下一代EE架構(gòu)的底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)方案

??01.前言

底盤系統(tǒng)存在大量連續(xù)非線性特性的控制邏輯，同時(shí)對(duì)整車安全有著至關(guān)重要的作用，在實(shí)車測(cè)試(特別是實(shí)車動(dòng)態(tài)性能測(cè)試)之前更好更準(zhǔn)確的進(jìn)行臺(tái)架級(jí)測(cè)試，能大大降低實(shí)車測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)和成本，所以其系統(tǒng)功能/性能測(cè)試歷來是一個(gè)較為復(fù)雜且重要的課題。

現(xiàn)如今，隨著各個(gè)主機(jī)廠在底盤開發(fā)業(yè)務(wù)上不斷延伸，以及EE架構(gòu)的不斷升級(jí)，現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)越來越難滿足新的需求，主要體現(xiàn)在：

1、底盤內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)功能的關(guān)聯(lián)性越來越強(qiáng)，底盤域控單元的開發(fā)已經(jīng)在各個(gè)主機(jī)廠啟動(dòng)，傳統(tǒng)的單一HIL測(cè)試臺(tái)架（懸架/制動(dòng)/轉(zhuǎn)向）無法完成底盤域控功能的相關(guān)測(cè)試。

2、各個(gè)主機(jī)廠對(duì)車輛的功能迭代速度的比拼進(jìn)入了快車道，要求軟件能夠敏捷開發(fā)/交付，從而需要構(gòu)建CT體系以快測(cè)試來完成軟件的驗(yàn)證，但現(xiàn)有的大部分HIL測(cè)試臺(tái)架，自動(dòng)化測(cè)試覆蓋率不高，無法達(dá)成這一要求。

3、智駕等技術(shù)的不斷成熟，導(dǎo)致與之相關(guān)的底盤系統(tǒng)要配合完成功能實(shí)現(xiàn)，越來越多的主機(jī)廠希望這部分軟件或是所有底盤軟件進(jìn)行自主化開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)軟件的快速迭代以及核心技術(shù)掌控，從而對(duì)測(cè)試臺(tái)架帶來了軟件開發(fā)過程中的debug/仿真需求。

4、新一代EE架構(gòu)下，底盤系統(tǒng)強(qiáng)人機(jī)交互的功能往往被剝離并上移到基于SOA的域控單元。傳統(tǒng)的HIL臺(tái)架已經(jīng)無法完成。

為了應(yīng)對(duì)上述問題，底盤系統(tǒng)需構(gòu)建了新一代的系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架，在解決上述問題的同時(shí)，在其它方面也帶來提升（具體見后續(xù)能力詳解）。

02.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1、測(cè)試范圍/目的

底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架的主體為硬件閉環(huán)設(shè)備+車輛動(dòng)力學(xué)模型+測(cè)試工程，主要作用為：

①、支持廣義全自動(dòng)化測(cè)試；

②、包含平臺(tái)化的設(shè)計(jì)概念；

③、全程支持軟件的自主化開發(fā)；

④、支持部分駕駛感受主觀評(píng)估測(cè)試；

2.2、設(shè)計(jì)方案

臺(tái)架分為：制動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架、懸架系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架三個(gè)部分，同時(shí)三個(gè)部分可以通過硬件耦合+底盤系統(tǒng)測(cè)試工程形成底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架，從而共計(jì)四套測(cè)試系統(tǒng)。如下所示：

圖1

每個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)層級(jí)：

a、軟件級(jí)：用于驗(yàn)證內(nèi)部邏輯的軟件閉環(huán)

b、信號(hào)級(jí)：通過硬件仿真設(shè)備達(dá)成硬件仿真閉環(huán)

c、系統(tǒng)級(jí)：控制機(jī)械負(fù)載施加反向激勵(lì)及模擬駕駛員控制輸入從而達(dá)成系統(tǒng)閉環(huán)

圖2

其中：

每個(gè)系統(tǒng)都支持軟件閉環(huán)；

每個(gè)系統(tǒng)都支持硬件仿真閉環(huán)；

每個(gè)系統(tǒng)都支持系統(tǒng)閉環(huán)；

三個(gè)等級(jí)的測(cè)試，不會(huì)對(duì)所需組件進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，比如系統(tǒng)級(jí)測(cè)試也會(huì)使用部分仿真設(shè)備資源；

