Hil在汽车整车测试及开发系统中的应用

董艳艳 胡祥卫

摘 要：目前中国的汽车市场竞争愈演愈烈，人们在追求汽车高性能的同时对于汽车的测试要求也在不断的提高，因此不论对于汽车的生产厂商还是汽车维修行业，都需要一种更加方面快速的仿真测试方法，那就是硬件在环技术。硬件在环仿真测试系统可以实时的模拟出驾驶员以及车辆的具体工作环境，大大降低了车辆测试的风险，缩短了开发的周期，有效的降低开发成本。

关键词：Hil（硬件在环）；汽车技术；ECU；仿真模型

1 认识HIL

HiL（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是采用实时处理器（真实的控制器）运行仿真模型来模拟受控对象（比如：汽车、航空飞机等设备）的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU连接，对被测系统进行全方面的、系统的测试[1]。这种仿真是出于计算机离线仿真和实物台架测试之间的一种测试类型，它将实物硬件嵌入到仿真系统中的实时动态仿真技术。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，这种技术无需真实车辆即可达到测试的目的，减少了实车路试的次数，大大降低了车辆测试的风险，缩短开发时间，有效降低成本，同时提高ECU的软件质量，降低汽车厂的风险。目前，硬件在环测试系统以其专业性、实用性以及高效性被广泛适用于各项应用中。

2 Hil测试系统的基本架构

2.1 HIL测试系统的基本结构

HIL测试系统主要由三个基本部分组成，分别是实时处理器、I/O接口和可视化的操作界面，其中实时处理器是整个HIL测试系统的核心部分。它的主要是精确地仿真测试系统中物理上并不存在的部分，即仿真出实际汽车驾驶及行驶过程中的可能出现的任何异常情况，同时对这些情况进行数据记录、硬件I/O通信并生成仿真模型并执行整个测试系统；I/O接口用于控制器与被测ECU之间的信息交互，它也可是用来产生某些产生激励信号，进行各种模拟信号、数字信号和总线信号的通信及数据传输。它将各种数据提供给被测的ECU，ECU通过对数据的记录、收集、整理和分析，然后对仿真模型发出相应的控制命令；操作界面是实时处理器的控制面板，它为实时处理器提供测试命令和可视化的界面，供程序设计和测试人员根据情况调整和修改。在多数情况下，操作界面也能够完成测试系统的配置管理、自动化测试过程、性能分析及报告整理任务。

2.2 Hil的结构及V模式设计理念

传统ECU的开发模式可以简单的表述为客户需求——系统规划——软硬件设计——手工代码编写——系统集成最会满足客户要求这样的一个过程，这也是目前汽车行业最广泛使用的开发模式。产品设计的整个过程都是在前期仿真设计和后期整车实物测试两个阶段完成。

硬件在环测试系统目前普遍采用“V”模式的模型控制器开发模型，他是指真实的ECU采用实时处理器运行仿真模型模拟控制对象的各种运行状态，然后通过输入输出接口与被测的ECU连接，ECU对接收的数据进行分析、处理从而做出正确的处理命令。V模式开发流程的基本机构分为两个分支：从产品的工程设计——快速控制原型设计——目标代码生成，这是V模式开发流程的设计端，从目标代码生成——硬件在环反正——产品检测及标定构成V开发模式的测试端。这种V模式的开发模大大缩短了ECU的开发周期，节约了生产成本，同时保证代码的高质量和控制系统的可靠性，它的所有控制策略與发动机仿真模型都可以通过框图化模型建立起来。

3 HIL在汽车ECU测试过程中的应用

在汽车产品开发过程中，Hil是一种非常有效的仿真测试工具，他可以完成对汽车各个子系统的设计、测试、以及性能分析和评估工作，缩短汽车开发和设计的时间，大大减少车辆将侧过程中的复杂程度及危险性。

ECU（电子控制单元，Electronic Control Unit），又称为汽车电脑，是控制发动机运转的核心部件，它可以通过各种传感器实时的采集汽车运行的状况，并及时的处理这些信息，同时根据反馈信息发出相应的操作命令，对汽车发动机进行高效的控制。所以对汽车整车测试及检查方面给来说，对ECU的检测尤为重要，在将汽车ECU装入真正的汽车之前，需要在包含ECU以及模拟汽车的HIL系统中对其功能进行测试。

4 结语

Hil在汽车控制系统及整车测试过程中的应用是传统工程试验方法的重大突破，通过建立Hil仿真系统，为汽车控制及开发过程中的功能测试和评估提供便利有效的实验平台，可以缩短开发周期、提高设计水平，同时节省人力、物理及测试过程中对驾驶员及汽车本身造成的伤害，熟练掌握该技术利用全新的设计方法可以大大加快产品的研发效率，能够更快更好的研发出高技术的产品。

参考资料：

[1] 吴志敏.硬件在环技术在汽车上的应用研究[J].科技视界，2013.07.（05）.

[2] 薛金波.初探硬件在环技术在汽车上的应用应用技术与设计，2014.14.

[3] 齐鲲鹏.硬件在环仿真在汽车控制系统开发中的应用及关键技术[J].内燃机，2006.5.

[4] 李幼德.汽车稳定性控制系统硬件在环仿真[J].吉林大学学报：工学版，2007，37（4）.

[5] 宋冰，刘震.HIL测试在新能源汽车整车控制策略测试中的应用[J].汽车工程师， 2015.11.

作者简介：

董艳艳（1981-），女，汉，山东烟台人，硕士，讲师，研究方向：电子信息及汽车电子技术。