图1  基于软件在环技术的TCU系统测试架构

基于虚拟TCU的系统测试技术可以在研发阶段的早期解决大部分甚至全部的代码故障，从而有效地降低研发成本、避免风险。

变速器作为汽车的重要部件之一，其性能的优劣直接决定着整车质量，而传动控制单元（TCU）又对变速器的质量有着至关重要的影响。

系统测试技术

传统的TCU开发流程是：工程师根据控制目标开发控制策略（控制模型），由控制模型生成控制代码（或者手工编写控制代码），控制代码导入TCU硬件，然后进行硬件在环测试或者直接进行样机试验。在传统的研发流程中，TCU应用软件的相关程序代码仅经过模块测试，就直接进行硬件测试，一旦出现问题，debug工作非常困难；若直接用于样机试验，还有造成事故的隐患。

随着IT技术的不断发展，TCU硬件性能正在快速提高，要求工程师实现更加复杂的功能与控制，因此，越来越复杂的控制软件应运而生。软件日趋复杂所带来的测试困难则是每个控制工程师都需要面对的难题。

如何有效地在研发阶段的早期解决大部分甚至全部的代码故障，成为降低研发成本、避免风险的迫切需求。基于虚拟TCU的系统测试技术正是可以满足这一需求的理想解决方案。

虚拟TCU由控制软件与虚拟的TCU硬件信息（包括基础软件和硬件参数等）组成，虚拟TCU与环境模型（被控对象模型）相结合，进行闭环仿是完善TCU研发流程、降低研发成本以及避免风险的有效手段。

图2  梅赛德斯－奔驰双离合变速器

系统测试方案概述

对于控制器研发来说，只进行模块测试是不能确保控制性能的。同样，每个软件模块能够正确运行是不能保证系统正确运行的。观察控制软件在整个系统中的表现，才是确保最终产品性能的有效手段。

通常，我们把集成了控制软件的虚拟TCU与环境模型相结合进行闭环仿真的过程称作“软件在环（SiL）”。德国QTronic公司开发的Silver软件是进行软件在环仿真测试的集成平台。在Silver平台上，我们可以集成控制软件、TCU硬件信息、环境模型以及TestWeaver智能测试平台。基于软件在环技术的虚拟TCU系统测试架构如图1所示。

智能测试平台

在传统的测试方法中，工程师使用手工的方式编写脚本程序，生成测试用例，这种工作方式的弊端是：仅能测试经典工况，且劳动强度大。如何快速测试大量工况，并对仿真结果做出有效的判断与分析，是工程师面临的又一挑战。

QTronic公司的TestWeaver智能测试平台为满足工程师的这一需求提供了解决方案。TestWeaver应用智能测试算法，能够根据设定条件自动生成测试用例，并对测试结果进行评估。测试过程无需人工监测，工程师完全可以在下班前启动智能测试，并在上班后检查测试结果。智能测试算法会自动探索可能破坏系统的工况，在满足测试需求的基础上，提高测试效率。

虚拟传动系统

系统测试离不开环境模型（被控对象模型）。精确的物理模型是完成系统测试的先决条件。基于国际领先的建模语言Modelica的多学科领域SimulaitonX仿真软件是创建虚拟传动系统模型的便捷工具。SimulationX软件内置了功能强大的传动系统模型库，方便用户快速地创建各种类型的变速器模型（AT、DCT和AMT等）用于系统测试工作。基于虚拟传动系统，工程师可以方便地对变速器作动器、同步器、机电系统、换挡品质、扭振特性和整车驱动性能及燃油经济性进行评估和分析。

系统测试的优势

基于以上技术的系统测试可使工程师从以下两方面受益：

（1）不受硬件在环测试的约束（例如，无法暂停以便对软件进行debug工作；为了满足实时要求，必须使用简化的物理模型；受到硬件方面的限制等），工程师可以在同一台电脑上完成所有的测试工作。

（2）可以使用变步长的求解器，使测试（相对实时）更加迅速，以加速研发流程。

系统测试的应用案例

以在梅赛德斯－奔驰双离合变速器（见图2）的应用为例：

（1）利用基于Silver的智能测试平台Test Weaver进行控制软件的系统测试；

（2）软件的每个新版本发布时：在多台PC上24 h并行测试；

（3）生成并分析了数千种换挡情况，CTC++进行代码覆盖分析并用 TestWeaver生成分析报告。