
自动驾驶必备,Hil仿真测试硬件结构如何?
HiL(Hardware-in-the-Loop)硬件在环仿真测试,通过实时处理器运行仿真模型,模拟实际的操作环境,对控制器进行全面深入的测试。广泛应用在汽车电子如ECU TCU BCM等测试。采用这种方式,可以显著降低开发时间和成本。
一般来说,控制系统仿真有三种形式:
1)虚拟控制器 + 虚拟对象=动态仿真系统,是纯粹的软件系统仿真;
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 测试系统整体架构如下图所示
从图可看,HiL 测试系统主要有硬件平台、软件平台、仿真模型
1)硬件平台:采用分布式设计模式,上位机作为整个系统的控制核心,主要负责软硬件配置和流程管理;下位机以 PXI 机箱、实时处理器及 I/O 板卡为核心,主要负责序列执行与设备调用。系统硬件平台由 PXI 机箱、实时处理器、I/O 板卡、通讯板卡、电源管理模块、故障注入板卡、低压可编程电源、信号调理模块、机柜及上位机电脑,再搭配I/O集成高密连接器和BOB故障诊断盒组成。
2)软件平台:一版包括实验管理软件和自动化测试软件,实现试验管理、故障注入、测试用例编辑及自动化测试等功能。
3)仿真模型:仿真模型为 HiL 系统提供完整的虚拟环境,与被测 ECU 相应的 I/O 信号和 CAN 信号通过硬件板卡进行匹配,实现控制对象仿真模型与控制器输入输出信号之间的无缝连接,从而形成闭环测试环境。比如说纯电动车整车仿真模型,包含车辆纵向动力学模型、驾驶员模型、电机模型、动力电池模型、主减速器模型、虚拟控制器模型、I/O 模型、道路及环境模型等
其中I/O 模型实现车辆仿真模型与被测控制器的信号连接。I/O 模型包括传感器信号输出接口、执行器信号采集接口、通信接口等。
通常来说,整个HIL的模型,通道数量多,缺对于仿真信号的质量要求高,且需实时。在选择连接器的时候,需采用高密度,且方便插拔的类型。
如下这种CMZ连接器,就特别适合使用在HIL仿真测试中,作为设备的I/O端口。
1.连接器具有寿命高,可达10000次的插拔寿命
2.信号传输质量高,接触电阻≤15mΩ
3.插拔过程0磨损,轻轻一旋即可完成对接,非常省力
4.环境适应性:工作温度可耐-55℃~+105℃,中性盐雾测试可达96H。
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