HIL測試軟件基礎(chǔ)

組織采用HIL仿真的基本動(dòng)機(jī)是提高其開發(fā)和測試過程的工作效率。用于HIL仿真的硬件和軟件工具需要能夠幫助工程師專注于測試ECU，而不是忙于配置、支持和維護(hù)測試系統(tǒng)。 HIL測試軟件應(yīng)該兼顧易用性和靈活性，以適應(yīng)不斷變化的要求。 HIL系統(tǒng)的價(jià)值取決于所能節(jié)省的時(shí)間和提高的產(chǎn)品質(zhì)量。

在具有極其嚴(yán)格的上市時(shí)間要求的行業(yè)中，快速開始進(jìn)行首次測量非常重要。您必須能夠快速輕松地將仿真模型連接到物理I/O設(shè)備，而且在ECU參數(shù)發(fā)生變化時(shí)更新配置。除了系統(tǒng)配置之外，系統(tǒng)還應(yīng)可創(chuàng)建和執(zhí)行測試配置文件來驅(qū)動(dòng)ECU。駕駛虛擬汽車的前提是能夠提供代表ECU可能遇到的環(huán)境變量的信號(hào)模式。例如，如果要執(zhí)行EPA行駛工況測試，就需要生成運(yùn)行測試所需的速度設(shè)定值和路況條件。有多種選項(xiàng)可用于生成測試配置文件，包括傳統(tǒng)的編程和腳本語言、圖形化顯示和復(fù)雜的數(shù)據(jù)回放。最佳方法通常因ECU要求而異，而且HIL測試系統(tǒng)必須能夠滿足這些不同的要求。

仿真基礎(chǔ)
對(duì)象模型和模型來源
在HIL測試，通常使用仿真模型來“欺騙”被測嵌入式設(shè)備（DUT），讓DUT覺得自己正在控制一個(gè)真正的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)的物理學(xué)機(jī)制可使用數(shù)學(xué)工具來重現(xiàn)，這些工具生成的信號(hào)通過電線傳輸并連接到DUT。過去，物理仿真是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的過程，需要深入了解與機(jī)械過程相關(guān)的數(shù)學(xué)原理，如流體動(dòng)力學(xué)、應(yīng)力特性和材料特性。


圖3. 使用各種建模環(huán)境來確保高效且有效的HIL測試

今天，有許多商用現(xiàn)成（COTS）工具可用為物理和電氣系統(tǒng)建模，而且不需要了解系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原理。其中有許多物理仿真工具專門為汽車動(dòng)力總成HIL測試領(lǐng)域而設(shè)計(jì)。常見的汽車建模工具及其主要用途包括：
Gamma Technology 公司開發(fā)的 GT-SUITE 軟件—GT-SUITE 是一款仿真軟件工具，為汽車工程應(yīng)用提供了多種功能和庫，包括快速概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)的系統(tǒng)或子系統(tǒng)/組件分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化以及根本原因調(diào)查等。 GT-SUITE架構(gòu)提供了獨(dú)一無二的系統(tǒng)集成模型構(gòu)建功能，可以跨子系統(tǒng)、物理域和模型等級(jí)進(jìn)行集成。

AVL 公司開發(fā)的 BOOST 和 CRUISE 軟件—BOOST 是一款完全集成的虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)仿真工具，提供了先進(jìn)的模型來準(zhǔn)確預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)性能、噪聲和廢氣處理裝置的效率。在發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)過程中借助該軟件，您可以提供給定汽車概念所需的扭矩和功率以及優(yōu)化排放、油耗和乘客舒適度（噪聲和瞬態(tài)工況）。

CRUISE 是一款系統(tǒng)級(jí)仿真工具，適用于從概念規(guī)劃到產(chǎn)品發(fā)布等一整個(gè)開發(fā)過程中的日常車輛系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)分析任務(wù)。其應(yīng)用范圍涵蓋了傳統(tǒng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)、高度先進(jìn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)和純電動(dòng)汽車。 CRUISE提供了參數(shù)優(yōu)化和組件匹配功能，可幫助您實(shí)現(xiàn)實(shí)用且可行的解決方案。

ITI 公司開發(fā)的 SimulationX—Simulation X標(biāo)準(zhǔn)軟件用于評(píng)估所有技術(shù)系統(tǒng)組件之間的相互作用，提供了豐富的模型庫，適用于一維機(jī)械、三維多體系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)、液壓、氣動(dòng)、熱力學(xué)、電氣學(xué)、電氣驅(qū)動(dòng)、磁學(xué)和控制學(xué)等領(lǐng)域。SimulationX是用于物理效應(yīng)建模、仿真和分析的通用CAT工具。.

Mechanical Simulation 公司開發(fā)的 CarSim 軟件—CarSim 用于模擬乘用車、賽車、輕卡和多功能車的動(dòng)態(tài)行為。它可生成動(dòng)態(tài)仿真測試，并輸出超過800個(gè)計(jì)算變量來進(jìn)行繪圖和分析或?qū)С龅紼xcel等其他軟件。

通過確定性確保準(zhǔn)確的仿真

HIL測試的有效性取決于仿真能否準(zhǔn)確反映ECU周邊環(huán)境。仿真模型必須通過數(shù)學(xué)計(jì)算對(duì)ECU命令進(jìn)行準(zhǔn)確的響應(yīng)，并且這些響應(yīng)所發(fā)生的時(shí)間范圍必須與所仿真的機(jī)械系統(tǒng)一致。因此，大多數(shù)HIL應(yīng)用都需要使用實(shí)時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行確定性操作。您還可以使用實(shí)時(shí)系統(tǒng)來執(zhí)行實(shí)時(shí)測試序列，以了解ECU功能和穩(wěn)健性相關(guān)的信息。如果實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以確定地代表機(jī)械系統(tǒng)，并具有足夠高的保真度，則可以對(duì)ECU參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，以優(yōu)化和調(diào)整整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的性能。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能很大程度取決于可以從測功機(jī)轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室的測試量，因?yàn)檫@直接影響測試成本和上市時(shí)間。