凯云VCU HIL测试系统：深化整车闭环测试，构筑坚固质量防线

在瞬息万变的汽车技术领域，汽车制造商和供应商一直在不断创新，以提高安全性、性能和效率。车辆控制单元（VCU）是控制这些改进的关键元件之一。VCU 就像汽车的大脑一样，分析来自多个传感器和系统的信息，以调节动力传动系统、制动和转向等重要过程。

鉴于所涉及的巨大风险，VCU 测试和验证在保证现代汽车可靠性和安全性方面的重要性怎么强调都不为过。

一、什么是车辆控制单元VCU？

电子控制单元（ECU）通常称为车辆控制单元（VCU），是负责监控和管理众多车辆子系统的重要电子元件。VCU 收集来自汽车各处传感器的信息，包括制动压力传感器、发动机传感器和轮速传感器等。VCU 利用这些信息做出即时决策，以提高燃油经济性、安全性和车辆性能。

VCU测试和验证的意义

VCU 测试和验证是确保车辆安全有效运行的必要程序。强有力的测试和验证方法至关重要，原因如下：

• 确保安全。在汽车领域，安全是第一位的。VCU测试可确保电子稳定性控制（ESC）、牵引力控制 系统（TCS）和防抱死制动系统（ABS）等对安全至关重要的功能正常运行。验证结果表明，VCU 能够对潜在的危险做出反应，从而避免事故的发生，保护乘客和行人的安全。
• 法规符合性。负责汽车行业监管的机构对性能、安全和排放设定了很高的标准。车辆符合性测试和验证（VCU）可验证汽车是否符合这些法规，从而使生产商的产品获得所需的认证和批准。
• 可靠性和强度。现代汽车要经受严格的使用要求和恶劣的环境条件。VCU 测试可证明控制单元在严酷的温度、振动和电气干扰下的坚固性和可靠性，从而确保汽车在整个生命周期内性能稳定。
• 性能提升。VCU 测试对于优化车辆性能至关重要。制造商可以通过评估数据和运行模拟来优化动力输出、降低油耗和提高整体驾驶性能。

二、VCU测试可实现的功能

对于VCU HIL仿真测试，测试平台主要用于实现新能源汽车整车模型的实时运行，模拟VCU控制器的输入信号，采集控制器的输出信号，将各种类型信号与模型接口对应，实现控制器对实时模型的闭环控制，最终完成对控制器的功能测试和验证。主要实现的功能如下：

（1）模拟运行环境

能够提供整车运行时 VCU 需要的输入输出信号以及供电等，能够实时运行整车仿真模型来模拟整车运行环境。

（2）模拟整车通信网络

能够模拟整车 CAN 通信网络通讯，实现其他部分包括 BMS、MCU和辅助系统等 CAN 节点 CAN 报文收发功能，并能通过模拟的 CAN 网络向 VCU发送关键数据。

（3）验证功能和策略

能够实现对被测 VCU 的功能和策略的验证，主要包括对 VCU 上下电逻辑、换挡操作、加减速操作、最大车速以及加速时间等功能和策略的验证。

（4）不同工况测试

能够提供多种不同的工况仿真测试，比如 NEDC 循环工况、40Km/h匀速行驶工况等，验证 VCU 在这些工况下的速度响应是否与预期保持一致，并能估算续驶里程和能耗等相关参数；

能够模拟整车行驶中出现的故障，验证 VCU 对于不同故障的响应策略；

提供某些极限情况下的测试环境，完成某些实车测试时无法实现的实验。

三、VCU测试步骤

（1）组件测试：组件测试需要单独评估每个 VCU 子系统的性能。因此，制造商可以在将每个组件纳入整个系统之前，发现并解决其特有的问题。

（2）硬件在环测试（HIL）：HIL 测试将实际的 VCU 硬件元件与人工创建的车辆周围环境模拟相结合。这种方法可确保在受控环境下的安全性，同时评估 VCU 在各种运行环境下的性能。

（3）软件在环测试（SIL）：不使用实际硬件，SIL 测试验证 VCU 的软件性能。这种测试使用计算机模拟。在硬件集成阶段之前，该技术可实现软件的快速迭代和改进。目前，通过虚拟原型技术，可以提前半年开始软件在环测试。

（4）VIL（Vehicle-in-the-Loop）：作为VIL测试过程的一部分，VCU被集成到一辆真正的汽车中。这样就可以进行全面的实际测试，评估 VCU 在各种驾驶场景中的性能。

硬件在环测试是V模式开发流程中的重要环节，为开发初期的测试验证提供了条件，同时能够满足多种工况下的测试需求，总体上提升了开发工作的质量和效率，降低了开发过程中的成本和风险。

四、凯云VCU HIL测试系统

通过凯云ETest硬件在回路仿真平台，可以支撑用户探索并掌握VCU软硬件架构、控制策略、故障诊断等一系列关键技术，并进行整体状态闭环等一系列仿真试验，以保证VCU研制工作的顺利开展。

国产半实物仿真测试开发环境ETest技术优势：

1、具有完全自主知识产权

ETest是国内唯一一款将测试程序设计、测试用例设计、测试管理、实时仿真、界面设计、测试执行、打包发布等半实物仿真测试系统涉及的所有软件工作整合在一起的集成开发环境，且具有完全自主知识产权。

能够应对国外开发环境带来的功能限制、数据安全、恶意断供等风险，可实现装备测试系统的自主可控，避免后续遇到“卡脖子”问题。

2、支持敏捷开发模型

ETest专门为敏捷开发设计了运行框架和线程调度运行机制，使得用户在增加、修改软件功能时无需关注底层细节，只需专注于业务功能的设计。ETest的敏捷性能够很好地适应装备研制过程中的ICD、测试用例、测试流程、测试界面等变化，支持迭代开发。

3、易于扩展

ETest采用开源Lua、Python语言进行程序设计，可摆脱对国外商用开发环境的依赖；特别是Lua语言号称“胶水语言”，可以方便地调用C++、Python等语言下的工具库，实现多语言的融合，从而使得Etest具有非常强的扩展性。

4、开放性强

ETest具有很强开放性， 提供支持 C++、C#、Java、Python 等第三方语言使用的 SDK，从而实现：

➯在用户现有软件基础上扩展功能；

➯使用ETest平台研制的测试系统轻松接入到现有系统中；

➯有利于大型测试系统项目的分期实施、分包实施。

5、兼容性高

ETest对硬件驱动层的进一步抽象，形成满足POSIX标准的AD、DA、DI、DO、串口、CAN、1553B、1394B、ARINC429、ARINC664等驱动虚拟化层，解决测试资源仪器的互换问题，广泛兼容国内外众多硬件厂商的产品。

硬件在环仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的控制器连接，对被测控制器进行全方面的、系统的测试。从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HIL硬件在环仿真测试已经成为控制器开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高控制器的软件质量，降低汽车厂的风险。

凯云深耕半实物仿真测试十余年，专注于可控半实物仿真测试环境ETest系统产品的研发与推广，致力于为国内各行业提供具有国际领先水平、国产自主、通用性强、可靠性高、应用成本低的装备软件半实物仿真测试产品和技术。