概述

智能汽車時代，車內系統規模和復雜性日益增強，對EE架構、軟件開發、網絡通訊以及測試驗證的能力和需求不斷提高，汽車正逐漸向開放、軟件定義汽車的方向發展。為滿足復合型人才的需求，解決當前學生工程開發及實踐能力不足的問題，需要與汽車行業實際的應用進行適配。經緯恒潤以量產車型電子電氣開發經驗為基礎，推出與企業研發測試同步的面向教學科研的汽車電子電氣開發驗證實驗室，旨在從產業中來到教學中去，產教融合。

實驗室建設方案——以行業需求為導向提高教育競爭力

傳統的教學方式以基礎教育為導向，比如關注基礎理論教學，但缺少實踐。即使有實踐環節，也是以與企業工程實踐脫節的實訓為主。很難達學生所學即企業所需，但往往只有實驗設備但不掌握設計過程，不了解過程設計方法和流程，學生往往也是知其然而不知其所以然，也很難提高競爭力。

為了打破這種兩頭局面，經緯恒潤圍繞智能網聯汽車電子電氣控制系統開發驗證實驗室建設為目標，以行業需求為導向，按照汽車行業“V”模式，導入從EE架構設計到EE仿真測試驗證全鏈路流程，引入行業主流的開發工具與測試仿真設備。為教學科研建立完整的智能網聯實驗室，讓師生團隊掌握完成EE架構開發流程體系及驗證方法，支撐后續應用。

在行業視角下，整車電子電氣開發會涉及到以下關鍵技術和過程：

• 整車電子電氣（EE）開發

— EE架構設計

— 功能安全開發

— 信息安全開發

— 網絡架構開發

— …

• 軟件開發

— 基于AutoSar的基礎軟件開發

— 嵌入式代碼集成

— 算法開發

— 應用軟件開發

— …

• 硬件開發

— 硬件開發

— 硬件測試

• 軟件測試

— 代碼測試

— 性能測試

— 信息安全測試

— 合格性測試

— …

• 仿真測試

— 智能駕駛域仿真測試

— 動力新能源域仿真測試

— 智能網聯域仿真測試

— …

• 基于實車的整車電子電氣測試

— 單部件及整車網絡測試

— 整車功能測試

— 功能安全測試

— 信息安全測試

— …

圖1 整車電子電氣開發流程

實驗室建設方案——以整車廠量產車型開發過程為基礎，構建EE開發與測試全鏈路智能網聯實驗室

基于V模式的開發流程是汽車電子行業主流的開發模式，先進的開發模式保證了現代智能網聯汽車在電子電氣復雜度越來越高的情況下開發周期卻越來越短。

圖2 基于V模式的汽車電子電氣開發

EE開發及測試系統可以進行如圖所示的流程：

• EE架構設計是整車廠開發的核心，一代EE架構決定了圍繞這代架構軟件、產品以及仿真測試。EE架構先行，在整車開發初期需要對整車功能進行定義、功能實現方案的設計、網絡拓撲設計、通信系統設計、結合虛擬整車要實現的功能點進行定義劃分、開發ECU控制器功能規范以及ECU控制器網絡通信系統設計文件，指導下游ECU開發。
• 結合EE架構中定義的目標功能完成相關功能的功能安全開發、信息安全開發，輸出功能安全和信息安全設計需求規范，指導下游ECUs開發。
• 對相關軟硬件平臺進行選擇，根據功能架構、功能安全、信息安全開發定義內容對相關控制器進行底層驅動、中間件、應用層開發，控制算法可以基于相關開發工具開發，并與控制對象物理模型組成閉環系統進行聯合仿真(SIL)。
• 在開發的初期階段，快速地建立控制對象及控制器模型，并對整個控制系統進行多次的、離線的及在線的試驗來驗證控制系統軟硬件方案的可行性。這個過程我們稱之為原型控制器驗證。
• 開發過程中關鍵的一步是把原型控制器工具形成的代碼移植成高效的品代碼并轉移到控制器硬件上，形成最終的控制器產品。
• 在產品上車之前，采用真實的控制器，被控對象或者系統運行環境部分采用實際的物體，部分采用實時數字模型來模擬，進行整個系統的仿真測試，這個過程我們稱之為硬件在回路仿真(HIL)。
• 測試臺架測試是保證車輛滿足設計要求的關鍵，包括臺架網絡測試、功能測試、功能安全測試、信息安全測試。

從整車EE開發過程維度各個過程/擬建設實驗室的之間的關聯關系如下：

圖3 實驗室建設流程

配套課程方案

實驗室建成后，用于支撐教學及科研任務，具體可支撐教學課程規劃如下：

預期收益

• 人才培養

— 通過全鏈路的電子電氣開發驗證實驗室構建了與企業研發同步的研發測試平臺，做到所學即所用，與企業無縫銜接，提高就業競爭力。

— 通過建設實驗室，院校可以為學生提供更加真實的實踐環境。學生可以在該平臺上進行實驗、實踐和項目開發，更好地理解和掌握系統的原理、技術和應用。這種實踐機會可以提高學生的實際操作能力和解決問題的能力，增強學生的就業競爭力。

— 實驗室可以促進跨學科的交流和合作。系統涉及到多個學科領域，如計算機科學、電子工程、車輛工程等。通過建設這樣的平臺，院校可以促進不同學科之間的交叉融合，讓學生更好地理解和掌握跨學科的知識和技能。

— 實驗室還可以為院校的人才培養提供有力的支撐。通過這種平臺，院校可以開展更加深入、系統的人才培養活動，如課程設計、畢業設計、科研項目等。

• 學科建設平臺及科研平臺

— 建設實驗室平臺可以促進學科專業的建設和發展。整車電子電氣一直是近年來新能源汽車和智能網聯汽車的發展的重點及創新點，各個環節都具有很強的技術性和應用性。通過建設專門的實驗室平臺，院校可以更好地滿足學生對汽車開發，仿真測試系統學習和實踐的需求，促進該學科的發展和壯大。

— 實驗室平臺可以提高院校在新能源和智能網聯EE架構開發能力、汽車控制器開發及仿真的科研水平。通過建設實驗室平臺，院校可以吸引更多的科研人員和專家學者參與相關研究，開展前沿技術研究和應用推廣，提升自身的科研水平和競爭力。

— 實驗室平臺還可以促進院校與企業的合作和交流。通過這種平臺，院校可以與汽車制造企業、零部件供應商等相關企業進行更加緊密的合作，共同開展技術研發和應用推廣。同時也可以為院校帶來更多的科研項目和資金支持。