一. 測試背景

在車輛電動化的架構(gòu)發(fā)展過程中，除不再使用引擎、油泵等由汽油驅(qū)動的配備外，也同時新增了許多以電力轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的部件，包含電池包/電池模塊/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 轉(zhuǎn)換器與制熱制冷系統(tǒng)等，這些部件所須執(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貨商高度關(guān)注的議題。為此，Chroma 于近年極積投入并推出 1210 電驅(qū)動臺架與8610/8620/8630 功率等級的硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，以協(xié)助加速 EV 開發(fā)與質(zhì)量確保。

二. 測試方法

HIL Hardware In the Loop）硬件在環(huán)技術(shù)是一種用于測試電子控制單元功能、系統(tǒng)集成和通訊的方法，常用于汽車與航空等領(lǐng)域，在車輛部件測試應(yīng)用上，以模型 模擬與待測物相關(guān)連之實車部件，在臺架上即可形成 閉 環(huán)系統(tǒng)進行前期測試。而在電動車 (EV)高壓部件逐漸增加情況下，測試需求也由信號級 HIL慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)楣β始?HIL系統(tǒng)，針對上述重要高壓部件進行功率級硬件在環(huán)測試，加載車輛 模擬 模型的同時，不僅實現(xiàn)過往所需之功能與信號控制測試，亦將高功率行為驗證包含在內(nèi)，相較傳統(tǒng)信號級硬件在環(huán)方案，更完整覆蓋電動車 (EV)高功率部件測試范圍。

三.測試應(yīng)用 (1) – 電驅(qū)動系統(tǒng)

以動力馬達系統(tǒng)為例，因應(yīng)電動車(EV)零部件集成化設(shè)計趨勢，越來越多整車廠與零部件供貨商將馬達、馬達控制器與減速機構(gòu)等部件集成為多合一的電力驅(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(fù)雜度 。 若能在開發(fā)前期即使用以負載測功機 、 數(shù)據(jù)采集器和電池仿真器 …等設(shè)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之成本。

再以成車非常重要的上坡起步情境為例，電動車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(guān)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)試驗確認電動車 (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)整電機控制器的起步控制策略，確保電動車輛在各條件下都能滿足不同路況包含上坡起步之要求 防止危害事故發(fā)生。

四. 測試應(yīng)用 (2) – 功能安全

雖然電動車產(chǎn)品的穩(wěn)定度已越來越高，但相關(guān)事故新聞卻也不時頻傳，當這些高壓控制部件快速發(fā)展下，促使功能多元化、安全機制復(fù)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(fù)雜行為，故近年來車輛產(chǎn)業(yè)大力推廣的 ISO 26262道路車輛功能安全規(guī)范成為各車廠與供貨商實行之方向。在 ISO 26262中針對產(chǎn)品系統(tǒng)與軟硬件設(shè)計安全要求提出所應(yīng)遵循之內(nèi)容， 整車廠及零部件供貨商可透過危害分析以及風險評估 (Hazard Analysis and Risk Assessment, 確保產(chǎn)品的功能安全 (Functional Safety)，并于測試驗證部分則提到，不論在任何功能安全完整性 (ASIL)等級下，都須進行硬件在環(huán)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之有效性。ISO 26262所闡述的硬件在環(huán)測試，可驗證電子控制單元功能、通訊與系統(tǒng)完整性，配合車輛模型運行于控制器閉回 路實時系統(tǒng)中，藉此實現(xiàn)進一步的復(fù)雜測試情境，并對各個功能項目訂定故障容許錯誤時間間隔 (Fault Tolerant Time Interval, FTTI)，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保護機制以 進入安全狀態(tài) 可大幅降低車輛在行駛過程中，因功能失效所產(chǎn)生的危害 。

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。