在瞬息萬變的汽車技術(shù)領(lǐng)域，汽車制造商和供應(yīng)商一直在不斷創(chuàng)新，以提高安全性、性能和效率。車輛控制單元（VCU）是控制這些改進(jìn)的關(guān)鍵元件之一。VCU 就像汽車的大腦一樣，分析來自多個(gè)傳感器和系統(tǒng)的信息，以調(diào)節(jié)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向等重要過程。

鑒于所涉及的巨大風(fēng)險(xiǎn)，VCU 測(cè)試和驗(yàn)證在保證現(xiàn)代汽車可靠性和安全性方面的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過。

一、什么是車輛控制單元VCU？

電子控制單元（ECU）通常稱為車輛控制單元（VCU），是負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理眾多車輛子系統(tǒng)的重要電子元件。VCU 收集來自汽車各處傳感器的信息，包括制動(dòng)壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器和輪速傳感器等。VCU 利用這些信息做出即時(shí)決策，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性和車輛性能。

VCU測(cè)試和驗(yàn)證的意義

VCU 測(cè)試和驗(yàn)證是確保車輛安全有效運(yùn)行的必要程序。強(qiáng)有力的測(cè)試和驗(yàn)證方法至關(guān)重要，原因如下：

• 確保安全。在汽車領(lǐng)域，安全是第一位的。VCU測(cè)試可確保電子穩(wěn)定性控制（ESC）、牽引力控制 系統(tǒng)（TCS）和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）等對(duì)安全至關(guān)重要的功能正常運(yùn)行。驗(yàn)證結(jié)果表明，VCU 能夠?qū)撛诘奈ｋU(xiǎn)做出反應(yīng)，從而避免事故的發(fā)生，保護(hù)乘客和行人的安全。
• 法規(guī)符合性。負(fù)責(zé)汽車行業(yè)監(jiān)管的機(jī)構(gòu)對(duì)性能、安全和排放設(shè)定了很高的標(biāo)準(zhǔn)。車輛符合性測(cè)試和驗(yàn)證（VCU）可驗(yàn)證汽車是否符合這些法規(guī)，從而使生產(chǎn)商的產(chǎn)品獲得所需的認(rèn)證和批準(zhǔn)。
• 可靠性和強(qiáng)度?，F(xiàn)代汽車要經(jīng)受嚴(yán)格的使用要求和惡劣的環(huán)境條件。VCU 測(cè)試可證明控制單元在嚴(yán)酷的溫度、振動(dòng)和電氣干擾下的堅(jiān)固性和可靠性，從而確保汽車在整個(gè)生命周期內(nèi)性能穩(wěn)定。
• 性能提升。VCU 測(cè)試對(duì)于優(yōu)化車輛性能至關(guān)重要。制造商可以通過評(píng)估數(shù)據(jù)和運(yùn)行模擬來優(yōu)化動(dòng)力輸出、降低油耗和提高整體駕駛性能。

二、VCU測(cè)試可實(shí)現(xiàn)的功能

對(duì)于VCU HIL仿真測(cè)試，測(cè)試平臺(tái)主要用于實(shí)現(xiàn)新能源汽車整車模型的實(shí)時(shí)運(yùn)行，模擬VCU控制器的輸入信號(hào)，采集控制器的輸出信號(hào)，將各種類型信號(hào)與模型接口對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)實(shí)時(shí)模型的閉環(huán)控制，最終完成對(duì)控制器的功能測(cè)試和驗(yàn)證。主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

（1）模擬運(yùn)行環(huán)境

能夠提供整車運(yùn)行時(shí) VCU 需要的輸入輸出信號(hào)以及供電等，能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行整車仿真模型來模擬整車運(yùn)行環(huán)境。

（2）模擬整車通信網(wǎng)絡(luò)

能夠模擬整車 CAN 通信網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)其他部分包括 BMS、MCU和輔助系統(tǒng)等 CAN 節(jié)點(diǎn) CAN 報(bào)文收發(fā)功能，并能通過模擬的 CAN 網(wǎng)絡(luò)向 VCU發(fā)送關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（3）驗(yàn)證功能和策略

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè) VCU 的功能和策略的驗(yàn)證，主要包括對(duì) VCU 上下電邏輯、換擋操作、加減速操作、最大車速以及加速時(shí)間等功能和策略的驗(yàn)證。

（4）不同工況測(cè)試

能夠提供多種不同的工況仿真測(cè)試，比如 NEDC 循環(huán)工況、40Km/h勻速行駛工況等，驗(yàn)證 VCU 在這些工況下的速度響應(yīng)是否與預(yù)期保持一致，并能估算續(xù)駛里程和能耗等相關(guān)參數(shù)；

能夠模擬整車行駛中出現(xiàn)的故障，驗(yàn)證 VCU 對(duì)于不同故障的響應(yīng)策略；

提供某些極限情況下的測(cè)試環(huán)境，完成某些實(shí)車測(cè)試時(shí)無法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。

三、VCU測(cè)試步驟

（1）組件測(cè)試：組件測(cè)試需要單獨(dú)評(píng)估每個(gè) VCU 子系統(tǒng)的性能。因此，制造商可以在將每個(gè)組件納入整個(gè)系統(tǒng)之前，發(fā)現(xiàn)并解決其特有的問題。

（2）硬件在環(huán)測(cè)試（HIL）：HIL 測(cè)試將實(shí)際的 VCU 硬件元件與人工創(chuàng)建的車輛周圍環(huán)境模擬相結(jié)合。這種方法可確保在受控環(huán)境下的安全性，同時(shí)評(píng)估 VCU 在各種運(yùn)行環(huán)境下的性能。

