Virtual ECUs in the context of Functional Safety.pdf

在现代汽车行业中，电控单元（ECU）的软件开发和测试面临诸多挑战。随着功能安全标准ISO 26262的实施，确保系统安全性的需求不断增加，同时软件复杂度也在持续升高。为了应对这些挑战，虚拟ECUs（Virtual ECUs）作为一种创新的解决方案应运而生，如QTronic Silver提供的服务。 虚拟ECU是通过软件在计算机上模拟真实ECU的行为，从而实现对ECU软件的早期验证和测试。QTronic Silver允许开发者在PC上运行ECU代码，无需等待硬件的可用性，极大地加快了开发进程。虚拟ECU的应用软件由C代码构成，底层软件则通过仿真来实现，包括I/O、CAN通信、RTOS和非易失性存储（NVM）等功能。这种虚拟化技术使得开发人员能够在不同的开发阶段进行测试，从模块测试到系统测试，大大减少了对昂贵的硬件测试设备的依赖。 在功能安全方面，虚拟ECUs提供了强大的支持。例如，在新能源控制器的开发中，需要对车辆控制单元（VCU）、电机控制单元（MCU）、电池管理系统（BMS）和电池管理单元（BMU）进行软硬件的认证。虚拟ECUs可以用于测试各种安全功能，如电池温度监控、扭矩监控等，以及底层安全环境如端到端通信、看门狗、操作系统和运行时环境（RTE）。软件开发流程中，安全软件（基于功能安全系统设计）和原功能软件（QM软件）需协同工作，并通过功能安全相关的测试流程，如基于需求的测试、故障测试和代码覆盖率检查。 QTronic Silver平台提供了一套完整的测试自动化解决方案，包括模型调试、C代码生成（例如从Simulink或Ascet模型自动生成）、配置参数（dbc, par, dcm）管理和测试自动化。此外，它还支持多模型集成，如MATLAB/Simulink和Modelica，以及虚拟CAN调度软件，模拟传感器和I/O，以实现更真实的系统测试。 在具体的应用案例中，如电机控制器的测试，QTronic Silver能够实现对控制芯片（QM）、安全芯片（ASIL-C）以及逆变器、电机模型的仿真。这包括电流扭矩估算和保护机制，以及基于AUTOSAR架构的软件集成测试。自动化测试工具可以进行代码覆盖率验证，确保软件满足不同安全完整性等级（ASIL A、B、C、D）的要求。 虚拟ECUs在功能安全领域的应用显著提升了软件开发和测试的效率，降低了成本，同时确保了更高的安全性。通过QTronic Silver这样的工具，开发者能够实现更早的故障检测，更快的产品上市时间，以及更全面的系统验证。虚拟ECUs和相应的自动化测试框架正在成为汽车行业功能安全不可或缺的一部分。