基于dSPACE的ESP HIL台架及SYNECT自动化测试系统应用 刘超;杨春伟;崔海峰;孔苇光;吴君
【摘 要】This paper introduces ESP HIL wet bench and automatic test management system. The bench is composed of dSPACE measurement and control system, electro-hydraulic parts of ESP system, vehicle dynamics model and system simulation model, which realizes the open and closed loop test of ESP system. The automated test management system is based on the development and integration of dSPACE SYNECT, which realizes the automation and test management of test script generation, test implementation and result output. The application of the system is demonstrated with an example of hill start assistant (HSA) function test in ESP additional function. It strongly support ESP system development and test. It is a very effective technical solution, which can improve test efficiency and coverage, ensure the accurate traceability and good promotion.%文章介绍了ESP HIL湿式台架和自动化测试管理系统构建及应用.台架由dSPACE测控系统、ESP系统机电液零件、车辆动力学模型和系统仿真模型等构成,实现了ES P系统开闭环测试;自动化测试管理系统基于dSPACE SYNECT开发集成,实现了测试脚本创建、测试过程执行和测试报告输出全流程自动化.以ESP附加功能中的坡起辅助(HSA)功能测试实例介绍了自动化测试的应用,有力支持了ESP系统开发验证,显著提高测试效率和覆盖率,保证测试的精确追溯性,是一套有效的技术解决方案,具有较好的行业推广性.
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】肖明华2019(000)005
【总页数】5页(P79-83)
【关键词】ESP;HIL;SYNECT;自动化测试和管理
【作 者】水溶性润滑剂刘超;杨春伟;崔海峰;孔苇光;吴君
【作者单位】泛亚汽车技术中心有限公司,上海 200129;泛亚汽车技术中心有限公司,上海 200129;泛亚汽车技术中心有限公司,上海 200129;泛亚汽车技术中心有限公司,上海 200129;泛亚汽车技术中心有限公司,上海 200129
【正文语种】中 文
【中图分类】U463
伴随汽车电控技术的高速发展，尤其是智能驾驶技术的出现，其系统的复杂度急剧提升。电控化产品封装了嵌入式软件，同周边系统实时进行大数据量通讯，执行日益繁多的系统功能，需要对系统进行严格的监控诊断。其代码量大、软件结构复杂、多任务，无不加剧了开发和验证的难度，从而对以传统机械系统为对象的产品开发和验证体系提出了新的挑战。硬件在环(HIL)开发测试系统作为一种新型的开发测试手段，其精度高且能够实现自动化测试的优点，对产品性能和品质的提高具有极大的促进作用。目前，HIL测试系统在国外电控系统的开发测试中应用已经比较广泛，在国内典型应用在车身控制仪表类电控模块的开发测试中，文献[1]进行了应用介绍。在底盘电控模块的开发测试中，HIL系统测试还较少应用，部分整车企业和学校开展了一些关于防抱死制动模块HIL测试平台搭建的研究[2,3,4,5]。本文阐述了一种机电液集成模块化设计的湿式ESP（电子稳定）系统HIL台架构建和模型集成方案，并结合SYNECT自动化测试管理系统对ESP辅助坡起功能自动化测试进行应用介绍。
ESP HIL测试构建方案有多种方案[2,3,4,5]，实时仿真硬件经历了从早期PC机，到选择专业HIL实时硬件和配套软件（比如NI，dSPACE等）的演变过程；从ESP系统集成分为只集成ESP控制模块的干式HIL测试系统和集成ESP液压系统的湿式HIL测试系统。本文所介绍的一种基于dSPACE的湿式ESP HIL测试系统的构建，正是满足主机厂使用目的而打造的一套机电液集成模块化设计的HIL测试系统。
