1 HIL测试系统介绍
在《必须得会的汽车ECU研发基础—HIL测试简介8》简单地介绍了HIL测试,HIL测试是要在专门的HIL测试系统才能执行。一般HIL测试系统主要由三部分组成:硬件平台、实验管理软件和实时软件模型。所谓硬件平台,其实可简单理解一系列的板卡,有模拟传感器信号的板卡,有处理器板卡,也有驱动控制的板卡,如下所示:
然后实验管理软件, 这类软件包括:实时硬件的配置和实现的软件,测试用例的编写和测试自动化的软件,电控单元 (ECU) 的通用模块化实验和仪表软件,以及自动化ECU测试的数据管理与协作软件。
最后,实时软件模型主要分为两个方面,一方面是hi是HIL测试的ECU控制的物理对象Plant,这时主要看ECU是控制的什么,电机的话就对应电机模型,整车就对应整车的模型;另一方面是输入或输出信号的仿真模型,比如传感器信号的仿真模型。
2 HIL测试系统解决方案
目前国内HIL测试系统的解决方案,主要由大家很熟悉的几家供应商提供,包括Dspace, NI, Vector, ETAS, Speedgoat, 恒润等等,总结下来,HIL测试系统无外乎都是基于这几家的平台来实现。
首先看Dspace平台,该平台提供了完整成熟的HIL测试系统,通过与相关同事的交流,反馈到该平台的HIL测试系统使用起来最友好,一致同意是目前市场上最成熟的HIL测试系统。
其次是NI(National Instrument)平台,该平台提供了最丰富的的板卡类型配置和VeriStand应用软件,熟悉NI的板卡驱动配置和Labview的使用,该平台的HIL系统也是一个不错的选择,目前也是市场非常主流的选择。像VeriStand,其用于为NI实时硬件配置I/O通道、数据记录、激励生成和主机通信,还可以导入仿真模型和控制算法、配置警报来响应事件,并使用宏录制、TestStand、.NET和其他软件实现测试自动化。
再有Vector平台,Vector作为汽车通讯测试最强的供应商,其提供了基于CANoe平台,高性能、模块化I/O板卡来满足各类测试需求,vTESTstudio用于设计测试模型,DYNA4可提供闭环仿真环境,支持ECU、子系统和整车各阶段的功能测试、网络通信测试和诊断测试,操作简单,集成方便,已于维护,目前也是市场上一种的选择,由于个人了解有限,如有需要可以自行了解。
最后是Speedgoat(Mathworks平台),实际上是提供基于Mathworks工具链的HIL测试系统,其最大优势在于仿真模型,凭借Matlab,simulink最强大的建模能力,对于有大量建模需求的HIL测试系统,会有强烈的倾向性。
总的来说,这些平台都具有各自的优势,有的成本低,有的易于维护,有的便于扩展。对于如何选择这些平台,最终还是看自己的需求,因此这些平台基本都能保证功能实现,主要看自己的会偏向于哪个特性。比如更偏向于系统的一体化和操作的便利性,可能会偏向于Dspace提供的HIL测试系统, 其ConfigurationDesk是dSPACE实时硬件的配置和实现软件,它是一个直观的图形化配置和实现工具,非常适合处理从小型快速控制原型开发到基于dSPACE实时硬件的大型硬件在环测试的应用程序,包括行为模型的实现和I/O功能代码。AutomationDesk 是一款强大的测试编写和自动化工具,用于电控单元 的HIL 测试,使用户能以图形格式创建和编辑测试程序,无需具备编程技能。ControlDesk用于开发电控单元 (ECU) 的通用模块化实验和仪表软件。SYNECT是自动化ECU测试的数据管理与协作软件,专注于高效、自动化的电子控制单元软件的验证和确认。SYNECT提供了从需求到测试结果的完全可追溯性,其强大的监控选项(如报表或仪表板)可以实现测试状态和进度的可视化,其通过集成式变体管理,为测试ECU变体和版本提供了一种系统、透明化的方法。
3 HIL测试系统的需求分析
不同企业对HIL测试系统有不同的使用要求,像现代ECU软件开发模式,一般主机厂OEM都自己负责开发应用层软件,供应商负责开发底层软件。
这时,对于主机厂来说,其对于HIL测试系统的需求更多在于验证应用层软件的功能和性能,这样就需要依托强大的物理模型来验证,即需要HIL测试系统提供强大的建模能力,可能就更偏向于基于Matlab平台而不是基于Vector平台。同时支持多个复杂物理模型的实时运行,比如针对新能源动力总成VCU的HIL测试,物理模型可能就包括电机模型,电池模型和车辆动力学模型等,这里对于电机模型,就需要支持微秒级别的运行,对板卡的性能要求就会更高。
而对于供应商来说,其需求主要在底层软件的HIL测试,那么需求更多在硬件平台,HIL测试系统是否提供足够数量的输入输出通道和故障注入通道,像模拟输入,数字输入和PWM输入等;是否支持所有的传感器类型和某些协议的信号的模拟,比如说转速传感器的模拟,SENT协议的支持;是否具备足够的电压或功率能力,比如乘用车上通常12V供电,但商用车是24V;是否支持信号的实时采集和处理,比如采集负载端的电流或电压,PWM的频率和占空比等。
当然除了上述HIL测试系统的需求外,还有另一个非常重要的需求,即HIL测试系统的管理软件。据个人的工作经验,硬件平台的驱动配置,测试用例编写和测试自动化运行都有各家都有自己的方案,但对于自动化ECU测试的数据管理(测试用例)与协作软件这块,差异很大,像之前提到Dspace会提供成熟的SYNECT工具,像NI自身则没有类似的软件,需要第三方软件来支持。这就提供一个思路,即一方面可能不一定要额外再购买,可以兼容现有的需求和测试管理软件来管理测试用例工具,降低成本;另一方面,对于HIL测试系统是否有统一性平台的需求,是否有迁移扩展的要求,减少要适应操作多款软件的学习成本。因此,构建一个优秀的HIL测试系统,既要明确自身的资源情况和需求,也要详细了解供应商HIL系统测试的解决方案。
4 总结
通过以上内容,就提供了一个构建HIL测试系统的思路,首先清楚HIL测试系统需要哪些东西,其次是市场上都哪些供应商和解决方案,当然最重要的是要清晰自己的需求。
本文首发于零束开发者论坛
作者:谦益行
文章来源:上汽零束SOA开发者论坛
原文链接:https://bbs.z-onesoft.com/omp/community/front/api/page/mainTz?articleId=7706