易特驰郑心航：整车虚拟化将重新定义汽车软件开发模式

“虚拟化整车的最大价值就在于能够极大地压缩时间成本。”

2023年3月14-16日，在2023第四届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日。易特驰中国首席技术官郑心航表示，虚拟整车平台既可以由模型设计工程公司提供，也可以由整车厂基于收集的数据进行整合并逐步迭代，比如整车厂可以基于来自不同供应商的数据整合出一套整车虚拟化平台，未来，虚拟整车平台的开发过程可能涉及上百个不同的电子控制单元及对应版本，每月甚至每周都会经历几十个版本的迭代。

郑心航特别提到，IT基础设施（包括持续部署、测试及虚拟化自动测试的框架）会是虚拟整车平台的重点建设内容。

 易特驰中国首席技术官郑心航

以下是演讲内容整理：

行业内的很多同仁对于虚拟化的概念并不陌生。但是，在软件定义汽车的大趋势之下，整车虚拟化可以对整车的软件开发产生极大影响。今天，我主要想通过回答以下四个问题的方式，为大家阐释易特驰对整车虚拟化的定义：第一，什么是虚拟化？第二，现在是否是将整车虚拟化技术引入汽车行业的合适时机？第三，整车虚拟化能带来哪些优势？第四，分享一下易特驰在整车虚拟化方面的业务实践。

什么是虚拟化？

我相信在座的各位行业专家大部分都有软件开发的背景，我想就软件开发本身的实践提一个问题：大家想一想，航空航天业的软件开发和移动手机业的应用开发有什么相似点？

在易特驰看来，虽然这两个行业在开发过程中有极大的不同，但它们都致力于减少对硬件测试资源的依赖。先说手机行业，虽然手机现在是一种家用消费品，但每一款手机应用的开发人员都会面临数十种机型，需要针对其制定不同操作配置和软件平台。在开发过程中，不可能针对每一类不同的机型都做一次配置，这就是为什么目前手机软件开发被高度集中在两个主流开发平台——安卓和苹果上。

再回到航空行业，我们知道航空行业的软件开发过程以高成本和高周期而著称。

以C919为例，我请大家猜一下，C919在进入商业试运行之前的总共累计测试飞行时长是多少？根据3月份新华社的报道，是累计测试飞行100小时。从汽车行业的视角来看，这个数字少得不可思议。商业飞机测试飞行100小时并不是中国的特例，就算是美国行业内领先的企业波音，在从新机型设计到交付过程，到最终量产进入商业运行，实际飞行测试的小时数也是100-200小时之间。

那么，这些航空公司是如何做到确保飞机上天的可靠性和安全性的呢？实际上，波音公司的实验室能够在5周之内进行密集的虚拟化测试，达到总计45年的飞行测试有效时长。正是通过大量应用虚拟化技术，即使像波音777这样拥有超过300万个零部件、7000个研发人员以及数百个并行研发小组的项目，在开发过程中也能通过虚拟化减少对硬件测试飞行的依赖程度。

说完航空业，回到汽车行业。虚拟化在传统汽车的深嵌入式软件开发和仿真中已有运用，在这一过程中可以将控制软件分为两类：一是基于传统硬件进行实际开发；另一类就可以通过虚拟仿真技术加快研发速度。

我来举一个简单的例子。在ABS汽车防抱死系统出现前，司机必须使用点刹的方式控制车辆、避免打滑。但是，随着防抱死系统的逐步引入，这种情况发生了变化。防抱死系统是汽车行业内引入的一种自动控制系统软件，可以由一套控制软件发出高频次的点刹指令，控制刹车片、轮胎以及地面之间的相互作用力，提升整体车辆在紧急情况下的操控性能，避免车辆失控。

该例子其实体现了两种车辆控制的软件架构：一是被控制对象，也就是轮胎、刹车片和液压助力系统；另外是汽车控制系统。那么虚拟化是如何在开发过程中发挥作用的呢？传统的软件开发需要基于实际硬件进行，在整车量产之前，由专业工程师在不同路况下通过大量测试找到最优参数，比如，通过测试确定防抱死系统需要通过多高的频率发出点刹指令。

