整车硬件在环(HIL)测试系统软硬件介绍
HiL系统简介
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。
1) 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：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：发动机模型 Matlab/Simulink/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：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支持C, C++, Matlab/Simulink, LabVIEW, DLL等多语言环境实时高精度数据采集和数据多速率采样全球服务、支持与专业的合作伙伴方便集成第三方HiL产品- 电池模拟（DMC）- 电机仿真（OPAL-RT, SET）- 发动机仿真（MicroNova）交钥匙服务。
刹车油门与加速度 标定方法
刹车油门与加速度标定方法标题：刹车油门与加速度：标定方法详解在汽车工程领域，确保刹车油门与加速度之间的精确标定至关重要。
这不仅影响驾驶体验，还直接关系到行车安全。
本文将详细介绍刹车油门与加速度的标定方法，帮助您深入了解这一技术领域。
一、标定背景刹车油门与加速度的标定是汽车研发过程中的关键环节。
通过对刹车油门与加速度之间的关系进行精确调整，可以使汽车在不同工况下实现理想的加速和制动性能，提高驾驶舒适性和安全性。
二、标定方法1.硬件在环（HIL）测试硬件在环测试是一种将实车硬件与仿真环境相结合的测试方法。
在进行刹车油门与加速度标定时，可以通过以下步骤进行：（1）搭建测试平台：将实车的刹车油门踏板、刹车系统、发动机等硬件与仿真器连接。
（2）建立仿真模型：根据实车参数和工况，建立相应的仿真模型。
（3）进行测试：通过实车踏板输入，模拟不同工况下的驾驶行为，实时监测并调整刹车油门与加速度之间的关系。
2.软件在环（SIL）测试软件在环测试是在纯仿真环境下进行的标定方法。
具体步骤如下：（1）建立数学模型：根据实车参数和工况，建立刹车油门与加速度之间的数学模型。
（2）编写仿真代码：利用仿真软件（如MATLAB/Simulink）编写仿真代码。
（3）进行仿真测试：模拟不同工况下的驾驶行为，调整模型参数，实现刹车油门与加速度之间的精确匹配。
3.实车测试实车测试是验证标定效果的关键环节。
在进行实车测试时，应注意以下几点：（1）选择合适的测试场地：确保测试场地具备不同工况，如直线加速、制动、坡道等。
（2）准备测试设备：使用专业设备（如数据采集器、踏板力传感器等）进行实时数据采集。
（3）进行测试：按照预定的测试工况进行驾驶，收集刹车油门与加速度之间的数据。
（4）数据分析：对收集到的数据进行分析，根据实际驾驶感受和性能指标调整标定参数。
三、总结刹车油门与加速度的标定是汽车工程领域的关键技术。
通过硬件在环测试、软件在环测试和实车测试相结合的方法，可以实现刹车油门与加速度之间的精确匹配，从而提高驾驶舒适性和安全性。
NI HIL介绍
数学模型 + I/O
闭环系统
期望响应
控制器 (UUT)
控制信号
受控对象
实际响应
受控对象的仿真系统
被控对象模型仿真 + 测试系统
用户界面
激励 测试序列
数据记录/ 分析
待测对象: 控制器
控制 信号 期望输出
环境扰动
被控对象模型
实际输出
实际输出
HIL测试系统的基本硬件架构
上位机
Ethernet
军工与航空航天
航空发动机模型 无人飞行器模型 水下探测器模型 …… • • • •
能源、电力
发电机及电力电子器件 风机模型(包括机械部分) 涡轮机模型 ……
闭环控制系统
控制器
期望响应 控制信号
受控对象
实际响应
控制器设计
受控对象的特性
基于模型的控制器设计流程
Kc Kp
设计/建模 (MIL)
系统测试
利用NI VeriStand的开放性
可调用多种环境下建 立的模型
通过NI LabVIEW自定义NI 通过LabVIEW FPGA模块 VeriStand的用户界面 自定义板载FPGA功能
支持使用Python编辑 的测试序列
结合NI TestStand进 行测试管理
结合NI DIAdem进行 数据管理
• 希望缩短开发周期，降低开发风险和成本
– 受控对象的生产设计与控制器开发同步进行
应用举例: 发动机ECU测试
• 油门踏板开度
• 发动机凸轴和 曲轮轴信号
发动机控制器(ECU)
• 喷油信号 • 点火信号
发动机仿真系统
应用举例: 整车模型仿真