该套ESP HIL测试系统由HIL实时仿真器，驾驶员踏板模拟系统，机电液一体化湿式机柜，仿真模型，上位机5个部分组成。dSPACE HIL实时仿真器主要包括核心处理器，仿真与采集板卡、电源组成；驾驶员踏板模拟系统主要通过一个高速线性电机推动真实制动踏板，模拟驾驶员的制动踏板命令；湿式机柜包含真实制动控制模块、液压管路、踏板模拟器和执行器；制动控制系统仿真模型是整个HIL测试系统的核心部分。
为制动控制系统正常工作提供虚拟实车环境；车辆模型是CarSim车辆动力学软件；上位机由dSPACE公司工具链软件平台构成。汽车制动控制HIL自动化测试系统设计思想是把真实的制动控制模块和液压回路放置在一个虚拟整车的环境中，通过实时仿真接口RTI和I/O板卡、通信板卡和传感器仿真板卡与运行在DS1006多核处理器板卡中的车辆动力学模型链接
在一起，再辅助以各种上位机软件，构成一个完整的机电液HIL自动化测试系统，实现真实模块和系统在虚拟车辆及环境中的闭环仿真。下图为HIL测试台系统框图。
实时模拟系统利用dSPACE实时仿真器提供制动控制系统所需的各种硬件信号和软件信号。该套系统可以模拟4个全类型轮速脉冲信号，提供制动控制模块电源和总线信号。同时具备强大的数据采集功能，实时采集来至制动系统的6个压力信号，踏板力和踏板位移信号。
驾驶员踏板模拟系统是利用一个高速线性电机，模拟驾驶员制动动作，进行制动踏板力或者踏板位移控制。在线性电机和制动踏板之间串接了力传感器监控模拟驾驶员踏板力，从线性电机同时可以监控到制动踏板位移信号。
真实制动系统湿式柜由实际车辆全套制动系统构成，包含制动踏板，助力器，制动主缸，制动液壶，制动控制系统，前后轮制动盘及轮缸，前后轮制动盘，及制动管路。整套制动系统里充满了制动液，和真实车辆制动系统保持一致。为了监控制动系统的工作压力，分别在4个轮缸和2个主缸中接入压力传感器。
ESP湿式HIL测试台架实物，如下图所示。通过定义统一接口和设计不同项目平台的模块化湿式柜，采用“乐高”组合概念，实现短时间内多项目跨平台测试的切换，满足企业多平台产品开发测试的需求。
融资铜HIL模型，主要包括车辆动力学模型，程控电源模型，机柜控制模型和总线通讯模型。该模型利用MATLAB/ SIMULINK进行集成和编译，并下载到dSPACE实时模拟器中进行毫秒级的实时运算，实现真实制动系统和虚拟模型在环测试验证。
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通过驾驶员踏板模拟系统，可以把制动命令转换为制动踏板行为，在真实的制动系统内部产生一定制动压力。实时模拟器同步采集真实制动系统中4个轮缸和2个主缸上的制动压力，输入到车辆动力学模型中的制动模型，并匹配特定高附或者低附路面，产生车辆的制动力，实现模型车辆的速度和减速度变化。通过实时模拟器上的轮速模拟器板块实时仿真出对应的车辆速度变化脉冲信号并传递给ESP系统。ESP系统通过控制算法实现特定ESP，ABS，TCS等功能。在此基础上也可实现对ESP扩展功能HSA， EPB，ACC，AEB等的相关HIL仿真测试。ESP湿式HIL测试台架仿真模型如下图所示。
上位机中包含由dSPACE公司开发的工具链搭配CarSim车辆动力学模型构成完整的软件系
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1）Control Desk 基于标准模板，按项目测试需求增减控件，进行模型信号与控件关联，搭建灵活的人机交互控制界面，如下图所示。
2）Automation Desk 图形化的编程语言，可以直接拖拽，操作简单方便，采用定制化的测试框架，实现自动化测试脚本的创建更容易，模型界面如下图所示。
3）CarSim 车辆动力学软件实现对车辆动力学参数的配置，测试工况和道路的设定及三维动画显示，操作界面如下图所示。
Control Desk 直观地监控车辆运行状态参数和环境，如下图所示。需要注意的是，所有软件必须加载Matlab/Simulink编译模型生成的同一.sdf文件才能下载到dSPACE实时硬件中去运行。
整个HIL测试系统搭建完成后，需要对该系统进行调试，保证测试准确性，避免由于测试设备问题导致测试错误。具体调试包括激励、开环和闭环调试。激励调试只需要确认机柜通道为导通且无串线即可；开环调试需要确认输出随输入的变化而响应；闭环调试是在开环
的基础上加入模型控制，实现电控系统和整车电气网络环境的闭环，达到精确仿真的目的，同时利用线性电机推动制动踏板作用，实现机械液压系统的闭环工作。闭环调试通过后，就可以进行ESP系统的开发与自动化测试工作。整个HIL测试中ESP系统使用实际的零件并包含完整的液压系统环境，既可以支持ESP系统的静态诊断测试和功能逻辑测试，未来可以进一步拓展性能的标定测试。在开展自动化测试过程中，HIL台架的使用率会更高，涵盖的测试范围更广，测试的效果和实车更接近。
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