应用| 基于VT的桌面式VCU HiL及BMS HiL测试系统
基于HiL（硬件在环）的新能源三电系统（VCU BMS MCU）测试，对于大家来说已经不是一个陌生的概念。随着基于V模型的开发流程的逐步普及，针对控制器在HiL阶段的测试也得到了越来越多的重视。同时，随着测试经验的逐步增多和测试内容的逐步细化，针对HiL系统的要求，也慢慢的发生着改变。
越来越多的主机厂和供应商逐步开始从追求大而全的HiL方案，向小而巧的HiL方案转变。下面我们将举一些事例，展示一下北汇信息是如何在不同的应用场景下，采用小而巧的HiL配置为客户提供便捷的测试方案的。
针对VCU或者BMS主板，他们有几个共同的特征：- 外围硬件IO资源较少相对传统的车身域控制器或者发动机控制器，VCU或者BMS需要的外围硬件IO资源就要少了很多，一个便携式的桌面式HiL完全能够满足测试需求。- 控制策略中大部分是逻辑判断和故障响应这部份可能占了一半甚至更多的测试用例，所以一个方便基于状态制定测试用例的平台和能够集成故障注入功能的板卡极为重要。- 功能按照模块划分，不同功能大部分可独立进行测试这样，HiL系统就可以进一步细化和简化，用以对某个或某几个功能的开环，或者闭环的测试。
针对上面的分析，我们采用了基于Vector VT系统的桌面式桌面式HiL系统，用于VCU、BMS主板的测试，其具有低成本，小型化，方便拓展的优点，受到越来越多客户的青睐。VT系统也能够非常好的满足上面的三点需求。
Vector VT系统
桌面式的HiL系统
VT系统采用模块化的设计，板卡覆盖模拟量输入、输出，数字量输入、输出，电阻仿真及负载仿真等。通信仿真可以沿用Vector VN16系列CAN卡。其板卡资源可以完全覆盖到VCU或者BMS主板的测试，无需外围信号调理。同时板载的故障注入功能，无需额外的故障注入板卡，就能进行故障注入测试，这是此HiL系统能够桌面化和进行便携式操作的保障。
VT机箱采用12卡槽设计，通常针对VCU或BMS，5~8个卡槽的板卡资源就可以完全满足测试要求，剩余卡槽还可用于后续扩展。板卡配置无缝集成在CANoe中，它极大地简化了HIL测试系统的设置，把连接I/O通道所需的所有电路组件集成在一个模块中，可实现被测对象所需信号的仿真、采集和故障注入功能。
北汇信息也根据不同客户的需求，提供PDU用以电源分配、安全防护，和不同程控电源的集成以及GUI界面开发。
桌面式VCU HIL测试系统
GUI界面示例
便利的可基于状态跳转的测试用例编辑平台
前面我们分析，VCU或者BMS主板的控制策略中基于状态的逻辑判断可能占了一半或者更多的比重。所以一个能够定义时序和状态的测试用例编辑工具，对于测试用例的设计尤为重要。Vector的测试用例编辑工具vTESTstudio正是这样一款软件，能够极大地提高测试用例的编辑质量与效率。
vTESTstudio功能
基于表格的测试用例编辑工具适用于基于时间的顺序测试，如各种条件触发及响应，基于图形和状态的测试用例编辑工具，适用于复杂的控制逻辑跳转，如BMS的高压上下电逻辑或者故障状态跳转的测试。
高压上电流程编辑示例
可拆分的功能模块测试
测试方案永远对应着测试需求。测试方法可能是开环，可能是闭环，测试范围可能是功能模块，可能是系统。很多客户在提测试需求的时候，往往是想要一个大而全的系统，但是实际测试过程中，却是针对单一功能模块或者简单开环调试占了大多数。因此容易造成资源上的浪费。而VT系统的模块化设计既可以建立简单的测试设置，又可以扩展为复杂的测试解决方案。
以BMS的充电过程测试为例，该功能是BMS中相对独立的一个功能，传统测试既需要电池包，有需要充电桩，测试起来十分繁琐，且效率低下。而采用VT的桌面化测试方案，只需要非常少的硬件资源，采用如下图所示的硬件资源模拟充电接口，采用CANoe Option .J1939进行充电过程报文交互仿真，就可以完成针对BMS充电过程完整的功能及故障响应测试。
充电接口模拟举例
这便是独立的功能模块测试案例。在此基础上，当我们的测试范围增加，我们也可以通过增加硬件配置的方式实现。如我们可以增加VT2710用于基于SPI的主从通信测试，增加VT1004进行继电器控制测试，增加keysight电芯模拟器覆盖从板测试等等，一步步满足BMS集成测试需求。
Keysight电芯模拟器示意图
GUI界面示例
再比如VCU，可以纯粹开环调试，用于测试基于输入的响应。这种测试场景在CANoe中实现极为便捷，所有板卡的配置均以图形化的方式集成在CANoe中，用户即使没有任何编程基础，也可以方便的进行操作。当然也可以通过MATLAB/Simulink将车辆动力学模型编译生成DLL文件导入到CANoe中，在实时机 RT-RACK中运行，和VCU进行闭环测试。此外CANoe也针对不同的商业车辆模型提供接口，进而进一步提高仿真精度，完成VCU在特定运行工况的功能测试、协调控制测试、通信测试及各类故障模式下的测试。
以上所有的功能都可以基于桌面化的VT HiL系统实现。而这样一套系统的成本，往往只有传统机柜式HiL的一半甚至更少。
总结
桌面式的VT HiL系统可谓是麻雀虽小，五脏俱全。针对VCU和BMS的主板测试，其成本效益更是得到了充分的体现。随着客户针对测试需求的逐步细分，这种简单、便捷，能够满足特定功能需求而又扩展性良好的HiL测试方案得到了越来越多客户的认可。北汇信息可以为客户提供相应的测试方案和测试系统搭建，以及相关测试服务，欢迎咨询。
参考文献：
[1]Vector China: https://www.vector.com/cn/zh/products/products-a-z/hardware/vt-system/
[2] Keysight Technologies:Secure and Precise Testing of Battery Management Systems
[3] Vector China: 基于CANoe实现BMS闭环HIL测试系统
文中图片部分来源于Vector中国和Keysight官网。
作者：北汇信息-卓金尧、陈辰
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