[科普中国]-硬件在环

基本介绍硬件在环

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。1

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。

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：

硬件配置管理

自主更新硬件资源

升级系统功能

从Simulink等第三方建模环境中导入控制算法或系统模型

提供测试命令

创建可视化交互界面

灵活修改用户界面

配置激励生成

事件警报

完成测试自动化

记录数据

自动分析数据和生成报告等

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：

发动机模型--Matlab/2Simulink/Stateflow/RTW

电池模型--LabVIEW Control Design and Simulation

电机模型--Tesis enDYNA/veDYNA

传动系统模型--CarSim/TruckSim

驾驶员模型--GT-POWER

车辆动力学模型--AMESim

路面及环境模型等

HiL系统主要特点1、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；

2、支持C, C++, Matlab/Simulink, LabVIEW, DLL等多语言环境；

3、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；

5、方便集成第三方HiL产品；

6、 电池模拟（DMC）；

7、电机仿真（OPAL-RT, SET）；

8、发动机仿真（MicroNova）；

9、交钥匙服务。