新能源汽車整車控制器（VCU） 的硬體在環（HiL）仿真測試系統，目的是對新能源汽車 VCU 進行全面深入的功能測試、故障 測試及極限工況測試，并輔助工程師對測試結果分析驗證、故障再現，提高測試驗證及分析的 手段。
總體方案
該測試系統采用成熟可靠的硬體在環測試架構，基于業内著名的 NI PXI 開放式的硬體平台，采用專業的實驗管理軟體，基于 MATLAB/Simulink 開發的實時仿真模型，針對新能源汽車控制系統，完全滿足控制器的 HiL 測 試要求，而且可以根據客戶的測試需求進行最優化的系統定制。
HiL 測試系統整體架構如下圖所示，主要包含三層内容，第一層次為 HiL 測試系統軟硬體 架構，主要包括 HiL 測試系統的硬體裝置、實驗管理軟體、被測控制器等；第二層次為 HiL 測 試系統開發，在第一層次軟硬體架構的基礎上進行被測對象仿真模型開發、實時I/O接口比對、 硬線信号比對及實驗定義等；第三層次為 HiL 測試，主要指在第一、二層次的基礎上進行 HiL 測試，主要包括測試序列開發、激勵生成加載、模型參數調試、故障模拟實作及測試分析與評估等。
系統架構
VCU HiL 測試系統主要包括：上位機（PC）、PXI 機箱、實時處理器、資料采集闆卡、CAN 通訊闆卡、DIO 闆卡、電阻模拟闆卡、低壓可程式設計電源等，系統原理如下圖所示：
VCU HiL 測試系統中上位機電腦安裝 Veristand、Teststand 軟體用于測試過程管理和測 試序列編輯，通過以太網與 PXI 機箱中的實時處理器進行連接配接，實時處理器中運作實時系統 （Real Time）并安裝 Veristand 終端引擎，通過與上位機資料傳輸，将仿真模型部署到實時 系統中并控制運作狀态；PXI 機箱中配置有多種類型的闆卡，為系統提供不同類型的信号模 拟和采集功能，通過 PXI 總線與實時處理器進行資料傳輸。
VCU HiL 測試系統主要功能包括：
▪ 模拟 VCU 所有硬線輸入信号，包括 AI、DI、PWM IN、電阻等輸入信号；
▪ 采集 VCU 所有硬線輸出信号，包括 DO、AO、PWM OUT 等輸出信号；
▪ 模拟 VCU CAN 總線接收信号和接收 CAN 總線發送信号；
▪ 通過整車實時仿真模型及 I/O 接口實作 VCU 的閉環測試驗證；
▪ 通過軟/硬體實作 VCU 相關電氣故障模拟，包括對地短路、對電源短路、開路等；
▪ 通過可程式設計直流電源模拟 VCU 的供電電源；
▪ 通過編輯測試序列，實作自動化測試，自動生成測試報告；
▪ 通過上位機人機互動界面可實時監控試驗資料及線上修改仿真模型參數；
▪ 支援 VCU 所有 I/O 端口測試驗證
支援 VCU CAN 通訊功能測試驗證；
▪ 支援 VCU 整車控制政策全功能驗證；
鑰匙、踏闆、擋位信号處理邏輯驗證
上下電控制邏輯驗證
加減速控制邏輯驗證
扭矩協調邏輯驗證
能量回收邏輯驗證
充電相關邏輯驗證
繼電器控制邏輯驗證
續駛裡程估算邏輯驗證
……
▪ 支援 VCU 故障診斷功能測試驗證；
▪ 支援 VCU 極限工況下控制功能測試驗證；
▪ 支援 VCU 回歸測試； ▪ 支援 VCU 耐久測試；
▪ 支援 NEDC 等典型标準工況測試及自定義工況測試；
▪ 支援與其他裝置聯合實作三電聯合調試；
▪ 支援使用者進行仿真模型的二次開發及參數配置，實作其他類似控制器的 HiL 測試。
系統組成
VCU HiL 測試系統主要由以下三部分組成：
硬體平台：VCU HiL 測試系統采用分布式設計模式，上位機作為整個系統的控制核心，主要負責軟硬體配置和流程管理；下位機以 PXI 機箱、實時處理器及 I/O 闆卡為核心，主要負責序列執行與裝置調用。系統硬體平台由PXI 機箱、實時處理器、I/O 闆卡、通訊闆卡、電源管理子產品、故障注入闆卡、低壓可程式設計電源、信号調理子產品、機櫃及上位機電腦等組成。
軟體平台 軟體平台包括實驗管理軟體和自動化測試軟體，實作試驗管理、故障注入、測試用例編輯 及自動化測試等功能。
模型：仿真模型為 HiL 系統提供完整的虛拟環境，與被測 ECU 相應的 I/O 信号和 CAN 信号通 過硬體闆卡進行比對，實作控制對象仿真模型與控制器輸入輸出信号之間的無縫連接配接，進而形 成閉環測試環境。
VCU HiL 測試系統仿真模型為純電動車整車仿真模型，包含車輛縱向動力學模型、駕駛員模型、電機模型、動力電池模型、主減速器模型、虛拟控制器模型、I/O 模型、道路及環境模型等。
VCU-HIL課程體系：
第一課 VCU HiL測試基礎
1.電動汽車結構與原理
2.整車CAN總線網絡
3.電控開發流程
4.認識HIL測試
第二課 HIL測試硬體平台
1.HIL硬體平台概述
2.核心部件——PXI硬體
3.其它輔助裝置
4.HIL測試裝置實物介紹
第三課 HIL測試軟體平台
1.HIL軟體平台概述
2.VeriStand試驗管理軟體
3.TestStand自動化測試軟體
4.軟體操作示範（配合實驗指導書示範）
第四課 HIL測試流程及方法
1.測試準備
2.搭建測試環境
3.設計測試用例
4.測試執行
5.測試總結（報告概覽、結果分析）
第五課 VCU功能開發與HIL測試
1.VCU功能分析
2.VCU系統架構
3.VCU HIL測試系統需求
4.VCU HIL功能測試
第六課 揭秘VCU HIL仿真模型
1.駕駛員模型
2.整車動力學模型
3.電池模型
4.電機模型
5.整車控制器模型
6.I/O接口模型
7.HIL模型系統配置
第七課 項目案例-整車上下電HIL測試
1.測試準備
2.設計測試用例
3.執行測試
4.測試總結
第八課 項目案例-車輛加減速HIL測試
1.測試準備
2.設計測試用例
3.執行測試
4.測試總結