新能源汽车 LabCar 测试系统方案

什么是LabCar测试

LabCar测试目标是进行整车黄板台架功能测试，用于整车开发和测试阶段，满足设计人员和测试人员的试验需求，以验证整车性能，减少开发工作量。系统主要用于测试静态及动态工况下的纯电动汽车的各项功能实现情况。

方案设计

LabCar 系统效果图

系统架构

系统架构包括三部分：1) 测试机柜2) 黄板台架3) 上位机软件平台

系统架构测试机柜里放置测试过程中用到的所有仪器设备，PXI机箱及 RT 处理器、电源管理模块、低压程控电源、信号调理模块等，系统总线以CAN 总线为基础。信号调理模块用于测试系统和台架间不匹配信号的调理，同时将所有仪器的线缆整理成线束或转成标准接口，与黄板台架进行连接，对需要供电的传感器提供响应的电源。信号调理箱的线缆，直接连接黄板台架上的各类传感器和控制器针脚。测试机柜到黄板台架之间，使用电缆组（EDAC线束）进行直连，根据信号要求的不同，选择不同的线束组成电缆组。高压电缆和低压电缆分成 2 类线束，并包裹屏蔽层。黄板台架依据实际整车尺寸及外形搭建，按照整车电子电器零部件安装位置进行布置安装，包括电机、电池、PEU、车载充电机、转向系统、冷却系统、座椅等，其中线束采用实车线束。黄板台架上布置高压采集模块用于采集电池包直流母线的电压和电流信号，同时布置各类所需要的传感器，以采集相应的温度等信号。黄板台架包括一个独立的端子排机架，连接从测试机柜过来的线束。端子排机架将测试系统的所有接口资源通过端子排的形式分布在端子排机架上，进行系统资源统一管理，便于扩展。系统资源包括电源通道、DIO 通道、AIO通道、CAN 总线通道等。通过将这些资源与黄板台架上的电子电器部件连接，可以实现独立控制器或者集成系统的自动化测试。上位机软件平台用于测试环境的搭建，及测试用例的编辑和执行。使用上位机软件可以对系统测试资源进行配置和管理，可以实现自动化测试流程。

主要特点

LabCar 功能测试台架系统用来进行整车各类功能测试，其具有以下特点：

1) 实现测试系统和黄板台架隔离，便于管理；

2) 易于扩展的硬件平台，无需修改硬件结构，便可以方便的添加各类资源；

3) 测试系统基于PXI 总线，数据量吞吐效率高，满足大数据量自动化测试；

4) 系统同时具有高压数据采集和低压数据采集、满足整车的高低压测试；

5) 通用的测试用例编辑平台，适应各类编程语言，方便地进行测试用例编写。

主要功能

LabCar 功能测试台架系统用于整车开发和测试阶段，满足设计人员和测试人员的试验需求，以验证整车性能，减少开发工作量。系统主要用于测试静态及动态工况下，三电系统在整车环境下的功能测试。测试对象为整车电子电器部件，该系统可以自动化完成系统集成测试和单控制器独立测试。主要功能如下：1) 整车级别测试：模拟驾驶员操作信号，采集总线报文和关键三电系统输出信号，实现整车级别多工况仿真测试；2) 低压电器独立测试：模拟低压电器输入信号，采集低压电器输出信号，实现自动化功能测试；3) 系统集成测试：多控制器联合测试，例如车身域控制器集成测试等；4) 编写测试用例，实验自动化测试和手动故障注入测试；5) 整车电子电器集成手动测试，实现静态功能测试验证；6) 支持网络协议测试。

系统组成

LabCar 功能测试台架系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分1) 测试机柜2) 黄板台架，包括黄板车和端子排机架，以及集成的整车待测系统3) 电源管理模块4) PXI 机箱以及资源板卡：AIO、DIO、PWM、CAN5) 低压可编程电源6) 测试附件：显示器、鼠标、键盘等7) 信号调理模块

