基于硬件在环的汽车诊断自动化测试系统及方法

摘要

一种基于硬件在环的汽车诊断自动化测试系统及其方法，包括：依次相连并构成环路的变速箱ECU模块、整车试验环境模块、自动操作测试任务模块和测量标定工具，其中：变速箱ECU模块向整车试验环境模块发送变速箱控制指令，整车试验环境模块返回模拟车辆行驶参数信息；变速箱ECU模块向测量标定工具发送整车和标定的通讯信号，测量标定工具返回修改标定参数指令；自动操作测试任务模块分别向整车试验环境模块和测量标定工具发送控制指令，整车试验环境模块和测量标定工具分别向自动操作测试任务模块发送模拟车辆行驶参数信息及整车和标定的通讯信号；本发明可实时对不同工况下的标定参数及整车环境参数进行修改，进行诊断测试，不需人工干预，高效准确。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种汽车诊断测试领域的技术，具体是一种基于硬件在环的汽车诊断自 动化测试系统及方法。

背景技术

近年来，随着人们对汽车的节能、安全性、舒适性等要求的提高，汽车开发商提出了很 多新的理念来满足用户需求，提高市场竞争力。在新产品的研发过程中，测试环节显得尤为重 要。测试质量直接反映开发的产品的性能和品质，而诊断测试在汽车安全性方面有着至关重要 的作用。汽车诊断测试在车辆投入使用后的作用在于检测系统和设备是否存在故障以及进一步 确定故障所在，在产品开发阶段的作用在于验证故障发生和故障码是否对应，以及对应诊断后 处理功能是否正确，简言之就是验证产品是否符合相关诊断规范。新产品在研发阶段经历了多 次全面的诊断测试，包括故障码检测、诊断后处理等功能测试，诊断测试种类繁多，测试量大， 重复性高，若单纯依靠人工手动测试，工作量大，耗时耗力。

硬件在环(Hardware-in-the-Loop，HIL)测试平台是以实时处理器运行仿真模型来模拟受 控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的电子控制单元(ElectronicControlUnit，ECU)连接， 对被测ECU进行全方位的、系统的测试。硬件在环系统是一种半实物仿真，采用实际控制器， 仿真实际对象，即实际控制器和虚拟对象相结合的方式完成系统控制。HIL测试平台内部采用 高速PHS总线通讯，并带有故障注入板卡，为信号失效、ECU故障测试等提供了有效的平台工 具。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103412562A，公告日2013.11.27，公 开了一种车辆通用诊断测试装置，包括用于分析处理数据的控制模块，与控制模块连接并进行 数据交换的车辆总线通讯模块、K_Line物理层测试模块、显示模块、与上位机连接的上位机通 讯模块和时钟模块，与控制模块连接并向控制模块传输数据的信号采集模块，与控制模块连接 的存储模块、工作状态显示灯和报警模块，以及为各模块提供电源的电源模块。但该技术需要 在测试过程中人工输入配置信息，并另行编写控制程序，延长了测试时间，降低测试效率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于硬件在环的汽车诊断自动化测试系 统及方法，通过自动操作测试任务模块控制整车环境参数和测量标定工具，实时修改环境参数 和标定参数进行测试，无需人工干预，重复性和工况再现性好，节约成本，提高诊断测试质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于硬件在环的汽车诊断自动化测试系统，包括：依次相连并构成环路 的变速箱ECU模块、整车试验环境模块、自动操作测试任务模块和测量标定工具，其中：变速 箱ECU模块向整车试验环境模块发送变速箱控制指令，整车试验环境模块向变速箱ECU模块 发送模拟车辆行驶参数信息；变速箱ECU模块向测量标定工具发送整车和标定的通讯信号，测 量标定工具向变速箱ECU模块发送修改标定参数指令；自动操作测试任务模块分别向整车试验 环境模块和测量标定工具发送控制指令，整车试验环境模块向自动操作测试任务模块发送模拟 车辆行驶参数信息，测量标定工具向自动操作测试模块发送整车和标定的通讯信号。

所述的变速箱控制指令是指：转速请求、扭矩请求和变速箱根据实际行驶情况作出的其 他判断信息。

所述的模拟车辆行驶参数信息是指：模拟的整车环境参数(如环境温度、坡度)和模拟的 车辆内部硬件机构的运行参数(如发动机转速、车轮转速)。

所述的整车和标定的通讯信号包括：整车的通讯信号，即变速箱与其它整车硬件之间的 交互信息；标定的通讯信号，即变速箱ECU模块中的控制软件可标定的参数信息。

所述的修改标定参数指令是指：修改标定的通讯信号的指令。

所述的控制指令包括：修改整车运行参数命令、修改标定参数命令、赋值命令、测量启 动/终止命令、故障注入启动/终止命令和诊断测试启动/终止命令。

所述的变速箱ECU模块包括：控制器单元和通讯单元，其中：控制器单元向通讯单元 传输变速箱控制信息。

所述的整车试验环境模块包括：上位机单元和下位机单元，其中：上位机单元对模拟车 辆行驶参数信息进行监控和控制，上位机单元与下位机单元通过高速串口通讯接口相连并传输 模拟车辆行驶参数信息。

