VCU-HIL 测试系统

1. 概述

VCU-HIL系统描述

VCU HIL系统用于电动汽车中VCU控制功能的测试。VCU HIL系统实时运行整车模型，并通过接口板卡连接VCU控制器，模拟VCU在不同工况下的工作环境，实现VCU控制算法验证和故障诊断测试。

VCU-HIL系统功能

• VCU控制算法验证

• 故障注入功能

• 实现自动化测试

• 人机交互界面操作方便、便捷

• 整车CAN网络测试

• 实现高速实时运算

• 整车精确建模

• 模块化搭建

2. 系统方案设计

系统搭建使用PXI系统技术，PXI系统由三个基本部分组

成——机箱、控制器、驾驶模拟器和其他板卡模块

• PXI机箱

• 控制器

• 驾驶模拟器

• 其他板卡模块

系统由硬件平台和软件平台组成

• 硬件部分以PXI设备为主，采用模块化的设计理念，方便后期的升级与维护。

• 软件部分采用通用化、平台化的设计理念，提供简单、开放的二次开发环境，灵活的设备配置方式，控制硬件、模型的详细执行参数。

3. 系统硬件

机柜系统设计

NI实时控制系统

能够仿真各种工况，可实现 VCU 控制器的功能测试;

具有故障注入功能，可实现对 VCU 控制器的故障诊断测试;

具有 CAN 通讯仿真功能，可实现 VCU 控制器的通讯测试;

可基于图形化操作软件，实现手动测试、自动测试、故障诊断测试等功能

驾驶模拟器：

• 主体配置包括模拟座舱、基座、方向盘、油门踏板、换挡器、显示器和计算机。

• 驾驶模拟舱用来人工模拟驾驶过程，驾驶舱内包括离合器踏板、油门踏板、制动踏板、换挡手柄等机构。驾驶模拟舱能够模拟方向盘回正力，制动、踏板设计逼近真实车辆；能够交互油门(0-100%)、制动(0-100%)、档位和方向盘 (±100%)信号，提供CAN总线通讯接口。

• 可产生大20Nm的峰值转向力矩，保持力矩大于15Nm；

• 配置高性能计算机: i7-9700K RTX2060super 16G 1TB SSD。

• 显示器（弧形投影显示方案）：玩家国度ROG XG49VQ 49英寸（1800R曲面） 32:9 144Hz显示器(驾驶模拟器场景显示)+三星 (SAMSUNG) 26.9英寸 16:9显示器（仿真管理及数据监测）。

4. 系统软件

上位机管理软件VeriStand

• 能够从 AMESim、Matlab/Simulink 等建模环境中快速导入控制算法和仿真模型；

• VeriStand支持将模型下载到 LabVIEW RT、 VxWorks

自动化测试软件TestStand

• 序列开发环境

整车环境仿真模型

• 整车环境仿真模型包含车辆纵向动力学模型、驾驶员模型、 虚拟控制器模型、IO模型等；

• 整车环境仿真模型基于MATLAB/Simulink开发，能实现模型 模块化、参数化设置；

• 支持二次开发，用户能够使用自定义模块替换原投标模型中 的标准模块；

• 满足新能源硬件在环测试系统实时性要求，整个仿真模型运行于实时系统；

• 车辆参数、环境参数突变时能够保持系统仿真稳定；

驾驶员模型

驾驶员模型实现手动和自动两种驾驶模式：

• 在手动驾驶模式下，通过监控界面设定加速踏板或制动踏板 的开度。

• 在自动驾驶模式下，可在监控界面设定目标车速或选择试验 工况，自动驾驶模块根据实际车速和目标车速的偏差实时调 整加速踏板和自动踏板的开度。

道路及环境模型

• 道路环境模型模拟海拔高度、环境温度、风速、空气密度和道路状态等，以满足不同环境下的仿真需要。 通过模拟不同的车辆运行工况，进行 VCU 在各工况下的功能测试。

虚拟控制器模型

• 除了整车控制器VCU，模拟其它所需控制器MCU的必要通讯信号和IO信号，以便和真实控制器VCU无缝连接、从而完成待测功能的验证。此外，还完成整车高压上电和下电过程控制、响应来自整车控制器的扭矩、转速请求等功能