基于Typhoon HIL的电动汽车MCU自动化测试方案

随着汽车电气化快速发展，逐步转化为软件定义汽车，即软件将深度参与到汽车的定义、开发、验证、销售、服务等过程中，并不断改变和优化各个过程，实现体验持续优化、过程持续优化、价值持续创造，因此可见行业内对于汽车软件的开发关注度越来越高。GVDP流程管理使得汽车开发更为科学有效，汽车生产方面有六西格玛管理使得生产质量得以提升。同样，随着汽车软件的比例不断上升，针对汽车软件开发也需要专业流程进行管理，从而保证汽车软件的质量，保证汽车软件开发的可靠性。

汽车软件开发过程中涉及到一系列的标准和开发流程控，如IATF16949，CMMI,A-SPICE, ISO26262等。ASPICE是由奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众等欧洲主要汽车制造商共同制定的，面向汽车行业的软件过程评估和改进模型。如下图所示的ASPICE过程参考模型，该过程模型分为3类、8组、32个过程，可见，过程参考模型主要是按照“V”字模型原理组织，从上到下，从左至右，右侧过程验证左侧过程，可见测试与需求/架构/详细设计/单元开发一一对应，测试在整个汽车软件开发中占比大，重要性高。

软件测试作为软件质量的守护员，如果没有经过完整的测试，会造成缺陷软件流出，同时汽车软件开发周期节奏快，软件更新迭代迅速，带来了软件测试工作繁重、测试时间紧急等问题。因此如何在众多繁琐重复的测试任务中，解放测试人员的双手，基于Typhoon HIL的电动汽车MCU-HIL自动化测试解决方案，能够一站式解决HIL测试面临的难题，让测试人员更加专注于测试case的开发，让测试变得更加流程化、智能化、高效化。

基于Typhoon HIL的MCU自动化测试框架

基于TyphoonHIL的电动汽车MCU-HIL自动化测试解决方案的框架如右图所示，硬件单元包括以下几部分：   

Typhoon HIL硬件+软件：用于仿真高精度电机模型及模拟台架测功机；

MCU HIL BOX：用于下载被测试的软件；

CAN通讯设备：用于实现与HIL BOX通讯及Typhoon的通讯，可使用ZLG/Canoe等设备；

标定工具设备：用于实现HIL BOX内软件的标定与观测，可使用ETAS 581/582等设备；

主控电脑：用于控制及运行自动化测试的脚本。

软件单元，包含以下几部分：           

EXCEL：用于自动化测试case的管理；

WORD：用于定制化的测试报告模板管理及测试报告的自动生成；

标定工具上位机：用于软件的标定和控制，实现按照测试case要求，同步更改软件内部的标定量，以及读取监控量，用于测试结果的判定；

CAN通讯工具上位机：用于按照测试case要求，更改Typhoon内部的电机模型的转速/电压以及旋变/电流传感器等模拟硬件信号，同时可以模拟其他控制器节点信号，进行MCU的CAN接口的功能测试；

Python：执行自动化测试脚本，判定测试结果，实现与其他软件交互。

基于Typhoon HIL的电动汽车MCU自动化测试方案自动化测试流程

HIL自动化测试解决方案的流程如下图所示：

1.基于测试框架的测试case撰写，测试软件准备、测试setup环境搭建及测试报告模板整理；

2.打开Typhoon HIL及HIL-BOX供电，测试上位机界面选择测试软件及测试case库后，点击测试开始；

3.等待测试case自动运行完成；

4.测试报告自动打印输出。

基于Typhoon HIL的MCU-HIL自动化测试解决方案具备的功能

1.实现将传统的人工逐条测试case的过程，改为自动化进行，解放了测试人员的双手；

2.实现测试log等信息的自动保存，可供追踪查看测试失败原因；

3.实现测试完成后，自动输出测试报告，汇总测试结果信息；

4.相比当前HIL测试流程，没有增加任何硬件成本，仅仅需要引入了新的自动化测试框架；

5.基于该方案，结合Typhoon HIL精确的被控对象建模能力以及测试台架的稳定性，实现了全天候24h不间断软件的测试；

6.实现夜间跑自动化测试，早上查看测试结果和报告的成为现实。

基于Typhoon HIL的MCU-HIL自动化测试用例Demo

测试case名称：低速MTPA扭矩控制功能测试。

测试case描述：检查软件低速MTPA控制是否正常。

测试步骤：

     Step1：给定电池电压阶跃至400V;

     Step2：进入扭矩控制模式；

     Step3：给定电机转速5000rpm；

     Step4：给定电机指令扭矩20Nm；

     Step5：读取判定ActTrq是否为20Nm，如果不是则失败。

基于自动化测试操作流程，自动测试过程展示

测试过程中，电池电压和电机转速能够按照测试流程，可自动按照给定目标变化。

电压变化曲线

电机转速变化曲线

测试过程中，能够实现电机旋变的信号高精度模拟输出及旋变故障注入测试。

1000rpm下旋变电压输出

10000rpm下旋变电压输出

电机的扭矩和电流控制效果，支持变参数的仿真模型，电流波形正旋度高，扭矩控制精度能够实现±1Nm以内。

扭矩控制效果曲线

电流控制效果

电机PWM输出

高精度捕获实时测试控制过程中的PWM及IGBT等相关信号，支持电机控制的理论原理分析及控制相关的问题。