在車輛電動化架構(gòu)中，新增了許多過往在汽油車輛不會出現(xiàn)的零組件，包含電池包/電池模組/電池管理系統(tǒng)、馬達/馬達控制器、交直流/無線充電系統(tǒng)、DC/DC與制熱制冷系統(tǒng)等。這些零組件所須執(zhí)行的功能也從過往單純的弱電控制，多了強電大功率的行為，也由于汽車電子產(chǎn)品開發(fā)周期長、投入測試成本與風險高，如何確保產(chǎn)品開發(fā)過程符合功能安全標準一直是車廠與供應商高度關注的議題。

EV高壓部件系統(tǒng)

硬體在環(huán)(Hardware In the Loop，HIL) 技術是一種用于測試電子控制單元功能、系統(tǒng)整合和通訊的方法，常用于汽車與航空等領域。在車輛零組件測試應用上，以模型模擬與待測物相關連的實車零組件，在臺架上即可形成閉回路系統(tǒng)進行前期測試。而在電動車(EV)高壓零組件逐漸增加情況下，測試需求也由訊號級HIL慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)楣β始塇IL系統(tǒng)。針對上述重要高壓零組件進行功率級HIL測試，載入車輛模擬模型的同時，不僅實現(xiàn)過往所需之功能與訊號控制測試，亦將高功率行為驗證包含在內(nèi)，相較傳統(tǒng)訊號級HIL方案，更完整覆蓋EV高功率零組件測試范圍。

功率級HIL系統(tǒng)概念圖

以動力馬達系統(tǒng)為例，因應EV零組件整合化設計趨勢，越來越多整車廠與零組件供應商將馬達、馬達控制器與減速機構(gòu)等零組件整合為多合一的電力驅(qū)動系統(tǒng)。除了提高車內(nèi)空間使用率及增加車輛續(xù)航里程等優(yōu)點外，也相對地提高產(chǎn)品在測試程序上的復雜度。若能在開發(fā)前期即使用以負載測功機、數(shù)據(jù)采集器和電池模擬器… 等設備組成的電驅(qū)動總成測試系統(tǒng)進行驗證，針對電力驅(qū)動系統(tǒng)進行整車級別的動力模擬測試，包含最重要的驅(qū)動系統(tǒng)效率、堵轉(zhuǎn)扭矩性能、饋電特性、耐久可靠度等試驗，將可完善車用動力系統(tǒng)于動態(tài)實車工況的測試需求，于實車驗證階段前掌握整體驅(qū)動控制性能及搭配成車后續(xù)可能的各種實際工況表現(xiàn)，節(jié)省大量實車路試與問題排查的成本。

電驅(qū)動測試系統(tǒng)測試架構(gòu)

電驅(qū)動測試實驗室

再以成車非常重要的上坡起步情境為例，EV通常只有一或兩個固定的減速比，面對超過10%坡度的地下道或是車庫坡道時，可能無法達到上坡起步的要求。其中的關鍵在于如何避免上坡起步時轉(zhuǎn)矩不足導致車輛下滑、或是起步轉(zhuǎn)矩過大導致加速太快引起暴沖等事故發(fā)生。可透過堵轉(zhuǎn)試驗確認EV在起步時有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，而電力驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩須能在不損壞的前提下穩(wěn)定持續(xù)輸出5~15秒滿足上坡進步條件。

藉由臺架試驗確保電機驅(qū)動器在可供給最大電流情況下進行輸出扭矩驗證，并可以不同的載重需求進行多次試驗；同時依據(jù)此測試結(jié)果進一步調(diào)整馬達控制器的起步控制策略，確保EV在各條件下都能滿足不同路況包含上坡起步的要求，防止危害事故發(fā)生。

測試案例：依據(jù)堵轉(zhuǎn)試驗結(jié)果可看出電力驅(qū)動系統(tǒng)在100Nm扭轉(zhuǎn)時能持續(xù)輸出長達60秒

雖然EV產(chǎn)品的穩(wěn)定度已越來越高，但相關事故新聞卻也不時頻傳。當這些高壓控制元件快速發(fā)展下，促使功能多元化、安全機制復雜化、傳遞訊號量增加與控制判斷容許錯誤時間降低，顯然一般法規(guī)并無法涵蓋成車實際運作的復雜行為，因此近年來車輛產(chǎn)業(yè)大力推廣的ISO 26262道路車輛功能安全規(guī)范成為各車廠與供應商實行的方向。

在ISO 26262中針對產(chǎn)品系統(tǒng)與軟硬體設計安全要求提出所應遵循的內(nèi)容，于測試驗證部分則提到，無論在任何功能安全完整性(ASIL)等級下，都須進行HIL與故障注入試驗，以確保安全機制于整車層面上的正確性與失效覆蓋率的有效性。

ISO 26262所闡述的HIL測試，可驗證電子控制單元功能、通訊與系統(tǒng)完整性。配合車輛模型運作于控制器閉回路實時系統(tǒng)中，藉此實現(xiàn)進一步的復雜測試情境， 并對各個功能項目設定故障容許錯誤時間間隔(Fault Tolerant Time Interval，F(xiàn)TTI)，確保功能失效時可在故障容許錯誤時間間隔內(nèi)，有效地檢測出故障并且實施安全機制，避免危害發(fā)生。

HIL測試需求

安全相關時間間隔示意圖

Chroma功率級HIL方案協(xié)助完善ISO 26262流程、利于產(chǎn)品取得ASIL安全等級認證。在標準開發(fā)V型流程中右端進行更多驗證工作，在進入成車試驗前即可早期發(fā)現(xiàn)問題并修正錯誤，有效降低開發(fā)成本并提高測試效率。

艾克賽普公司是Chroma合作伙伴，如果您對新能源電動汽車測試有需求或任何疑問，歡迎聯(lián)系我們，將提供免費樣機上門試用和更合適的測試解決方案。