de一yi般ban性xing功gong能neng，整zheng車che控kong製zhi器qi硬ying件jian功gong能neng結jie構gou如ru圖tu1所示。

圖1 整車控製器硬件結構圖

       整zheng車che控kong製zhi器qi作zuo為wei純chun電dian動dong車che整zheng車che的de一yi個ge部bu分fen，當dang整zheng車che控kong製zhi器qi放fang置zhi於yu實shi際ji車che輛liang上shang運yun行xing的de時shi候hou，由you車che載zai蓄xu電dian池chi為wei整zheng車che控kong製zhi器qi供gong電dian，實shi車che上shang的de踏ta板ban、檔(dang)位(wei)以(yi)及(ji)各(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)提(ti)供(gong)整(zheng)車(che)控(kong)製(zhi)器(qi)必(bi)要(yao)激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)，其(qi)餘(yu)電(dian)控(kong)單(dan)元(yuan)接(jie)收(shou)整(zheng)車(che)控(kong)製(zhi)器(qi)所(suo)發(fa)出(chu)的(de)各(ge)類(lei)指(zhi)令(ling)
，並(bing)反(fan)饋(kui)當(dang)前(qian)的(de)狀(zhuang)態(tai)給(gei)整(zheng)車(che)控(kong)製(zhi)器(qi)。考(kao)慮(lv)比(bi)較(jiao)普(pu)遍(bian)的(de)情(qing)況(kuang)，整(zheng)車(che)控(kong)製(zhi)器(qi)接(jie)口(kou)類(lei)型(xing)如(ru)表(biao)1所示。

表1 台架需要支持的接口類型

       在zai開kai始shi對dui整zheng車che控kong製zhi器qi進jin行xing測ce試shi時shi，台tai架jia會hui按an照zhao測ce試shi用yong例li逐zhu條tiao給gei出chu激ji勵li信xin號hao
，同tong時shi逐zhu條tiao判pan斷duan反fan饋kui信xin號hao，關guan於yu測ce試shi用yong例li和he其qi編bian輯ji部bu分fen將jiang在zai後hou麵mian介jie紹shao。為wei了le使shi程cheng序xu邏luo輯ji更geng清qing晰xi且qie提ti高gao程cheng序xu的de擴kuo展zhan性xing，測ce試shi台tai架jia整zheng體ti結jie構gou如ru圖tu2所示。

圖2 測試台架整體結構

3 板卡控製部分程序實現

       上一節給出的整體結構將測試平台分為板卡控製部分以及測試功能實現部分。這一節主要實現板卡的控製部分程序。

3.1 DAQmx數據采集輸出部分

利用DAQmx進行信號的采集時

，通常包含以下幾個步驟：創建虛擬通道、設置采樣頻率、啟動任務、采集數據、存儲數據、停止任務、清除任務。DAQmx的一個典型流程圖如圖3所示。

圖3 DAQmx數據采集輸出流程

3.2 CAN總線收發部分     

       實現CAN總線收發通常包括以下幾個步驟：創建接收會話
、創建發送會話、設置波特率
、開始會話
、讀或寫CAN報文
、停止會話、清除會話。一個典型的程序CAN總線收發流程圖如4所示。

圖4 CAN總線收發流程圖

4 . 測試功能實現

       如果測試平台程序按功能劃分，主要實現以下功能：

1）控製器硬線接口配置：按照待測控製器接口定義配置設備硬件通道。

2）CAN總線通信協議配置：導入CANdb++配置的CAN通信協議。

3）測試用例的配置：導入Excel編輯的測試用例文件。

4）控製策略測試：根據測試用例對控製策略進行測試。

5）控製器耐久測試：對控製器進行循環耐久測試。

6）實時信號觀測：觀察或控製設備各通道輸入輸出。

4.1 控製器硬線接口配置

       接口配置主要分為模擬激勵通道、模擬反饋通道、數字激勵通道、數字反饋通道、PWM激勵通道、PWM反饋通道，也即除CAN通道外的所有硬線通道。整車控製器接口配置界麵如圖5所示。

