BMS HIL 自动化测试框架方案（基于 CANoe + C# + Excel）

一、方案技术栈总览

组件	选型	作用
HIL 实时平台	Vector CANoe（含 VT System 板卡）	总线仿真、信号激励、故障注入、测试执行
自动化开发语言	C#（.NET 6/8）	控制 CANoe 自动化序列、解析 Excel、生成报告、集成 CI
配置与用例管理	Excel 文件（.xlsx）	测试用例、参数配置、判定条件、前置条件等
模型	车辆模型 + 电池负载模型（CAPL / Simulink）	运行在 CANoe 中，模拟整车工况

说明：本方案只涉及 HIL 台架对 BMS 的激励与测量，BMS 产品本身作为黑盒被测对象，台架不包含 产品。

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二、Excel 配置方案设计

Excel 作为 唯一外部配置入口，实现测试参数、用例、执行条件的参数化，无需修改 C# 代码或 CANoe 配置即可适配不同测试需求。

2.1 Excel 文件结构

推荐一个工作簿包含以下工作表：

工作表名	内容
SystemConfig	全局配置：CAN 通道、VT 板卡映射、硬线信号定义、DBC 文件路径、日志路径
TestCases	测试用例清单：用例ID、名称、分类（SOC/均衡/故障...）、是否执行、依赖关系
PreConditions	前置条件参数：初始 SOC、单体电压分布、温度、继电器状态等（按用例ID索引）
Triggers	触发条件参数：触发类型（时间/信号/事件）、具体值、持续时间
CheckItems	判定条件：期望信号值/报文值、容差、时间窗口、判定逻辑（>、<、区间）
FaultInjection	故障注入配置：故障类型（开路/短路/漂移）、注入时刻、持续时间、恢复方式
Profiles	工况曲线：时间序列的电流/电压/温度曲线（用于动态测试）

2.2 示例：TestCases 工作表

用例ID	用例名称	分类	前置条件ID	触发ID	检查ID	是否执行	超时(s)
TC001	SOC估算精度-恒流放电	SOC	PRE_SOC_01	TRG_CURRENT_1C	CHK_SOC_ERR_2%	是	3600
TC002	过压故障响应	故障	PRE_NORMAL	TRG_OVP_4.25V	CHK_FAULT_OVP	是	10

2.3 参数化优势

• 一次编写，多次运行：通过修改 Excel 中的参数（如 SOC 初值、故障阈值）即可实现不同的测试条件。

• 非编程人员可用：测试工程师可直接编辑 Excel 来维护用例。

• 版本控制友好：Excel 文件可纳入 Git，支持变更追溯。

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三、CANoe 平台配置与扩展

CANoe 作为 HIL 测试的核心环境，负责：

• 运行车辆模型、负载模型

• 通过 VT System 模拟传感器信号（电压、电流、温度）

• 注入故障（开路、短路、信号偏移）

• 采集 BMS 的 CAN 报文及硬线响应

• 提供 COM/API 接口供 C# 调用

3.1 CANoe 配置要点

配置项	说明
DBC 文件	包含 BMS 通信的所有 CAN 信号及报文定义
Panel 面板	可选，用于手动调试，自动化时可隐藏
CAPL 测试模块	编写测试序列（Test Module），但主控逻辑交给 C# 更灵活
XML 测试配置文件	CANoe 的测试配置，包含模型路径、硬件映射
COM Server	启用 CANoe 的 COM 接口，供 C# 连接和控制

3.2 模型集成

• 车辆模型：用 Simulink 或 CAPL 实现，输出实时负载电流需求。

• 负载模型：根据电流需求与电池电压计算功率，反馈给 BMS 信号模拟。

• 两者均运行在 CANoe 的仿真节点中。

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四、C# 自动化执行框架

采用 C# 控制台应用程序或 Windows 服务，实现全自动测试流程。

4.1 C# 项目结构

BmsHilAutomation/
├── ExcelReader/          # 读取配置及用例（使用 EPPlus 或 ClosedXML）
├── CanoeController/      # 控制 CANoe 的 COM 接口
├── TestExecutor/         # 测试执行引擎（状态机/循环）
├── ResultChecker/        # 自动判定结果，支持容差及时序
├── Logger/               # 日志记录（文本、CSV、数据库）
├── ReportGenerator/      # 生成 HTML/Excel 报告
├── Program.cs            # 主入口
└── appsettings.json      # 运行时参数（如 Excel 路径、CANoe 配置路径）