所述的自动操作测试任务模块与中央处理器板卡载入的整车模型相关联，通过修改整车 信号控制模拟车辆的运行工况；通过对测量标定工具发出开始测量或停止测量的指令实现任意 时间的测量控制，获得任意工况下的全部测试数据；通过激活诊断测试脚本的保存文件子函数， 在测量标定工具停止采集信息时按指定路径自动保存测试数据文件，从而实现对整车试验环境 模块和测量标定工具的无延时配合控制。

本发明涉及基于上述系统的汽车诊断自动化测试方法，包括以下步骤：

步骤1、整车试验环境模块模拟整车运行环境，生成整车运行参数信息并输出至变速箱 ECU模块；自动操作测试任务模块根据测试需求对整车运行参数进行修改。

步骤2、自动操作测试任务模块向测量标定工具发出测量启动命令，自动操作测试任务 模块根据测试需求修改整车环境参数，并向测量标定工具发送修改标定参数命令；测量标定工 具接收该命令后向变速箱ECU模块发送修改指令，变速箱ECU模块接收该指令后经过数据处 理向整车试验环境模块发送控制指令，实现变速箱ECU模块控制整车试验环境模块按照预期整 车运行参数和标定参数行驶；

步骤3、自动操作测试任务模块在测试工况需要的情况下激活整车试验环境模块注入故 障，整车试验环境模块将故障信号发送至变速箱ECU模块，变速箱ECU模块进行故障后处理， 并将处理好的控制信息发送至整车试验环境模块，同时测量标定工具与变速箱ECU模块进行通 讯，采集记录变速箱运行状态，自动操作测试任务模块根据测试需求启动诊断操作。

所述的诊断操作通过以下方式启动：

步骤3.1)指定一个不影响正常测试功能的标定参数，自动操作测试任务模块向测量标定 工具发送修改标定参数命令，修改该标定参数并赋以不同的值；

步骤3.2)测量标定工具根据该标定参数的值判断是否激活诊断测试脚本，激活诊断测试 脚本后诊断测试脚本访问诊断数据库，按照预设好的指令语句逐条发送诊断服务请求，得到相 应的报文应答后记录在测量标定工具的报文跟踪记录窗口中。

步骤3.3)如果一次测试中需要多次诊断相关测试，则自动操作测试任务模块回到步骤 3.1)，重复激活诊断测试脚本，完成对应的诊断服务测试。

技术效果

与现有技术相比，本发明可自动进行诊断请求操作，对于诊断功能和诊断后处理都采用 了专业的数据测量和标定工具进行数据采集和保存，全程不需人工干预，重复性和可再现性高， 高效准确，提高测试效率。

附图说明

图1为本发明示意图；

图中：1为变速箱ECU模块，2为整车试验环境模块，3为自动操作测试任务模块，4 为测量标定工具；

图2为本发明流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：依次相连并构成环路的变速箱ECU模块1、整车试验环境 模块2、自动操作测试任务模块3和测量标定工具4，其中：变速箱ECU模块1向整车试验环 境模块2发送变速箱控制指令，整车试验环境模块2向变速箱ECU模块1发送模拟车辆行驶参 数信息；变速箱ECU模块1向测量标定工具4发送整车和标定的通讯信号，测量标定工具4 向变速箱ECU模块1发送修改标定参数指令；自动操作测试任务模块3分别向整车试验环境模 块2和测量标定工具4发送控制指令，整车试验环境模块2向自动操作测试任务模块3发送模 拟车辆行驶参数信息，测量标定工具4向自动操作测试模块3发送整车和标定的通讯信号。

所述的变速箱控制指令是指：转速请求、扭矩请求和变速箱根据实际行驶情况作出的其 他判断信息。

所述的模拟车辆行驶参数信息是指：模拟的整车环境参数(如环境温度、坡度)和模拟的 车辆内部硬件机构的运行参数(如发动机转速、车轮转速)。

所述的整车和标定的通讯信号包括：整车的通讯信号，即变速箱与其它整车硬件之间的 交互信息；标定的通讯信号，即变速箱ECU模块1中的控制软件可标定的参数信息。

所述的修改标定参数指令是指：修改标定的通讯信号的指令。

所述的控制指令包括：修改整车环境参数命令、修改标定参数命令、赋值命令、测量启 动/终止命令、故障注入启动/终止命令和诊断测试启动/终止命令。

所述的变速箱ECU模块1包括：控制器单元和通讯单元，其中：控制器单元向通讯单 元传输变速箱控制信息。

所述的控制器单元写入变速箱控制软件，运行控制软件程序并进行数据处理。

所述的整车试验环境模块2包括：上位机单元和下位机单元，其中：上位机单元对模拟 车辆行驶参数信息进行监控和控制，上位机单元与下位机单元通过高速串口通讯接口相连并传 输模拟车辆行驶参数信息。