智能驾驶hil测试 的理解
智能驾驶hil测试的理解一、什么是智能驾驶HIL测试智能驾驶HIL测试啊，就像是给智能驾驶系统做一场超级严格的模拟考试呢。
HIL其实就是硬件在环（Hardware - in - the - Loop）的简称。
咱们可以把智能驾驶系统想象成一个即将上路的新手司机，那HIL测试就是在一个模拟的环境里，看看这个新手司机能不能应对各种各样的路况和突发情况。
这个测试可重要啦。
比如说，智能驾驶系统得能准确识别路上的交通标志吧。
在HIL测试里，就可以模拟出各种交通标志出现的场景，看看系统是不是能准确识别。
再比如说，遇到突然冲出来的小动物或者行人，系统得能及时做出反应，是刹车呢还是避让。
在这个测试里，就能通过模拟这样的场景来检验系统的性能。
二、智能驾驶HIL测试的组成部分1. 测试设备这就像是考试的监考老师和考场设施呢。
它包括各种传感器模拟器，用来模拟车辆周围的环境信息。
比如说，模拟摄像头看到的画面，模拟雷达探测到的距离等等。
还有数据采集设备，就像是记录考生表现的小秘书，把测试过程中的各种数据都记录下来，这样后面才能分析系统哪里做得好，哪里还需要改进。
2. 测试软件这个软件就像是考试的试卷题目啦。
它能够设定各种各样的测试场景，从简单的直线行驶，到复杂的交叉路口、环岛行驶等等。
而且这个软件还能设置不同的天气状况，像大晴天、下雨天、下雪天，因为天气对智能驾驶系统的影响也很大呢。
三、智能驾驶HIL测试的意义1. 安全保障智能驾驶可是关系到我们大家在路上的安全呀。
通过HIL测试，可以在系统真正上路之前，就发现很多潜在的安全隐患。
就好比一个战士，在出征之前要经过严格的训练和模拟战斗，这样才能在真正的战场上更好地保护自己和战友。
如果没有这个测试，智能驾驶系统带着各种小毛病就上路了，那可太危险啦。
2. 成本节约开发一个智能驾驶系统可是要花好多钱的呢。
要是直接把没有经过充分测试的系统装到车上，然后在实际道路上测试，万一出了问题，那不仅车辆可能会损坏，还可能造成其他的损失。
硬件在环hil简介.
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>> drive_hard_stop
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Torsional Spring-Damper
扭转弹簧减震器模型代表 用扭转弹簧连接的两段轴 的传动 参数：
刚度 阻尼 初始偏移量 自由行程
示例 >>drive_spring
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Torsional Spring-Damper原理
车的质量（m） 质心的位置 （m） 迎风面积 (m2)
空气阻力系数Cd 车在水平方向山的初速度(m/s)
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车辆纵向动力学原理
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示例 >>drive_4wd_dynamics
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建立SimDriveline 模型的一般步骤
确定转动惯量 确定传动约束（gears) 确定传动连接件（如离合器） 确定系统的扭矩输入和运动输出 确定求解方式 运行，观察结果
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Controllable Friction Clutch 可控摩擦片式离合器
这是一个用压力信号控制的包含 动摩擦和静摩擦的摩擦片离合器 模型 工作模式可分为两种（双向和无 方向） 离合器工作的三种状态：
Unengaged Engaged (but not locked) Locked
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引擎的原理 τ = T·g(Ω) g(Ω)=60/2/pi*P (Ω)/n P(Ω)=p0+p1*n+p2*n2 +p3*n3
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轮胎
轮胎模型是整个传动系的 结束端 输入量为汽车在垂直方向 的负荷Fz和行使方向的速 度Vx；输出量为车轮的转 速Ω和纵向牵引力Fx 参数为：