（3）軟件在環(huán)測(cè)試（SIL）：不使用實(shí)際硬件，SIL 測(cè)試驗(yàn)證 VCU 的軟件性能。這種測(cè)試使用計(jì)算機(jī)模擬。在硬件集成階段之前，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件的快速迭代和改進(jìn)。目前，通過虛擬原型技術(shù)，可以提前半年開始軟件在環(huán)測(cè)試。

（4）VIL（Vehicle-in-the-Loop）：作為VIL測(cè)試過程的一部分，VCU被集成到一輛真正的汽車中。這樣就可以進(jìn)行全面的實(shí)際測(cè)試，評(píng)估 VCU 在各種駕駛場(chǎng)景中的性能。

硬件在環(huán)測(cè)試是V模式開發(fā)流程中的重要環(huán)節(jié)，為開發(fā)初期的測(cè)試驗(yàn)證提供了條件，同時(shí)能夠滿足多種工況下的測(cè)試需求，總體上提升了開發(fā)工作的質(zhì)量和效率，降低了開發(fā)過程中的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

四、凱云VCU HIL測(cè)試系統(tǒng)

通過凱云ETest硬件在回路仿真平臺(tái)，可以支撐用戶探索并掌握VCU軟硬件架構(gòu)、控制策略、故障診斷等一系列關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行整體狀態(tài)閉環(huán)等一系列仿真試驗(yàn)，以保證VCU研制工作的順利開展。

國(guó)產(chǎn)半實(shí)物仿真測(cè)試開發(fā)環(huán)境ETest技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

ETest是國(guó)內(nèi)唯一一款將測(cè)試程序設(shè)計(jì)、測(cè)試用例設(shè)計(jì)、測(cè)試管理、實(shí)時(shí)仿真、界面設(shè)計(jì)、測(cè)試執(zhí)行、打包發(fā)布等半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)涉及的所有軟件工作整合在一起的集成開發(fā)環(huán)境，且具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

能夠應(yīng)對(duì)國(guó)外開發(fā)環(huán)境帶來的功能限制、數(shù)據(jù)安全、惡意斷供等風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)現(xiàn)裝備測(cè)試系統(tǒng)的自主可控，避免后續(xù)遇到“卡脖子”問題。

2、支持敏捷開發(fā)模型

ETest專門為敏捷開發(fā)設(shè)計(jì)了運(yùn)行框架和線程調(diào)度運(yùn)行機(jī)制，使得用戶在增加、修改軟件功能時(shí)無需關(guān)注底層細(xì)節(jié)，只需專注于業(yè)務(wù)功能的設(shè)計(jì)。ETest的敏捷性能夠很好地適應(yīng)裝備研制過程中的ICD、測(cè)試用例、測(cè)試流程、測(cè)試界面等變化，支持迭代開發(fā)。

3、易于擴(kuò)展

ETest采用開源Lua、Python語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，可擺脫對(duì)國(guó)外商用開發(fā)環(huán)境的依賴；特別是Lua語言號(hào)稱“膠水語言”，可以方便地調(diào)用C++、Python等語言下的工具庫，實(shí)現(xiàn)多語言的融合，從而使得Etest具有非常強(qiáng)的擴(kuò)展性。

4、開放性強(qiáng)

ETest具有很強(qiáng)開放性， 提供支持 C++、C#、Java、Python 等第三方語言使用的 SDK，從而實(shí)現(xiàn)：

?在用戶現(xiàn)有軟件基礎(chǔ)上擴(kuò)展功能；

?使用ETest平臺(tái)研制的測(cè)試系統(tǒng)輕松接入到現(xiàn)有系統(tǒng)中；

?有利于大型測(cè)試系統(tǒng)項(xiàng)目的分期實(shí)施、分包實(shí)施。

5、兼容性高

ETest對(duì)硬件驅(qū)動(dòng)層的進(jìn)一步抽象，形成滿足POSIX標(biāo)準(zhǔn)的AD、DA、DI、DO、串口、CAN、1553B、1394B、ARINC429、ARINC664等驅(qū)動(dòng)虛擬化層，解決測(cè)試資源儀器的互換問題，廣泛兼容國(guó)內(nèi)外眾多硬件廠商的產(chǎn)品。

硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)是以實(shí)時(shí)處理器運(yùn)行仿真模型來模擬受控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，通過I/O接口與被測(cè)的控制器連接，對(duì)被測(cè)控制器進(jìn)行全方面的、系統(tǒng)的測(cè)試。從安全性、可行性和合理的成本上考慮，HIL硬件在環(huán)仿真測(cè)試已經(jīng)成為控制器開發(fā)流程中非常重要的一環(huán)，減少了實(shí)車路試的次數(shù)，縮短開發(fā)時(shí)間和降低成本的同時(shí)提高控制器的軟件質(zhì)量，降低汽車廠的風(fēng)險(xiǎn)。

凱云深耕半實(shí)物仿真測(cè)試十余年，專注于可控半實(shí)物仿真測(cè)試環(huán)境ETest系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)與推廣，致力于為國(guó)內(nèi)各行業(yè)提供具有國(guó)際領(lǐng)先水平、國(guó)產(chǎn)自主、通用性強(qiáng)、可靠性高、應(yīng)用成本低的裝備軟件半實(shí)物仿真測(cè)試產(chǎn)品和技術(shù)。