圖5 整車控製器接口配置界麵

       為wei了le節jie省sheng重zhong複fu硬ying線xian配pei置zhi過guo程cheng所suo花hua費fei的de時shi間jian，並bing降jiang低di輸shu入ru過guo程cheng可ke能neng出chu現xian的de錯cuo誤wu，測ce試shi軟ruan件jian支zhi持chi硬ying線xian配pei置zhi文wen件jian的de導dao入ru。將jiang所suo有you接jie口kou信xin息xi寫xie入ru配pei置zhi文wen件jian

，並bing在zai測ce試shi軟ruan件jian界jie麵mian中zhong導dao入ru該gai文wen件jian來lai實shi現xian信xin息xi錄lu入ru，配pei置zhi文wen件jian實shi際ji上shang是shi一yi個geExcel文檔，Excel文檔的一個簡單例子如表2所示。

表2 硬線配置文件示例

       表格主要內容為：信號類型，信號名稱
，物理通道，縮放係數
，偏移量
，以及針對PWM信號的頻率。

       1）信號類型，這裏采用英文縮寫來表示，主要分為以下幾類。

       AO：模擬信號輸出通道
，用於給VCU模擬信號激勵

       AI：模擬信號輸入
，用於采集VCU模擬信號反饋

       DO：數字信號輸出通道，用於給VCU數字信號激勵

       DI：數字信號輸入


，用於采集VCU數字信號反饋

       PO：頻率信號輸出通道
，用於給VCU頻率信號激勵

       PI：頻率信號輸入
，用於采集VCU頻率信號反饋

       2）信號名稱，主要用於信號和後麵將用到的測試用例進行關聯
，因此信號名稱必須和測試用例中的信號名稱一致。

       3）物理通道

，為了便於編寫和現場操作，物理通道用BOB盒子編號來表示，軟件將根據編號自動關聯具體的物理通道。

       4）縮放係數以及偏移量，表示物理量取值和實際信號電壓之間的關係。這兩個參數主要針對模擬信號。

4.2  CAN總線通信協議配置

       平台軟件支持DBC文件的解析，利用CANdb++生成的DBC文件可以直接導入
，點擊“”
，在文件選擇對話框中選擇要導入的DBC文件。程序自動解析DBC文件
，提取出所有報文的的報文名稱

、報文ID
、發送節點，以及所有信號的信號名稱、所屬報文、信號起始位置
、信號長度、存儲格式、縮放係數、偏移量等信息。報文配置界麵如圖6所示。

圖6 CAN報文配置界麵

       CAN信號配置部分和CAN報文配置部分雖然沒有放在同一頁，但導入DBC文件時，兩者的信息錄入是同時完成的，CAN信號配置界麵如圖7所示。

圖7 CAN報文信號配置界麵

4.3 測試用例配置

       整體測試的測試用例實際上是一個Excel表格，表頭分為兩類信息，一類是用信號名表示的信號列表。另一類則是所要關注的信號閾值，用關鍵字“Limit#”加上具體信號名組成。表格的每一行表示一條用例，給出測試用例的時間、各激勵信號的取值
、反饋信號的預留位置以及測試用例通過的閾值，具體的閾值用形如“20#30”來表示在20和30之間。具體實例如表3所示。

表3 簡單的測試用例示例

       這裏VCU受“激勵信號1”和“激勵信號2”這兩路信號影響。測試用例考察“反饋信號1”和“反饋信號2”這兩路信號，信號的通過閾值是“Limit#反饋信號1”以及“Limit#反饋信號2”。      

