摘要：本文对电动助力转向（EPS）硬件在环（HIL）测试的3种方案进行了对比分析，基于HIL仿真系统和转向试验台，构建了EPS机械系统级的虚拟整车测试平台。研究分析EPS功能和故障诊断测试内容，通过车辆动态转向工况的仿真以及各类故障的注入，对EPS系统控制功能和故障模式下诊断安全策略进行了测试和评价。EPS系统级HIL测试可以在整车试装前使测试更加接近实车，又能覆盖实车难以实现的边界极限及故障工况。

    电动助力转向（EPS）系统通过控制电机直接提供转向助力，可以很好地协调车辆低速行驶时的转向轻便性和高速行驶时路感之间的矛盾，并且具有响应快、节约燃料、环保等优点，在乘用车已得到广泛应用。
    硬件在环（HIL）仿真测试是汽车电控系统正向开发过程中把握产品品质的重要环节，它通过建立整车及道路环境模型，并对传感器信号进行仿真执行器信号进行采集，同时建立整车总线通信网络，能够为电控系统构建一个虚拟的整车电气和工况运行环境。HIL测试在装车试验之前便可以对电控系统进行完整的功能策略测试以及各类故障模式下的诊断安全策略测试。
    本文基于一款管柱式EPS系统总成，构建了EPS机械级硬件在环测试系统平台，通过对功能和故障诊断策略进行研究，开发了机械级EPS的测试评价规范，实现了对EPS系统有效的验证和测试。

    1  EPS硬件在环测试的几种方案
    电动助力转向系统主要由电控单元、转向助力电机及减速机构、电磁离合器、转向盘转矩传感器、转向盘转角传感器、车速传感器等组成。
    针对EPS进行硬件在环仿真测试，可以采用信号级、功率级、机械级的几种测试方案，如图1所示。信号级测试，被测对象为控制器的控制单元部分，功率单元、助力电机、转向机构及整车系统采用模型进行仿真。功率级测试，被测对象为控制器整体，包括控制单元和功率单元，助力电机、转向机构及整车系统采用模型进行仿真。机械级测试，被测对象为控制器和助力电机整体，转向机构及整车系统采用模型进行仿真，由于助力电机与减速机构多为整体结构，机械级测试的实物大多包括转向助力总成。对于3种级别的测试方案，随着被测对象的范围扩大，测试自由度逐渐降低，但测试结果与实际系统更加接近。

    信号级测试以控制策略测试为主要目标，机柜对电机控制信号进行采集，电机模型再根据采集的控制信号进行动作响应。EPS控制器一般集成有控制单元和功率驱动单元，因此采用信号级测试时需要打开控制器，把控制信号引到外部与仿真机柜进行连接，该类测试主要由控制器供应商进行。
    功率级测试把功率驱动和控制策略一同作为测试目标，控制器是作为一个整体进行测试的，该类测试适用于供应商和整车厂。
    机械级测试以系统特性作为主要测试目标，可以对系统进行动态特性测试，由于控制器和转向助力总成均为实物，测试的特性与实际更加接近，该类测试适用于整车厂。
    根据EPS开发阶段及测试重点的不同，可以选择不同级别的测试方案。本文主要从EPS机械级测试出发，对EPS系统的测试评价进行研究。

[1] [2] [3]  下一页