Torque Actuator是扭矩施加 模块。连接从simulink 传递 来的扭矩 Torque Sensor是扭矩传感 器B是驱动端F是被动端， Tor为扭矩向simulink 输出端 口 同理有Motion Actuator和 Motion Sensor IC模块定义了转动件的初始 转速（rad/s)
转向系统硬件在环(HIL)测试台架解决方案
转向系统硬件在环（HIL）测试台架解决方案一、背景汽车转向系统作为汽车底盘四大系统之一，从传统的液压助力转向系统（HPS）逐渐发展到现在的电动助力转向系统（EPS）。
在伺服电机和大量辅助系统支持下，已不再单纯的用于转向目的，随着智能驾驶技术的发展，ADAS/AD系统也离不开EPS的参与，例如LKAS、智能纠偏避障控制等一系列功能的实现。
随着越来越多软件功能集成，新的驾驶辅助系统的加入，极大的增加了对转向系统的稳定性，高性能开发测试的需求。
基于HiL的转向系统测试台架可以实现实车试验条件下难以达到的测试条件，比如安全保障、外部环境条件、边界极限，事故重现和故障注入等。
基于HIL的转向系统测试台架，可以在整车试装前高效重复调试转向系统性能，测试更加接近实车，从而加快我们的开发测试流程和效率。
二、挑战现今转向系统（EPS）在开发和测试流程中存在主要挑战是●基于转向模型的高效精准开发不同的车辆配置的性能操纵感调试三、解决方案适用于汽车智能化电气化的新型转向系统开发解决方案➢MXsteering model：可深入到模块层面的实时反馈三自由度模型精准的转向模型为前期系统开发或设计提供至关重要的基础。
MdynamiX自主开发的“Pfeffer MXsteering Model ”可以模拟传统液压和新型电机转向助力系统(管柱助力型、小齿轮助力型和齿条助力型)的运作。
拥有三个自由度的实时反馈模型可以深入到模块层面，全面反映出在高低频区域下的机械摩擦、刚度以及阻尼参数对转向手感的影响。
与此同时，转向力矩会被极其精准地预测出来，这对于开发和优化转向手感也是非常重要的。
该转向模型已经在dSPACE ASM,、IPG CarMaker 和 VI-CarRealTime 的整车模型中运用。
用户也可以集成在 MATLAB/Simulink 中与其他模块比如个性化的ECU 控制系统集成或者结合ADAS 控制系统进行仿真试验。
发动机ECU 硬件在环(HIL)测试方案
发动机ECU硬件在环(HIL)测试解决方案一、 方案概述1.1 HIL测试系统概述随着汽车电子技术的不断革新和迅速发展，汽车电控单元数量的不断增加，汽车电子产品和技术在各种车型中得到了越来越多的应用，其中，汽车电子系统成本约占到整车的30%，而汽车故障的产生多发生在汽车电子系统，因此，从安全性、可行性和成本上考虑，硬件在回路(HIL)测试已经成为电控系统开发和应用中非常重要的一环，减少实车路试，缩短开发时间并降低成本的同时提高电控系统的软件质量，降低电控系统开发和应用的风险。
HIL(Hardware‐in‐the‐Loop)硬件在回路测试系统是以实时处理器中运行的实体仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测电控系统连接，对被测ECU进行全方面的、系统的测试。
系统原理如图1.1中所示。
图1.1 HIL测试系统原理HIL测试系统的特点：●模拟被控对象的各种工况，包括极限工况；●模拟复杂的故障模式，快速复现故障模式；●将部分测试过程从传统试验台架中分离；●自动化测试并生成测试报告，缩短测试周期；●易于维护和扩展测试能力。
1.2SimCar硬件在环测试系统简介SimCar硬件在环(HIL)测试系统是用于测试电控单元功能、系统集成和通信的一套完整的硬件在环仿真测试设备，可用于汽车、航空、兵器、工程机械等领域。
基于SimCar硬件在环测试系统针对用户的被控对象进行建模仿真，并将其运行于跟控制器闭环工作的实时系统中，实现对汽车电控单元的复杂测试。
SimCar硬件在环仿真系统主要由三部分组成：仿真硬件平台、试验管理软件及车辆实时仿真模型。
系统组成示意图如图1.2中所示：图1.2 SimCar测试系统组成SimCar支持的电控单元硬件在环测试：发动机ECU；自动变速器TCU；混合动力整车控制器HCU；纯电动汽车VCU；蓄电池管理系统BMS；汽车防抱死制动系统ABS；车身控制器BCM；二、 基于SimCar的发动机ECU测试解决方案2.1 发动机ECU测试系统原理如图2.1发动机ECU测试系统原理中所示，在试验定义中，上位机试验管理软件运行于PC机环境中，通过PC机通信口与SimCar实时仿真平台通信，汽车实时仿真模型运行在仿真平台的实时处理器中，运行于处理器中的模型I/O通过仿真平台中的集成的信号调理、负载仿真及功率驱动等硬件与实际的发动机ECU构成闭环连接，实现发动机ECU的系统测试。