2.3、注意

①、目前國(guó)內(nèi)少有成熟的懸架系統(tǒng)（特別是空簧系統(tǒng)）動(dòng)力學(xué)閉環(huán)仿真模型可借鑒，開發(fā)難度較大，需要和整車實(shí)際情況進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，以擬合出盡可能相近的特性曲線。

②、本文并未提及任何關(guān)于完成此臺(tái)架的實(shí)現(xiàn)手段（硬件方案、軟件方法等），僅闡述新一代臺(tái)架需達(dá)成的目的及實(shí)現(xiàn)該目的方法論。原因在于：不同供應(yīng)商/主機(jī)廠對(duì)于系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架的定位和賦予的職責(zé)使命不盡相同，從而需要不同的軟/硬件方案配合完成其目的。

③、部分通用模塊可以委托第三方開發(fā)，但涉及功能/算法的部分，必須具備自己開發(fā)的能力：

編制自動(dòng)化代碼的過程可以加強(qiáng)對(duì)功能的理解，反向校驗(yàn)功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，提升團(tuán)隊(duì)能力；

復(fù)雜邏輯case的實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)功能的深度理解，如果委托第三方，需要花費(fèi)很多時(shí)間闡述要求；

很多測(cè)試case的驗(yàn)證方法，強(qiáng)依托于實(shí)現(xiàn)的邏輯，如果將這些邏輯開放給第三方，有泄密的風(fēng)險(xiǎn)；

為了更好地支持軟件開發(fā)，系統(tǒng)臺(tái)架應(yīng)具備實(shí)時(shí)調(diào)整測(cè)試case的能力，自己具備相應(yīng)能力，可以大大降低失控風(fēng)險(xiǎn)；

03.底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架能力詳解

3.1 支持廣義全自動(dòng)化測(cè)試

區(qū)別于狹義的自動(dòng)化測(cè)試的概念(這是老生常談的議題，這里不再繼續(xù)詳細(xì)展開)，此底盤系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試臺(tái)架，不僅包含測(cè)試用例的自動(dòng)化執(zhí)行，更著重于實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)試任務(wù)一鍵式達(dá)成，具體體現(xiàn)為：

① 支持實(shí)車問題的自動(dòng)化注入

偶發(fā)性的實(shí)車問題歷來為工程師所頭痛，其隨機(jī)性、無序性等特點(diǎn)給工程師帶來了很大的分析難度。一個(gè)有效的解決此類的問題的方法是在臺(tái)架上復(fù)現(xiàn)此問題，從而可以通過單步Debug的方式快速鎖定問題。

本系統(tǒng)在導(dǎo)入實(shí)車數(shù)據(jù)后，通過多次逼近的方法不斷快速縮小實(shí)車信號(hào)和仿真信號(hào)的時(shí)間差并控制在10ms內(nèi)，同時(shí)利用過程預(yù)判的機(jī)制，將臺(tái)架和實(shí)車的物理量值偏差控制在1%以內(nèi)，從而有效復(fù)現(xiàn)故障場(chǎng)景，以期復(fù)現(xiàn)故障，加速問題解決。

② 測(cè)試工具鏈的全棧打通

打通測(cè)試上下游工具鏈，達(dá)成一鍵式自動(dòng)化測(cè)試，可以大大減少人為干擾和測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率和準(zhǔn)確度。具體細(xì)節(jié)如下圖3所示：