4.2 关键功能实现

4.2.1 控制 CANoe

使用 CANoe 提供的 COM 接口（CANoe.Application）。示例代码片段：

using CANoe;

var canoe = new CANoe.Application();
canoe.Open(@"C:\HIL\BMS_HIL.cfg");
canoe.Measurement.Start();

// 设置系统变量（用于控制模型或故障注入）
canoe.Variable.GetVariable("SysVar::BMS_TestMode").Value = 1;

// 读取 CAN 信号
double soc = (double)canoe.Bus.CAN[1].GetSignal("BMS_SOC").Value;

// 停止测量
canoe.Measurement.Stop();

4.2.2 读取 Excel 配置

使用 EPPlus 或 ClosedXML 读取所有工作表，构建测试对象模型。

var package = new ExcelPackage(new FileInfo("TestConfig.xlsx"));
var testCasesSheet = package.Workbook.Worksheets["TestCases"];
foreach (var row in testCasesSheet.Rows.Skip(2))
{
    var testCase = new TestCase
    {
        Id = row.Cells[1].Text,
        PreCondition = GetPreCondition(row.Cells[4].Text),
        Trigger = GetTrigger(row.Cells[5].Text),
        Check = GetCheckItem(row.Cells[6].Text)
    };
    // ...
}

4.2.3 测试执行引擎（文字流程图）

[1] 读取 Excel 配置，加载 SystemConfig、TestCases、PreConditions 等
       ↓
[2] 初始化 CANoe COM 连接，启动测量
       ↓
[3] 对每个选中的测试用例（是否执行 = 是）循环执行：

      3.1 从 Excel 中读取当前用例的前置条件参数
            -> 通过 CANoe 系统变量或 VT System 设置
            -> 等待 BMS 稳定（检测心跳报文）
      3.2 读取触发条件（如阶跃电流值、故障注入类型）
            -> 应用触发（如设置负载模型电流、故障继电器闭合）
      3.3 启动计时，连续采集信号和 CAN 报文
      3.4 达到触发持续时间或条件后，停止采集
      3.5 调用结果判定模块：
            - 读取期望值（Excel 中的 CheckItems）
            - 对比实际采集值（容差、时间窗内有效）
            - 记录 PASS/FAIL 及详细偏差
      3.6 保存本次用例的日志（传感器显示 U 曲线、故障日志）
      3.7 若需要恢复台架，执行清理动作（如断开故障、复位模型）
       ↓
[4] 所有用例执行完毕，停止 CANoe 测量
       ↓
[5] 生成测试报告（包含每个用例的结果、关键波形截图、失败原因）
       ↓
[6] 可选：将结果上传至 CI 系统（Jenkins），并发送通知

4.2.4 结果判定模块

支持多种判断规则：

• 静态值比对：实际值在期望值 ± 容差内

• 时序检查：事件发生时间在预期窗口内（如故障上报 < 100ms）

• 变化率检查：每秒钟变化量不超过阈值

• CAN 报文 DLC/CRC 检查

• 多信号联合判定（例如继电器关闭且电流 < 0.5A）

所有判定规则均在 Excel 的 CheckItems 工作表中定义，C# 读取后动态解析。

4.3 日志与报告

• 传感器显示 U：在测试过程中，C# 通过 CANoe 采集所有模拟量和 CAN 信号，保存为 CSV 文件（每个用例一个文件），包含时间戳、电压、电流、温度、SOC、故障码等。

• 功能日志：记录每个步骤的开始/结束时间、触发动作、判定结果、异常信息。

• 测试报告 ：使用 EPPlus 生成带统计图表的 Excel 报告，或使用 Markdown/HTML 生成美观的网页报告。

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五、持续集成（CI）集成方式

• Jenkins 任务：拉取 Git 仓库中的 Excel 配置和 C# 源代码 → 自动编译 → 执行控制台程序 → 收集报告。

• 命令行启动 ：BmsHilAutomation.exe --config "TestConfig_v2.xlsx" --canoe-cfg "BMS_HIL.cfg"

• 失败通知：测试失败时，C# 程序返回非零退出码，Jenkins 捕获后发送邮件/钉钉，并附上失败用例的波形截图。

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六、方案优势总结

需求点	本方案实现
只用 HIL 台架，无 ASW	所有激励来自 CANoe 和 VT 板卡，BMS 作为黑盒
Excel 配置	用例、参数、判定条件均外置于 Excel，无需重新编译
C# 执行	强大的 COM 互操作、多线程、异常处理，易集成 CI
CANoe 平台	成熟的汽车总线仿真与硬件 I/O，支持复杂故障注入
自动化流程完整	前置→触发→采集→判定→日志→报告，全自动循环
内容充实	详细到代码示例、工作表结构、流程图，可直接落地