新能源汽车动力域：VCU HIL仿真测试

在这个注重环境保护、解决能源危机的时代，汽车产业成为了时代的关注焦点。在国家政策的扶持下，汽车产业不断的向着节能环保的方向转型推进。现如今，新能源汽车已经与我们的生活密不可分，依托新能源汽车所出现的配套产业也正不断出现与完善。三电系统作为新能源汽车的核心组件，对其控制器进行测试验证已经成为了新能源汽车开发流程中不可缺少的一环。

由于传统的实车测试技术存在测试周期长、测试时间滞后等缺点导致控制器开发周期延长，因此，为了解决快速开发的需求与控制器功能复杂化之间的矛盾，压缩整车控制器和电机控制器的研发周期和提高测试覆盖度，HIL仿真测试技术得到了行业内普遍的认可与关注。

为了配合新能源汽车的发展脚步，东信创智已经有了针对新能源三电控制器的相关测试服务，如针对电池管理系统的BMS HIL测试，针对电机控制器的MCU HIL，针对整车控制器的VCU HIL以及多种控制器联合HIL测试等。本文将首先介绍作为启程篇的VCU HIL，之后将陆续介绍其他新能源汽车三电系统控制器相关的HIL仿真测试方案，欢迎大家持续关注本系列文章。

VCU结构：

VCU是整个新能源汽车的关键电子控制元件，它采集驾驶员制动踏板信号、加速踏板开度信号、钥匙状态信号和挡位状态信息，结合车辆当前行驶状态，通过控制策略进行计算并作出判断，发出信号控制电池管理系统、电机控制器、空调控制器等控制器的行为，从而保证车辆正常运转。

VCU功能：

VCU负责协调控制各个模块，承担着能量管理、控制驱动车辆、保证车辆安全、判断故障信息以及接收传递信号等任务。因此，VCU具有的功能如下：

1. 上下电控制功能；
2. 力矩控制；
3. 电机、电池过载保护控制；
4. 制动能量回收控制；
5. 故障诊断；
6. 电动附件控制；
7. 整车网络管理；
8. 扩展开发功能。

VCU HIL仿真测试系统

VCU HIL硬件在环测试平台搭建

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。

VCU HIL方案

• 上位机与机柜通过以太网连接，在上位机中运行软件以维持测试的进行，具体流程为：使用DYNA4软件搭建被测对象的整车动力学模型，将模型编译下载到VT实时机中，之后通过试验管理软件CANoe控制整车模型在实时系统中的运行情况，也可通过自动化测试软件vTESTstudio搭建自动化测试条例，实现测试环节的自动化。
• 机柜通过 I/O 板卡将 VCU 采集的信号模拟输出给 VCU，并且采集 VCU 输出的信号，使 VCU 认为自身处于真实车辆的运行中，达到硬件在环仿真测试的效果。

测试平台软硬件分析

仿真测试环境整体使用VT产品进行搭建。硬件方面采用VT实时系统以及相关I/O板卡、总线通讯模块，集成在标准尺寸机柜中。与同类型其他测试设备相比，VT的硬件主要优点在于：高度集成化，板载信号调理模块可覆盖汽车行业对信号仿真和采集的要求，部分板卡具有板载故障注入功能，满足诊断测试需求；可与CANoe软件无缝衔接，可完全覆盖网络测试的需求，如交互层、网络管理和诊断协议等。

• 试验管理软件CANoe：可满足基于图形化的编程界面，可以方便的搭建监控和测试界面；通过与实时操作系统的互联，实现模型参数的显示、修改标定等各项功能；图形化的界面可以方便的搭建虚拟仪表；Test Setup模块支持自动化测试脚本执行。

• 自动化测试软件vTESTstudio：供强大的开发环境给ECU自动化测试；可以应用于产品的所有开发阶段：从模型测试到系统验证；多样的测试用例编辑器（测试表编辑器、测试图编辑器、状态图编辑器、编程编辑器）；测试序列的灵活参数化；由于模块化结构和各种结构选项（如库和文件夹），使测试工程维护简单；测试覆盖率高：通过参数化的测试用例设计，无需大量编程。

• 车辆动力学建模软件DYNA4：提供高精度的车辆动力学模型；该模型包括底盘系统、发动机模型、冷却系统、制动系统、传动系统、转向系统、电机及逆变器模型、电池模型、驾驶员模型及各种必要的电气系统；模块化组成，可以根据需求自行替换和编辑；可以在模型中设置参数，还可以通过图形用户界面快速简单地设置模型参数，便于模型参数化；众多模块是开放的，可以看到Simulink的最底层，方便进行二次开发；提供道路交通环境场景模型、各种环境感知传感器模型。

VCU HIL仿真测试可实现以下功能：

1. 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. 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. 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、换档操作、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. 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；
5. 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；
6. 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。

结语：

新能源汽车是车企发展的主流方向，HIL硬件仿真测试则是在保障汽车性能安全可靠的前提下，节约成本，并且能多次复现开发过程中所出现问题的最优测试方案。动力域HIL测试可实现整车动力性试验验证、整车经济性试验验证、整车高压安全试验验证及整车热管理试验验证，东信创智已拥有成熟的技术方案支持处理相关方面的业务。本篇文章仅作为开端向各位介绍新能源汽车三电领域的VCU HIL硬件在环仿真测试方案，如果想要了解更多相关内容，欢迎大家持续关注本系列文章。