所述的下位机单元即硬件在环设备，包括：中央处理器板卡、高速高分辨率模数转换板 卡、带定时器数字I/O板卡、故障注入板卡、高速串口通讯接口和负载箱，其中：中央处理器 板卡运行整车环境模型，并通过带定时器数字I/O板卡传输传感器信息，接收变速箱控制信息； 负载箱发送电压信息给中央处理器板卡，并接收中央处理器板卡传输的信息；负载箱与故障注 入板卡相连并模拟故障信息。

所述的整车环境模型通过MATLAB/Simulink搭建。

所述的自动操作测试任务模块3与中央处理器板卡载入的整车模型相关联，可通过修改 整车信号(如点火开关控制、发动机启动、刹车踏板控制、油门加速踏板控制)来控制模拟车辆 的运行工况，通过对测量标定工具4发出开始测量或停止测量的指令，使得无需人工干预，便 可实现任意时间的测量控制，获得任意工况下的全部测试数据。

所述的自动操作测试任务模块3激活诊断测试脚本的保存文件子函数，在测量标定工具 4停止采集信息时按指定路径自动保存测试数据文件，不需二次移动或备注，方便高效。

所述的自动操作测试任务模块3在程序控制下对整车试验环境模块2和测量标定工具4 的控制可无延时配合。

所述的测量标定工具4与变速箱ECU模块1之间包括两路CAN通讯，分别为整车CAN 和标定CAN，可进行信号的采集和标定。

如图2所示，本实施例包括以下步骤：

步骤1、整车试验环境模块2模拟整车运行环境，生成整车运行参数信息并输出至变速 箱ECU模块1；自动操作测试任务模块3根据测试需求对整车运行参数进行修改。

步骤2、自动操作测试任务模块3向测量标定工具4发出测量启动命令，自动操作测试 任务模块3根据测试需求修改整车环境参数，并向测量标定工具4发送修改标定参数命令；测 量标定工具4接收该命令后向变速箱ECU模块1发送修改指令，变速箱ECU模块1接收该指 令后经过数据处理向整车试验环境模块发送控制指令，实现变速箱ECU模块1控制整车试验环 境模块按照预期整车运行参数和标定参数行驶；

步骤3、自动操作测试任务模块3在测试工况需要的情况下激活整车试验环境模块2注 入故障，整车试验环境模块2将故障信号发送至变速箱ECU模块1，变速箱ECU模块1进行 故障后处理，并将处理好的控制信息发送至整车试验环境模块2，同时测量标定工具4与变速 箱ECU模块1进行通讯，采集记录变速箱运行状态，自动操作测试任务模块3根据测试需求启 动诊断操作。

所述的诊断操作通过以下方式启动：

步骤3.1)指定一个不影响正常测试功能的标定参数，自动操作测试任务模块向测量标定 工具发送修改标定参数命令，修改该标定参数并赋以不同的值；

步骤3.2)测量标定工具根据该标定参数的值判断是否激活诊断测试脚本，激活诊断测试 脚本后诊断测试脚本访问诊断数据库，按照预设好的指令语句逐条发送诊断服务请求，得到相 应的报文应答后记录在测量标定工具的报文跟踪记录窗口中。

步骤3.3)如果一次测试中需要多次诊断相关测试，则自动操作测试任务模块回到步骤 3.1)，重复激活诊断测试脚本，完成对应的诊断服务测试。

所述的故障后处理包括但不限于：停车，信号替代或其他在发生故障后维持车辆一段时 间安全行驶的操作。

所述的故障注入包括：车载电气故障注入和通讯故障注入。

所述的诊断数据库为CDD数据库，由诊断测试脚本控制，诊断测试脚本由测量标定工 具3本身识别的Script语言编写，可根据需要将不同诊断指令写入一条判断条件中依次操作， 同时自动操作测试任务模块3发送激活操作指令，可在任何需要的工况下进行诊断测试，满足 诊断测试的实时性和多样性。

所述的诊断测试包括但不限于：读取故障码、读取冻结帧、读/写取车辆信息、进行历 程控制或其他OBD和UDS诊断服务。

所述的诊断测试中需要身份验证的受保护诊断服务可通过诊断测试脚本完成身份验证， 测试人员不需再进行手动身份验证，节约测试时间。

所述的诊断测试完成后，自动操作测试任务模块3向测量标定工具4发送终止测量命令， 并断开通讯连接。

所述的诊断测试完成后，保存两种格式数据文件，一是测量标定工具4采集的信号数据 文件，二是保存到测量标定工具4报文跟踪记录窗口中的请求和应答报文。测量标定工具4在 开始采集之前需要设置保存路径和名称，在自动操作测试任务模块3连接测量标定工具4但是 未开始采集之前，通过修改标定参数值，激活测量标定工具4诊断测试脚本中保存文件子函数， 设置测量标定工具4信号采集保存路径和名称与报文保存路径和名称。在测试过程中，诊断测 试脚本发出的每一条诊断请求和应答报文都同步保存到报文保存文件中，测试完成报文和采集 数据文件则以指定的名称保存到指定文件夹中。