4.4 控製策略測試實現

       當編輯好測試用例

，就可以進行策略整體測試
，軟件界麵如圖8所示
，測試過程中
，各個列表將顯示測試相關信號的取值，同時顯示當前測試用例的總頁數和總項數，以及當前測試項的序號。

圖8 策略整體測試界麵

4.5 控製器耐久測試實現

       策略測試和耐久測試功能在同一界麵上實現，采用開關在兩種測試方式之間進行切換。當切換到策略測試方式下，控製界麵如圖9所示
，而切換到耐久測試方式下，則控製界麵如圖10所示。

圖9 策略測試控製台

圖10 耐久測試控製台

       和策略測試方式操作方式基本一致，耐久測試方式下，測試軟件將依照“總測試次數”進行循環測試
，並且在測試次數達到“評價周期”時，對所有信號進行一次記錄。並且對所有反饋信號進行判斷，對於未通過的項目會用紅色標出，方便測試人員後續分析。假設表3所示的測試用例有部分未通過，那麼測試結果如表10所示。

表10 測試結果評價示例

4.6 實時信號觀測

       如果希望在測試過程中實時觀測信號的變化趨勢，可以切換到實時波形觀測界麵。頁麵包含8個獨立的波形顯示控件
，當設備已開啟且處於測試過程中時，波形顯示控件將實時顯示信號波形，觀測界麵如圖11所示。

圖11 實時波形觀測界麵

       每(mei)個(ge)波(bo)形(xing)顯(xian)示(shi)控(kong)件(jian)左(zuo)下(xia)角(jiao)有(you)兩(liang)個(ge)下(xia)拉(la)列(lie)表(biao)，左(zuo)側(ce)一(yi)個(ge)設(she)置(zhi)要(yao)顯(xian)示(shi)的(de)信(xin)號(hao)類(lei)型(xing)
，右(you)側(ce)一(yi)個(ge)用(yong)於(yu)選(xuan)擇(ze)要(yao)觀(guan)測(ce)的(de)具(ju)體(ti)信(xin)號(hao)，下(xia)拉(la)列(lie)表(biao)選(xuan)擇(ze)信(xin)號(hao)如(ru)圖(tu)12所示。

圖12 下拉列表選擇信號

       設備所有物理通道可以直接觀測或控製
，可以切換到設備底層數據觀測界麵，在這一界麵可以手動設置輸出的CAN報文內容
，以及所有硬線通道的輸出值。同時能夠觀察輸入的CAN報文內容

，以及所有硬線通道采集的數據。設備底層數據觀測界麵如圖13所示。

圖13 設備底層數據觀測

 5 設備組裝及實物說明

       測試平台整體外觀如圖14所示。圖片左側為測試平台背麵，背麵安裝了7個航空插頭
，將所有接線盒從設備中引出
，連接待測控製器。右側為測試平台正麵
，最上方分別是總開光、空氣開關、指示燈、急停開關。中間則是顯示器鍵鼠套件，顯示器下方則是PXI機箱
，所有板卡的線束都接入機櫃內部。最下方是程控電源
，主要用於做電性能測試，這裏不對其做詳細說明。

圖14 設備實物照片

6 . 全文總結

       整車控製器統籌車內各部件協調工作，是純電動車整車的核心部件之一，本文借助NI公司的LabVIEW和PXI平(ping)台(tai)，為(wei)純(chun)電(dian)動(dong)車(che)的(de)整(zheng)車(che)控(kong)製(zhi)器(qi)開(kai)發(fa)了(le)策(ce)略(lve)測(ce)試(shi)台(tai)架(jia)，對(dui)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)和(he)驗(yan)證(zheng)。測(ce)試(shi)台(tai)架(jia)現(xian)已(yi)交(jiao)付(fu)主(zhu)機(ji)廠(chang)即(ji)使(shi)用(yong)
，用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)反(fan)映(ying)良(liang)好(hao)，今(jin)後(hou)則(ze)將(jiang)根(gen)據(ju)用(yong)戶(hu)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)對(dui)測(ce)試(shi)台(tai)架(jia)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)

，豐(feng)富(fu)測(ce)試(shi)台(tai)架(jia)功(gong)能(neng)。