圖3

其中需要注意的是：

a、本設(shè)計(jì)中自動(dòng)化工具鏈的起點(diǎn)為被測(cè)軟件上傳到了共享盤，在這之前關(guān)于軟件的自動(dòng)化加密、壓縮等暫不考慮；

b、通過遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)測(cè)試以達(dá)成暗燈測(cè)試，當(dāng)然也可以通過檢測(cè)軟件是否更新來自動(dòng)觸發(fā)測(cè)試進(jìn)程；

c、項(xiàng)目配置文件中，應(yīng)包含被測(cè)內(nèi)容的可選范圍，以應(yīng)對(duì)不同的測(cè)試需求，比如：新軟件中僅僅軟件版本號(hào)發(fā)生了改變，測(cè)試時(shí)不應(yīng)該加入故障注入等測(cè)試項(xiàng)目（具體見本3.1章節(jié)第⑤條）；

d、關(guān)于測(cè)試結(jié)果：測(cè)試報(bào)告為自動(dòng)生成；時(shí)刻錄取過程trace及控制信息；問題上傳到問題管理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)附帶trace并指出異常出現(xiàn)的具體時(shí)間；

e、問題出現(xiàn)的頻次、概率等的信息統(tǒng)計(jì)，由問題管理系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，這里不進(jìn)行闡述；

③ 輸出結(jié)果為連續(xù)性特性功能的自動(dòng)化測(cè)試（動(dòng)態(tài)性能自動(dòng)化測(cè)試/仿真）

底盤域的一些動(dòng)態(tài)控制功能，其表現(xiàn)出來得輸出特性多為連續(xù)非線性。常規(guī)的測(cè)試手段無法準(zhǔn)確判定其是否達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)，基于此，我們采取下述方法來完成驗(yàn)證目的：

a、采用多點(diǎn)采集/判斷的方式，對(duì)連續(xù)性執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行多次仲裁；

b、將采樣點(diǎn)的時(shí)間及輸出有效值范圍進(jìn)行參數(shù)化處理；

c 、通過百分比或是絕對(duì)值的方式限定有效值雙死區(qū)范圍；

d、測(cè)試/仿真的結(jié)果能夠做橫縱向?qū)Ρ?，這一點(diǎn)尤為重要！

④ 支持ECU 特有測(cè)試用例的自動(dòng)化測(cè)試

這類測(cè)試往往基于被測(cè)單元的固有特點(diǎn)，很難通過其它手段（集成測(cè)試/實(shí)車測(cè)試等）測(cè)試，比如：功能全部激活時(shí)所表現(xiàn)出的最大CPU 使用率、Bus load >95%時(shí)對(duì)高功能安全等級(jí)的功能的影響等。

⑤ 被測(cè)單元的測(cè)試范圍有可選擇性

不同測(cè)試目的下，被測(cè)單元的測(cè)試范圍也不同。整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試工程應(yīng)留測(cè)試case的選擇配置選項(xiàng)（如下圖4示例），或是通過的測(cè)試類型進(jìn)行配置化管理（如下圖5示例）。

圖4? ? ? ? ??圖5

同時(shí)，因?yàn)榈妆P系統(tǒng)的ECU都會(huì)進(jìn)行大電流控制，這種大電流控制的測(cè)試時(shí)間往往受限于ECU/硬件的散熱性以及其固有的器件保護(hù)機(jī)制?；诖它c(diǎn)的考慮，設(shè)計(jì)者需要充分考慮為提升測(cè)試效率而做出的測(cè)試case選擇性配置需求。

⑥ 測(cè)試case代碼的自動(dòng)生成

理論上講，測(cè)試case代碼的自動(dòng)生成是自動(dòng)化工具鏈的一環(huán)，此處把此條目再次單獨(dú)闡述，除了其在整個(gè)工具鏈上下游位置關(guān)鍵、任務(wù)量最大外，還尤為需要注意下述幾點(diǎn)：

a、區(qū)別于一些BSW等的共性測(cè)試，ECU功能測(cè)試需要開發(fā)者對(duì)各自產(chǎn)品功能非常熟悉，以能夠較好完成case的實(shí)現(xiàn)及平臺(tái)化的設(shè)計(jì)；

b、開發(fā)者應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的開發(fā)情況，制定測(cè)試case的錄入規(guī)則，否則腳本語言無法識(shí)別無序的case描述從而無法達(dá)成自動(dòng)代碼生成；

c、因?yàn)榈妆P系統(tǒng)的部分性能測(cè)試步驟比較復(fù)雜，模塊化、圖形化的編程方式有時(shí)很難完成此種case的測(cè)試實(shí)現(xiàn)，這里推薦使用coding的形式來完成自動(dòng)代碼生成。

