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动力总成HIL测试的主要考量因素

2018-10-11 18:09:28·  来源:恩艾NI  
 
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摘要安全性、可用性和成本等因素使得使用完整的系统对嵌入式控制设备进行全面测试变得不切实际。
摘要
安全性、可用性和成本等因素使得使用完整的系统对嵌入式控制设备进行全面测试变得不切实际。硬件在环(HIL)仿真是一种可更高效地测试这些设备的实时测试技术。进行HIL测试时,连接到嵌入式控制器的物理系统在实时硬件上进行仿真,模拟器的输出可模拟物理系统的实际输出。嵌入式控制器会“认为”它处在一个真实的系统中。 HIL仿真的目的是在对整个系统进行实际测试之前,先在虚拟环境中对嵌入式控制设备进行全面的测试。

本指南介绍了动力总成HIL测试的最佳工程实践 

发动机ECU HIL测试介绍

什么是HIL仿真?

在闭环控制系统中,被控制系统的当前状态通过传感器测量馈回控制器。对于汽车来说,电子控制单元(ECU)使用这些测量值来确定适当的执行器值,以获得所需的工作条件。 例如,发动机ECU接收有关节气门位置、发动机转速和排气氧含量的信息,以确定燃油喷射器位置、点火正时和进气口对应的执行器命令,以保持最大的发动机性能和 减少有害尾气排放。最终还是需要对整个系统进行物理测试; 但是通过HIL仿真,工程师 可以在没有车辆甚至发动机的情况下彻底测试ECU,获取重要的信息。

图1. 硬件在环测试系统包含了模拟ECU工作环境所需的几个关键功能

通过HIL仿真提高效率

HIL仿真可重现与ECU交互的物理系统,并执行激励信号生成和测试结果数据记录等测试执行功能。发动机ECU的激励生成可能需要创建一系列期望的发动机速度(以模拟踩下油门踏板)和车辆载荷(以模拟各种道路状况)。同时需要观察整个系统以确保所有组件正确运行,并记录测试结果,以便与理想的系统响应进行比较。
虽然HIL仿真并不能完全取代物理测试,但它确实可通过以下优势来降低测试成本以及提高产品质量:

- 在开发过程中更早地进行测试—更及时地发现设计错误,减少修正成本以及对上市时间的影响
- 降低测试成本—无需使用物理系统,减少测试连接件的购置、维修和维护费用
- 增加测试覆盖率—在无法进行物理测试的极端条件下测试ECU,避免安全和设备损坏问题
- 提高测试灵活性—扩展测试功能,无需考虑外部因素(例如:即使在炎热的夏天,也可以模拟冬季道路状况,以便测试车辆)
- 提高测试可重复性—隔离ECU的缺陷,即使这些缺陷仅在某些情况下才发生


图2. 典型的HIL测试系统包含许多常见的硬件组件