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ESC控制器测试解决方案

背景
       ESC控制器其功能关乎底盘控制,影响整车的操纵性能和舒适性能,需要在装车前进行大量的测试,为整车厂选择零部件供应商提供依据。对于产品级的ESC系统要进行多次重复道路试验,其中大量的极限工况由于安全因素很难进行完整的试验和测试。同时道路试验由于受到路面环境、驾驶员操作误差等因素的影响,试验结果重复性不好,使评判难以进行。综合以上两点,即道路试验的危险性和非重复性的考虑,采用硬件在环(HIL)技术是测试ESC控制器的有效途径。
ESC系统的工作原理
       ESC是一种高级的防滑控制器。根据驾驶员意图和车辆运动状态判断车辆是否处于稳定状况,当车辆发生失稳情况后能够对适当的车轮施加制动,纠正车辆的过多转向或不足转向。如下图所示:

 

       ESC系统由电子控制单元、压力传感器,方向盘转角传感器、车轮传感器、组合传感器和液压实行机构组成。ESC控制器的结构分解图如下:

 

ESC HIL测试系统方案

       ESC HIL测试系统主要由四部分组成:车辆仿真模型、实时硬件平台、ESC控制器加电磁阀检测单元(VSD)、试验管理App。实时硬件平台中运行编译后的车辆模型,ESC控制器通过实时硬件平台获得车辆模型相关信号并反馈控制命令给模型,这样形成闭环系统进行测试和验证。如下图所示:

 

•  车辆仿真模型,用于模拟车辆的各种工作状态,如车辆的转向,制动,车轮的姿态模拟等,其中包括:车辆动力学、驾驶员模型、道路模型等。

•  仿真硬件平台包括:
  ♦  实时组件系统
  ♦  信号调理单元
  ♦  故障注入及负载仿真
  ♦  电源模拟器
  ♦  电源管理模块
  ♦  机柜
•  ESC控制器加电磁阀检测单元:为了测量电磁阀的控制信号, 采用了ESC专用的带有电流测量功能的电磁阀信号检测单元,如下图所示:

 

•  试验管理App:用于对试验进行管理、参数设置及监控、自动测试。基于图形化的编程界面,使用者可以方便的搭建适合于测试系统本身的监控和测试界面。

 

ESC控制器测试方案

       ESC控制器测试包含功能测试、故障诊断测试、与其他ECU通信测试。所有测试用例的实施均采集自动化手段,并自动采集相关测试结果。在HIL测试设备上运行并生成规范的测试报告。
•  功能测试:功能测试是为了检验ESC本身具备的功能是否满足要求。ESC的基本功能包括制动防抱死功能、驱动防滑功能、车身稳定功能。测试ESC功能的标准工况有以下几种:
  ♦  双移线试验
  ♦  正弦转向输入试验
  ♦  “蛇形”试验
  ♦  稳态回转试验
  ♦  NHTSA鱼钩试验
       以车身稳定功能测试为例,根据ISO3888定义的双移线标准,设计双移线工况,如下图:

 

•  故障诊断测试:诊断测试是为了评价ESC能否正确诊断故障状态,并控制发出相应的应对策略;故障诊断包括传感器故障、实行器故障、CAN通信故障等类型。

•  与其他ECU通信测试:与其它ECU通信测试是为了检测ESC与其它控制器的通讯能力是否满足。与ESC交互的控制器如下图所示:

 

结论

       ESC控制器的测试解决方案是基于HIL技术的车辆仿真测试平台,实现整车电控系统的闭环运行,完成电控系统集成与各种测试和评估工作。该平台能够最终实现ECS控制器的闭环仿真。在实时测试仿真中,模拟各种运行工况和运行环境,稳定可靠完成以下各种功能:
•  ESC控制器的功能测试
•  故障诊断功能测试
•  ESC控制器与其他ECU通讯功能测试

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