⑦、參數(shù)的自動(dòng)導(dǎo)入

a、不同項(xiàng)目/平臺(tái)有著不同產(chǎn)品特性差異，需要通過產(chǎn)品特性參數(shù)來達(dá)成可配；

b、因?yàn)樯鲜霾煌奶匦圆町?，測(cè)試時(shí)同樣需要調(diào)整測(cè)試參數(shù)來界定有效輸出范圍；

這兩種參數(shù)需要在測(cè)試前由產(chǎn)品工程師及測(cè)試工程師分別完成，完成后自動(dòng)導(dǎo)入到測(cè)試系統(tǒng)完成測(cè)試。

⑧、支持底盤域聯(lián)合功能測(cè)試/底盤域控制器功能測(cè)試

3.2、平臺(tái)化的設(shè)計(jì)概念

由于底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架一般投入較大、開發(fā)周期較長(zhǎng)、開發(fā)復(fù)雜度較高，通常情況下需要盡可能考慮讓臺(tái)架承接更多的項(xiàng)目/平臺(tái)測(cè)試需求等，具體如下：

①、支持底盤域聯(lián)合系統(tǒng)聯(lián)合測(cè)試

一般情況下，供應(yīng)商僅能夠提供底盤系統(tǒng)內(nèi)單個(gè)子系統(tǒng)的開發(fā)/測(cè)試能力，所以底盤域控功能的測(cè)試工作一般由OEM完成。目前極氪的整個(gè)底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架的設(shè)計(jì)采用由三個(gè)子系統(tǒng)組合完成的方式實(shí)現(xiàn)，具體為：懸架、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架可以單獨(dú)運(yùn)行，提高臺(tái)架的適用效率。當(dāng)有底盤域聯(lián)合系統(tǒng)測(cè)試需求時(shí)，將三套系統(tǒng)臺(tái)架進(jìn)行通訊連接，并使用基于底盤系統(tǒng)測(cè)試的工程，即可完成該測(cè)試，以滿足底盤域功能測(cè)試的需求。

②、平臺(tái)/項(xiàng)目/車輛配置間差異化需求的解決方案

a、開發(fā)BOB工裝，完成不同ECU接口定義轉(zhuǎn)接；

b、開發(fā)虛擬網(wǎng)關(guān)，完成不同通訊定義的轉(zhuǎn)發(fā)，特別是針對(duì)基于中央超算的新一代EE架構(gòu)，需要開發(fā)基于以太協(xié)議的仿真網(wǎng)關(guān)，并開發(fā)上移至中央超算的邏輯功能的測(cè)試case，來完成最終的測(cè)試；

c、臺(tái)架保留更換ECU及相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能力，以應(yīng)對(duì)不同項(xiàng)目采用不同供應(yīng)商的產(chǎn)品帶來的差異；

d、測(cè)試工程通過導(dǎo)入不同配置參數(shù)列表，以應(yīng)對(duì)差異化的測(cè)試需求；

③、軟件閉環(huán)和硬件閉環(huán)可快速解耦

由于本系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架承擔(dān)了支持軟件/算法自研的任務(wù)，所以要求硬件仿真閉環(huán)可以和系統(tǒng)閉環(huán)間迅速解耦，以便單獨(dú)使用硬件仿真閉環(huán)系統(tǒng)（或稱為：桌面級(jí)HIL/信號(hào)級(jí)HIL）來支持軟件的快速調(diào)試/仿真。

④、提前預(yù)留動(dòng)力等其它域的擴(kuò)展

a、臺(tái)架預(yù)留動(dòng)力域硬件接口，特別是通信接口；

b、梳理和底盤域有交互的其它域的相關(guān)功能，并進(jìn)行case設(shè)計(jì)，以提前識(shí)別相關(guān)需求；

c、完成動(dòng)力等域的動(dòng)力學(xué)模型搭建；

3.3、全程支持軟件的自主化開發(fā)