软件部分为 LabCar 台架测试系统的上位机管理软件

硬件平台

测试机柜

测试机柜采用标准 38U，19寸机柜，机柜内部放置主要测试设备。包括：PXI 机箱、电源管理模块、电压程控电源、信号调理箱、BOB等。

测试设备概览

PXIe 机箱

PXIe 机箱

PXI 机箱选用 NI ，机箱为插卡式方式，具有配置灵活，便于扩展等特点。机箱内配置有控制器、数字输入输出板卡、模拟输入输出板卡、温度采集板卡等。

高压采集系统

针对高电压环境下的高电压/电流采集，采用德国Klaric 公司专门为安全测量高电压部件开发的测试采集系统。该测试采集系统适用于混合动力和纯电动车进行高电压/电流的动/静态测量，1000V 的绝缘电压设计使测量更为安全。简介牢固的测量模块经过整体注塑密封，通过连接多种自动识别的探头，如电压探头、电流探头或电压和电流的组合探头，完美的完成测量任务。此外，Klaric提供定制化的解决方案，专用探头通过改装，配有各种车辆接口的测量适配器，可以直接接入电池组回路。系统配合NI 的CAN卡实现高压系统数据采集和记录。

高压数据采集系统

黄板台架

黄板台架采用工业铝型材搭建车身骨架，工业铝型材具有重量轻，韧性好，强度较高，便于安装的特点，车身尺寸参考客户提供的某款原型车，黄板台架具有通过脚轮进行移动，方便客户在使用过程中调整台架位置，地板采用防滑铝板，称重效果好，不宜变形，安全性高。

黄板台架的设计效果图如下所示：

黄板台架实例图

LabCar 实例效果图

黄板台架整体布局结构描述：

1）车身前后分别预留轮胎安装位置；2）车身前部可摆放车前灯等一些实车部件；3）车身内部前侧摆放仪器仪表等一些实车部件；4）车身底盘采用防滑铝板，通过铝型材横梁支撑，可摆放座椅、方向盘、换挡手柄、加速踏板和制动踏板等真实组件；5）车门采用双层多孔网板，安装门窗控制器等真实组件；6）车底盘出装有可移动平台，安装电池包；7）车身尾部预留空间与工作平台，摆放车灯等实车部件。

端子排机架

端子排机架主要放置两排端子排和三排走线槽。端子排连接测试机柜的测试资源输出线束，并按照不同类别依次布置在机架上。目的是将测试机柜的系统资源和待测系统连接起来，一方面可利用测试机柜提供一些仿真信号给待测控制器，另一方面采集待测控制器的响应信号。端子排机架具有以下特点：1) 统一管理系统测试资源，方便连线，简化系统；2) 方便信号测量，以及系统线路检查；3) 可以进行手动故障注入；4) 独立于待测系统，方便后续扩展。

端子排机架

软件平台

上位机管理软件基于测试流程管理软件平台 TestStand 开发的一款软件，进行测试流程的管理和开发。它可以帮助用户更快的开发自动化测试和验证系统。平台可用于开发、执行测试软件。此外，用户还可以使用任何编程语言编写的测试代码模块开发测试序列。测试序列可以指定执行流程、生成测试报告、进行数据库记录。最后，用户可以借助简洁易用的操作界面，在生产中使用测试系统。上位机管理软件主要功能包括：1) 测试序列开发调试；2) 测试序列执行；3) 用户管理；4) 可自定义的报告；5) 显示实时仿真机箱和板卡；6) 支持添加自定义设备，如可编程电源等；7) 用户通道保存数值，并可将改值作为变量用在系统定义中的其他地方；8) 具有配置激励生成、记录数据、计算通道和事件警报功能；9) 通过操作界面实时监控仿真任务；10) 支持导入 CANdb（.dbc）、 LDF（.ldf）等文件。

测试管理软件

软件平台界面

来源：新能源汽车电控开发与测试