整车硬件在环(HIL)测试系统软硬件介绍
代码自动生成，与Matlab的无缝连接 直接访问实时系统 图形化显示，实时在线设计和调整
• 内容概述
• 基于dSPACE的系统开发模式 • RTI/RTW的使用 • Control Desk的使用 • 实例
• RTI/RTW的使用
Simulink框图
RTI: 硬件接口程序
RTW: 代码自动生成
dSPACE控制板
选择对应的 编译方法
生成*.sdf文件
Block reduction 设置为“Off”
• 一些注意点
• Simulink中的“Fcn”模块不能使用 • 其它工具箱中的模块多不能使用（DSP工具
箱中的“Filtering”模块可用） • 仿真参数设置窗口中的“Block reduction”一
定设置为“Off” • 编译出现RTI错误，可尝试新建*.mdl文件 • AutoBox开启状态下，编译完成后会自动下载
菜单栏
工具栏设置菜单 （右键点击工具栏）
工具栏
浏览器
视窗
虚拟仪器
工具窗口 状态栏
• 常用工具
• 日志观察器(Log viewer)
– 观察ControlDesk的行为 – 错误信息
工具窗口
•常用工具
• 平台浏览器(Platform manager)
– 设置与硬件的连接，创建/清除平台注册文件 – 浏览平台，控制实验过程 – 下载*.sdf文件
代码；否则仅生成*.sdf文件
• RTI的高级应用 • 中断处理（软件和硬件中断） • 定时器的调用 • 多任务的处理 • 非周期系统的处理（触发和使能系统）
• 内容概述
• 基于dSPACE的系统开发模式 • RTI/RTW的使用 • Control Desk的使用 • 实例
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• 如何打开RTI库及实现库之间的切换？
• 如何打开RTI库
– Matlab工作空间输入“rti” – Simulink浏览器
• 如何在库之间切换
– Matlab工作空间输入“rti+控制板型号”， 如“rti1103”
• RTI模块（DS1401为例） • ADC/DAC • DIO（PWM，频率捕捉，数字量输入输出） • CAN • 串口
浏览器
工具栏
菜单栏
• 常用工具
• 文件选择器(File selector)
– 浏览硬盘文件 – 拖放文件
工具窗口
• 常用工具
• 变量浏览器
– 浏览硬件中算法内部的所有状态变量及相关输入 输出
– 拖放变量
工具窗口
• 常用工具 • ControlDesk文件管理器(ControlDesk)
– 打开，新建，保存Layout等文件
代码；否则仅生成*.sdf文件
• RTI的高级应用 • 中断处理（软件和硬件中断） • 定时器的调用 • 多任务的处理 • 非周期系统的处理（触发和使能系统）
• 内容概述
• 基于dSPACE的系统开发模式 • RTI/RTW的使用 • Control Desk的使用 • 实例
• ControlDesk界面
代码自动生成，与Matlab的无缝连接 直接访问实时系统 图形化显示，实时在线设计和调整
• 内容概述
• 基于dSPACE的系统开发模式 • RTI/RTW的使用 • Control Desk的使用 • 实例
• RTI/RTW的使用
Simulink框图
RTI: 硬件接口程序
RTW: 代码自动生成
dSPACE控制板
DS1103 PPC Board DS1401 PPC Board
被控对象
单处理器系统和多处理器系统 硬件在回路（HIL） 快速控制原型（RCP） 利用MotionDesk在线三维显示
• DS1103控制板
PowerPC 604e
主机接口
16M全局 SDRM
全局总线
全局总线
2M局部 2通用 RAM 定时器
• dSPACE的“V”型开发模式
功能设计
标定
快速控制原型
硬件在回路仿真
目标代码生成
• 典型开发流程
开发被控对象的 理论模型
开发初步的控制算法
离线仿真测试 控制算法
I/O设置
建立ControlDesk 获得数据，观察及调节
变量
产生模型的 实时代码
• 系统硬件组成
主机
ControlDesk MotionDesk MLIB / MTRACE CLIB
选择对应的 编译方法
生成*.sdf文件
Block reduction 设置为“Off”
• 一些注意点
• Simulink中的“Fcn”模块不能使用 • 其它工具箱中的模块多不能使用（DSP工具