将虚拟化引入汽车软件开发，就是通过虚拟化仿真，在实验室和模拟计算机的环境下达到实测的相同效果。其原理就在于通过数学仿真工具，依托于各类数据建模，模拟组件在物理世界中可能产生的实际物理参数，比如说轮胎和地面的摩擦系数，刹车片和液压系统之间的传导力矩。

现在是将整车虚拟化技术引入汽车行业的合适时机吗？

那么，在软件定义汽车的趋势下，仿真和虚拟化会受到哪些影响？从博世和易特驰的角度看，我们认为车内核心控制软件的开发和测试将进一步走向融合。传统开发方式不同零部件商自行独立测试，比如刹车供货企业会在自己的实验室或独立测试环境内，针对刹车控制软件进行隔离测试。但随着电子电气架构的发展，未来的电子控制软件将走向融合。例如，现在整车的热控制系统既要负责车内驾乘区域的舒适性，并根据电动车的驾控操作情况控制电池处于最佳温度区域，多功能兼顾必然对仿真测试提出更高要求，“融合”就是其中的关键词。

这也对整车厂提出了更高要求，主要体现在以下三方面。

首先，在ECU开发过程中必须具备采用合适工具，能够从建模环节开始，自动化、高效精确地定义ECU控制软件的逻辑和参数；其次，需要整车厂与零部件供应商对被控制备件（如刹车片、传动系统或电池）进行精确地仿真和模拟，并依托一系列工具和控制软件进行整合；最后是高度的整合需求，在智能化的趋势下，整车ECU的数量会更加庞大，这就需要将来自不同零部件供应商和仿真部件供应商的软件组件高效地整合在一起，搭建整车的高精度虚拟仿真平台。

整车虚拟化可以给汽车行业带来哪些实际益处？

试想整车虚拟化可以给整车厂带来的实际益处：一，可以极大幅度地降低整车的开发成本，在开发过程中减少对硬件的依赖；二，可以缩短开发周期。随着高精度虚拟仿真平台被投入应用，ECU控制器一旦出现新版本，就可以自动导入整车厂提供的高精度虚拟整车平台，在虚拟环境下完成开发测试，而无需进行物理整车测试，这可以极大地压缩生产周期。

第三，根据易特驰在行业中的实际项目经验，整车虚拟化也可以极大程度地降低跨部门协作难度，打破部门协作壁垒。在开发过程中，越接近整车量产，越容易发现事先难以发现的高等级整车缺陷，这时往往容易发生各部门之间的扯皮和推诿。在这时，虚拟化整车概念就可以起到一定作用，因为任何一个研发事业部在开发新功能的过程中，都会将新生成的虚拟ECU部署到高精度虚拟仿真平台上进行相关的仿真测试，这样就可以厘清不同部门的分工，减少职责的相互推诿。

基于此，我们进一步发现，虚拟整车平台不仅可以打破研发部门之间的壁垒；还可以邀请整个软件供应链上的供应商加入虚拟整车的开发中，共建生态圈。这也是传统整车开发过程中企业经常碰到的痛点：零部件企业希望尽早、更频繁地进行测试，而不是依托云模型，等到接近量产后才能进行整车集成测试，这也是易特驰依托虚拟整车平台，打造未来开发生态系统的整体价值愿景。

易特驰在整车虚拟化方面的业务实践

刚才介绍了易特驰对这个行业趋势，尤其是整车虚拟化上的理解以及我们对于它所带来的行业价值。下面我们也非常高兴介绍一下易特驰在整车虚拟化过程中的一些实际实践。刚才已经提到了，虚拟化整车的最大价值能够极大压缩时间成本，核心的理念就是将传统的云模式和IT软件开发行业当中持续部署和持续集成概念做一个有机融合。站在开发的者角度主要有三种循环。

站在开发的者角度看，易特驰高精度整车虚拟仿真平台在具体应用中主要会经历三种数据循环：

第一种循环主要面向零部件供应商，零部件企业可以在开发前期导入高精度整车虚拟仿真平台，将所研发组件的具体参数输入平台，将虚拟化组件动态、实时地部署到平台上，进行自动化的测试、验证与更新，达到质量标准之后就可以实时提交给主机厂进行测试。第二种循环面向主机厂，高精度整车虚拟仿真平台可以将来自不同供应商的虚拟化零部件、ECU控制器进行整合、验证和标定。第三种循环对进入量产的车辆进行“影子标定”，主机厂可以利用这些量产数据对自动驾驶等功能进行训练、实现迭代与升级。