底盤系統(tǒng)邏輯復(fù)雜，底盤電控系統(tǒng)的主流供應(yīng)商一般為國(guó)外企業(yè)，其對(duì)國(guó)內(nèi)OEM形成技術(shù)性壁壘。為了打破此種狀況，極氪底盤電控團(tuán)隊(duì)正在基于下一代EE架構(gòu)進(jìn)行底盤全學(xué)科及底盤域控的軟件/算法自主性開發(fā)。作為開發(fā)中重要的一環(huán)，系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架可以有效的支持整個(gè)開發(fā)過程。具體為：

①、輔助完成功能安全的設(shè)計(jì)

對(duì)功能安全case進(jìn)行仿真驗(yàn)證，輔助驗(yàn)證case設(shè)計(jì)是否合理。

②、功能需求設(shè)計(jì)的檢查/校驗(yàn)

測(cè)試case的設(shè)計(jì)遵從正確輸入時(shí)功能達(dá)成、異常輸入時(shí)輸出表現(xiàn)合理、故障注入時(shí)結(jié)果在預(yù)期內(nèi)的原則，來覆蓋所有功能要求。此原則下，測(cè)試case設(shè)計(jì)過程會(huì)對(duì)功能需求內(nèi)容進(jìn)行反向檢查/校驗(yàn)。

注意：售后或下線檢測(cè)功能等也是功能需求的一部分，不應(yīng)該被忽略。

③、特殊功能/算法的臺(tái)架驗(yàn)證

作用主要體現(xiàn)在：

a、提前于造車計(jì)劃，進(jìn)行功能、性能的初步驗(yàn)證；

b、危險(xiǎn)case的先期驗(yàn)證，比如：100km/h速度下大弧度轉(zhuǎn)彎時(shí)，底盤各系統(tǒng)對(duì)車輛防側(cè)傾的作用占比及翻車風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；

c、ECU參數(shù)的初步標(biāo)定；

④、包含手動(dòng)測(cè)試界面，用于軟件/功能單步調(diào)試

手動(dòng)測(cè)試工程包含所有輸入輸出的控制按鈕以及對(duì)應(yīng)內(nèi)部邏輯處理，以確?？梢允謩?dòng)進(jìn)行功能的單步調(diào)試。

支持范圍：轉(zhuǎn)向/制動(dòng)/懸架子系統(tǒng)，或是底盤域控制器系統(tǒng)。

⑤、動(dòng)力學(xué)仿真模型可復(fù)用于SIL/MIL測(cè)試

以用來加快功能/算法開發(fā)進(jìn)度。

3.4、支持部分駕駛感受主觀評(píng)估測(cè)試

如題，本系統(tǒng)可以支持譬如踏板感、方向盤手力等主觀功能的測(cè)評(píng)。

04.??總結(jié)

隨著國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，主機(jī)廠在底盤電控開發(fā)中的責(zé)任占比越來越高。為了有效把控軟件開發(fā)進(jìn)度，提高軟件交付質(zhì)量，系統(tǒng)測(cè)試模塊除了考慮常規(guī)功能的自動(dòng)化測(cè)試外，亦應(yīng)主動(dòng)承擔(dān)更多的任務(wù)：努力推動(dòng)供應(yīng)商/自研團(tuán)隊(duì)基于CD/CI/CT來實(shí)現(xiàn)軟件的迭代和交付、支持問題分析、推動(dòng)問題解決進(jìn)度等。

尤其在底盤領(lǐng)域，為了使主機(jī)廠在電控開發(fā)上占據(jù)更加主動(dòng)地位，達(dá)成更快速的功能實(shí)現(xiàn)，更應(yīng)該積極進(jìn)行掌握XYZ軸向控制原理，建立用于算法動(dòng)態(tài)仿真的動(dòng)力學(xué)模型等等，以支持主機(jī)廠的復(fù)雜功能/算法自研工作。

基于上述目的，本文拋磚引玉，闡述基于極氪下一代EE架構(gòu)的底盤系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)方案。

底盤電控系統(tǒng)的自主開發(fā)其路漫漫，希望測(cè)試同事能從本文得到一些啟示，找準(zhǔn)各自在軟件開發(fā)的定位，并依此 “上下而求索”。

編輯：黃飛

?