HIL(hardware-in-the-loop)硬件回路

硬件回路(hardware-in-the-loop，HIL)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时，嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题，因此降低了解决问题的成本。

HIL在汽车电子开发中的应用

汽车 OEM 和供应商应对增长的 ECU 测试需求的唯一途径是高效地创建测试和自动化执行测试。基于V模式的硬件在环仿真作为一种可行的测试手段，通过 HIL 可以在“虚拟车辆”中对控制器进行大量测试，而无需真实的车辆。HIL测试系统可模拟驾驶员、车辆及其工作环境，因而是自动测试ECU的一种理想实验室工具。这种测试手段的好处在于：

将测试过程从试验台架中分离；

可进行极限或危险条件下的ECU测试，而不会对人员或车辆造成危害；

便于模拟被控对象的各种工况和输入信号间的各种状态组合关系；

快速模拟/重现复杂的故障模式，在ECU开发的前期阶段便可识别复杂故障的根源； 可实现多ECU集成测试；

可实现全天候的自动化测试，自动测试比手动测试覆盖的范围更广泛；

易于维护和扩展测试能力；

缩短开发周期，节省开发成本。

目前市面上有NI、ETAS、浙江大学ESE工程中心等国外内科研机构推出的HIL系统。

硬件在环也即是硬件在回路(HIL)，首先看一下下面三种情况的区别（如果将实际控制器的仿真称为 虚拟控制器，实际对象的仿真称为虚拟对象，可得到控制系统仿真的3种形式：）

①虚拟控制器+虚拟对象=动态仿真系统，是纯粹的系统仿真；

②虚拟控制器+实际对象=快速控制原型(RCP)仿真系统，是系统的一种半实物仿真；

③实际控制器+虚拟对象=硬件在回路(HIL)仿真系统，是系统的另一种半实物仿真 。

HiL系统简介

HiL（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU连接，对被测ECU进行全方面的、系统的测试。从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HiL硬件在环仿真测试已经成为ECU开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高ECU的软件质量，降低汽车厂的风险。

在新能源汽车这个全新的领域中，HiL硬件在环仿真测试对于三大核心电控系统：整车控制系统、BMS电池管理系统、MCU电机控制器是非常重要的。但其高精度的实时性要求、大电压大电流的安全性、信号接口的特殊属性、以及系统的可扩展性都使得传统汽车电控系统的HiL硬件在环仿真测试系统无法解决。

意昂科技与欧美业内专业公司建立了合作伙伴关系，为国内汽车行业客户提供新能源的HiL硬件在环仿真测试解决方案。意昂科技负责整套HiL系统的设计、制造、集成、初验收、安装调试、终验收和售后服务等，实施交钥匙工程。

HiL系统解决方案

HiL系统整体架构：

HiL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。

硬件平台：

HiL系统硬件平台以NI公司的产品为主，提供多种实时处理器和I/O板卡，基于开放的工业标准，能确保客户将最新的PC技术应用于HiL测试系统，始终满足未来测试系统的要求。意昂科技同时提供多个成本低、体积小的HiL测试系统供客户搭建小型系统选择，其中CompactRIO（cRIO系列）是一种典型的低成本可重复配置的控制和采集系统，也可以利用以太网与主控机箱连接，方便的实现对HiL系统I/O接口进行扩展 。

硬件平台主要组成部分：实时处理器、I/O 接口、故障注入单元(FIU), 通信接口、FPGA模块、负载模拟单元、信号调理单元、可编程电源、机柜和分线箱等。

2) 实验管理软件：

HiL系统实验管理软件平台以NI VeriStand 2010 为核心组建，与实时处理器通过以太网连接，配合LabVIEW, FPGA Module,

Real Time Module及其他丰富的功能扩展包，用户可进行：

4硬件配置管理

4自主更新硬件资源

4升级系统功能

4从Simulink等第三方建模环境

4中导入控制算法或系统模型

4提供测试命令

4创建可视化交互界面

4灵活修改用户界面

4配置激励生成

4事件警报

4完成测试自动化

4记录数据

4自动分析数据和生成报告等

3) 实时软件模型：

HiL系统实时软件模型主要包括： HiL系统采用开放的硬件平台，支持多种仿真模拟软件：

4发动机模型 4Matlab/Simulink/Stateflow/RTW

4电池模型 4LabVIEW Control Design and Simulation

4电机模型 4Tesis enDYNA/veDYNA

4传动系统模型 4CarSim/TruckSim

4驾驶员模型 4GT-POWER

4车辆动力学模型 4AMESim

4路面及环境模型等

HiL系统主要特点：

4真正开放式的软硬件平台，支持第三方硬件，系统升级与扩展方便

4支持C, C++, Matlab/Simulink, LabVIEW, DLL等多语言环境

4实时高精度数据采集和数据多速率采样

4全球服务、支持与专业的合作伙伴

4方便集成第三方HiL产品

- 电池模拟（DMC）

- 电机仿真（OPAL-RT, SET）

- 发动机仿真（MicroNova）

4交钥匙服务