虚拟整车平台最大的挑战是什么？

目前，许多整车厂的未来目标是像航天航空业一样，在整车虚拟化的过程中消除绝大部分依赖硬件的测试，其中的挑战不言而喻。

那么，虚拟整车平台和物理硬件测试的最核心差异是什么？那就是必须保证虚拟整车的精度。必须保证在虚拟仿真环境下所产生的测试结果，同实际物理世界整车硬件测试的偏差较小，这样才能节省测试成本、提高测试效率。

然而，在过去几年内车联网甚至车路协同的开发过程中，各个整车厂积累了大量数据，但这些数据基本处于闲置状态，并没有被很好地利用起来，帮助企业提升整车开发过程中的测试效率和仿真精度。对此，易特驰提出了“联合标定”的概念。

这一概念的核心理念在于，以一对一的形式，将物理世界中的测试场景和测试用例和虚拟环境中的测试场景和测试用例进行对应。

第一步，在建设过程中仍采用传统的整车测试标定过程，第一阶段的主要测试对象是ECU软件，可以由传统测试标定工程师连接实际物理硬件，如刹车底盘或车内空调，在测试过程中通过各类标定参数调优，找到经过优化且实际对应整车物理特性的控制器软件版本。

第一步结束后，可将相关控制器的软件迁移到虚拟环境下，进入第二步，也就是使用对等的测试用例。但在第二个循环中，被测系统变成了被控对象模型，即虚拟环境下仿真出来的刹车片、电机或车辆空调系统。通过同样测试用例，就可以用一对一的方式，用物理测试驱动虚拟环境下的被控对象进行模型仿真，此时的控制器软件版本由于经过高度测试，可以符合实际的精度需求和质量预期。第二个循环的主要目标是提升被控对象模型的整体精度。

在达到质量目标之后，就可以认定控制器软件，被控对象模型都可以符合整体质量标准，我们就可以进入第三个循环。

第三个循环中，整个虚拟环境、被控对象模型都成为高精度测试环境的一部分，无论是控制器软件发生参数变化，还是软件经历了迭代更新，这些都可以被直接投放到高精度整车平台上。此时，整车被控对象模型能够高度仿真物理世界中车辆的实际表现。以上三个循环就是易特驰所说的“联合标定”概念，其整体目标是提升虚拟化平台整车测试的仿真精度。

值得注意的是，整车开发上市并不意味着虚拟化过程结束。汽车量产后产生的数据同样具备高价值，易特驰的基本思路是通过未来自动驾驶智能汽车内部的冗余算力，动态投放实时标定算法。在整车测试和标定过程中，排放、动力总成和刹车性能都要满足特定工况条件才具备意义。为此，易特驰给整车开发企业，尤其是标定和测试验证部门提供丰富的工具链，可以在特定情况下对系统进行标定，并根据工况识别实际的标定触发点；再利用车内算力，将数据进行初步加工，生成有用标签和相关车辆行为分析，最终回传云端。

易特驰基于整车虚拟化的未来愿景

未来，易特驰的愿景在于利用虚拟化整车技术，构建汽车的虚拟化生态圈。高精度整车测试平台不仅可以用在整车厂的内部研发上，也可以在开发过程中开放给合作伙伴和供应商，不同企业可以选择各种参与平台建设、进行决策的模式，比如可以开通云平台账号，在云端生成和测试虚拟ECU，并对软件的不同版本进行管理。

针对仿真精度这一关键挑战，联合标定的概念之外，易特驰提出，虚拟整车平台既可以由模型设计工程公司提供，也可以由整车厂基于收集的数据进行整合并逐步迭代，比如整车厂可以基于来自不同供应商的数据整合出一套整车虚拟化平台，未来，虚拟整车平台的开发过程可能涉及上百个不同的电子控制单元及对应版本，每月甚至每周都会经历几十个版本的迭代。

同时，易特驰希望整合虚拟整车的联合标定及影子标定，将数字化和虚拟化世界打通。这也是过去10年来行业所提到的整车数字孪生愿景，易特驰希望通过整车虚拟化，助推这一愿景的实现。

（以上内容来自易特驰中国首席技术官郑心航于2023年3月14日-16日在2023第四届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日发表的《整车虚拟化将重新定义汽车软件开发模式》主题演讲。）