箱中的“Filtering”模块可用） • 仿真参数设置窗口中的“Block reduction”一
定设置为“Off” • 编译出现RTI错误，可尝试新建*.mdl文件 • AutoBox开启状态下，编译完成后会自动下载
菜单栏
AutoBox为”Network connection”，IP地址为192.168.77.85，主机的IP必须要 在同一个段内
MicroAutoBox为”Bus connection” 若出错，注意检查日志管理器的错误提示
• 准备工作
• 平台初始化
1. 菜单栏
2. 右键点击平台浏览器
3.工具栏
若出错，注意检查日志管理器 的错误提示
平台浏览器会出现注册平台
• 算法文件(*.sdf)的下载 • 自动下载
完成上述准备 工作
编译*.mdl 文件
首次下载算法 对算法模型结构进行了调整
• 算法文件(*.sdf)的下载
• 手动下载
拖放
2. 工具栏
Pidrtdu.sdf
3. 菜单栏
• 虚拟仪器的使用 • 创建仪表板
工具栏
菜单栏
• 常用工具
• 虚拟仪器管理器(Instrumentation)
– 设置建立的虚拟仪器的工作状态（Animation， Edit，Test）
工具栏
菜单栏
• 常用工具
• 虚拟仪器(Instrument Selector)
– 浏览虚拟仪器 – 在Layout中创建虚拟仪器
• 准备工作 • 设置ControlDesk与硬件的连接方式
• RTI的设置（ADC模块为例）
I/O物理接口
模块功能
查手册 使用Help文档
I/O特性 设置界面的参数描述
• RTI的设置（ADC模块为例）
12
6
A B
3组共6个50针接头
17
1
c
DS1401接头
50
34
DS1103接头
• RTW的设置及代码自动生成
RTW设置界面
代码编译
代码编译
时间
周期
数值计算方法
菜单栏
工具栏设置菜单 （右键点击工具栏）
工具栏
浏览器
视窗
虚拟仪器
工具窗口 状态栏
• 常用工具
• 日志观察器(Log viewer)
– 观察ControlDesk的行为 – 错误信息
工具窗口
• 常用工具
• 平台浏览器(Platform manager)
– 设置与硬件的连接，创建/清除平台注册文件 – 浏览平台，控制实验过程 – 下载*.sdf文件
1. 菜单栏: File 2.工具栏: ControlDesk
直接创建对象
• 虚拟仪器的使用
• 设计仪表板
仪表板(Layout)
虚拟仪器 选择仪表
属性对话框
• 虚拟仪器的使用 • 实例
• 虚拟仪器的使用 • 变量与仪器的关联
仪表板
拖放指令 变量浏览器
只有参量可以在线修改 其它变量只能观测和记录
RTI 变量 参量 输出
• 虚拟仪器的使用 • 曲线的显示和数据保存 曲线显示的起停
曲线是否 自动刷新
是否启用触 发信号及触
发形式
设置触发 信号启动 曲线显示
保存曲 线数据
曲线时 间长度
整车硬件在环测试系统软硬件介绍
• 内容概述
• 基于dSPACE的系统开发模式 • RTI/RTW的使用 • Control Desk的使用 • 实例
• 并行工程问题
• RCP：将设计软件开发的算法方便快捷地在 实时硬件平台上实现，观察其与硬件相连后 的性能，且能进行反复实验和设计。
• HILS：在对象还处于研制阶段或对象硬件很 难得到时，能够在早期完成对控制算法的测 试。
DS1103 PPC 板
AutoBox
MicroAutoBox（DS1401）
AD/DA、数字I/O口多，CAN接口少，具有其它 的标准接口（如陀螺、机器人控制）
电源：135W，8-100V 温度范围：-10-55摄氏度 良好的抗震性，体积大
CAN接口多，其它接口较少 电源：20W，6-40V 温度范围：-40-85摄氏度 良好抗震性，体积小
• 系统软件组成
MATLAB
SIMULINK
RTW
RTI
dSPACE 工具
• 分析,设计， 优化
• 离线的数据处理
• 基于方块图的建模 • 离线仿真
• 从模块生成C代码
• 实时接口模块库 • 自动代码实现
• ControlDesk/Motion Desk:实验的自动控 制和测试
• 与MATLAB接口的 MLIB/MTRACE
中断 控制器
16/32位 I/O总线
TMS320F240 DSP
双端口 RAM
PWM
4路记 录输入
ADC 16路10位
串行接口
18位数字I/O
双端口 RAM
CAN接口 80C164
串行接口
32通道 数字I/O
6通道增 量编码器
ADC 16路16位 4路12位
DAC 8路14位
• AutoBox和MicroAutoBox