实时仿真与HIL系统应用案例V4.0_130827
HIL测试在新能源汽车试验问题解决中的应用1王涛
HIL测试在新能源汽车试验问题解决中的应用 1王涛发布时间：2021-08-26T09:02:56.222Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者： 1王涛 2王彦伟[导读] 近年来，随着人们生活水平的提高，汽车需求量逐年增加。
1身份证号码：22242419921011XXXX；2身份证号码： 22028119910713XXXX摘要：近年来，随着人们生活水平的提高，汽车需求量逐年增加。
国家对节能减排的重视，使得新能源汽车的普及率上升，减少了能源消耗，有利于推进我国的可持续发展。
为保证新能源汽车的总体质量，往往应用HIL测试来及时发现新能源汽车中存在的各种问题，这种测试手段能够及时快速地进行汽车故障问题的分析，其测试更为可靠，有利于解决新能源汽车存在的各种问题。
基于此，本文分析了HIL测试在新能源汽车试验问题解决中的有效应用，有利于提升汽车的整体性能。
关键词：新能源汽车；HIL测试；试验问题；应用HIL测试是新能源汽车试验的主要手段，该测试在应用中能够及时根据测试结果来反映汽车中存在的各种设计问题等，经过对测试结果的分析，有关人员可以充分对该汽车试验中的各种问题加以解决，实现相关参数的调整等，提高新能源汽车的安全性。
1.HIL测试系统的总体架构设计以某新能源汽车为例，在应用HIL测试解决汽车试验中出现的问题时，HIL测试系统的总体架构极为复杂。
比如，以测试系统的电控单元为例，其主要包含了发动机电控单元、自动变速器控制单元、车身稳定控制单元、启动控制单元等。
在应用HIL测试系统进行测试与故障解决时，主要包含了对系统功能策略的验证测试、网络通信系统的故障注入与处理测试、系统故障注入测试与诊断测试。
1.1测试系统的硬件组成在对新能源汽车应用HIL测试系统进行测试时，其测试需要对车辆的动力传动系统、底盘控制系统与车身控制系统加以测试，以dsPACE实时仿真系统为基础，建立完善的测试系统平台，在该平台内，主要包含了以下内容：（1）硬件仿真系统，以HIL机柜与测试台架为主；（2）ASM整车模型系统，主要是模型参数化与整车模型；（3）软件控制系统，该系统是主要的控制系统，其中往往包含了测试管理平台与自动化测试平台，在这些平台中，有关的人员可以进行各项测试命令的发出与处理等。
基于HiL实时联合仿真自动变速器控制系统TCU快速开发研究
性 要求极 高 ， 由此 带来 了其控 制系统 设计 的复杂 性 ： 从 系统架 构 设计 ， 个功 能 的开 发 、 单 测试 ， 软件 集 到 成 、 统测 试与标 定 需要 一个 长 期 的过程 。在 Ｔ Ｕ 系 Ｃ 控 制系统 开发 的早 期 ，一 般靠 大量 的道路试 验来 摸 索控 制规 律 ， 需耗 费 大量 的人 力 、 物力 ， 发周 期也 开
车 辆 Ｔ Ｕ开 发 环 境 。 Ｃ 在此 基 础 上 利 用 Ｂ ｐｓ 技 术 实 现 了 Ｔ Ｕ软 件 快 速 开发 ， ｙ ａｓ Ｃ 并将 Ｔ Ｕ控 制 策 略 应用 到 实 际 车辆 进 Ｃ 行 了道 路试 验 。 自动 变 速器 模 型 实 时 仿 真结 果 和 实 车测 试 结 果 对 比表 明 ， 者 吻 合性 较 好 ， 于 此 快 速 开 发 系统 开 二 基
【 ｂｔ ｃ Ａ ｕ ｍ ｔ ａｓ ｉｉ ｏｅ ｉ ｅ ａｌｈｄａｄｉ ｉ ｅ ａ ｄｔ ｔ ｅｉｅｅｇ ｅｒ ｌ ｔ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｎａｔ ａｃｔｎｍｓｏ ｍ ｄｌ ｓ ｓ ｂｓｅ ｎ ｓ ｎ ｇ ｔ ｏ ｈ ｖｈ ｌ ｎｉ ｅ — ｍ ｒ ］ ｏ ｉ ｒ ｓｎ ｔ ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ｎ ａ ｉ
１ 前 言
汽 车 自动变 速器 的构成 涉及机 械 、液压 和 电子
等 跨学科 领域 ， 考虑 到其工 作工况 复杂 ， 再 且对 安全
模 型 ， 后集成 于 车辆发 动机实 时仿 真平 台 Ｌ ｂ ａ— 然 ａ ｃｒ
Ｐ【 Ｔｌ Ｊ 系统 ， 构成 接 近 于实 车 的虚 拟 车辆 Ｔ Ｕ开 发 环 Ｃ 境 ，并 在 此基 础 上利 用 Ｂ ｐ ｓ 技 术实 现 Ｔ Ｕ软 件 ｙ ａｓ Ｃ 快 速开 发 。利 用该 环 境对 控 制逻 辑 进 行 于道路 试验 进行精 调 和验证 ， 从而 在保证 满 足开发 质量要求 的前 提下 ， 大 大缩短 了 Ｔ Ｕ控 制系统 开发 周期 。 Ｃ
python脚本在整车控制系统HIL测试中的应用
１ 整 车 控 制 系统 的描述
Ｐｕ— 燃 料 电池轿 车整 车控 制 系统 主 要包 括 ｌｇｉ ｎ 以下 ６个 方面 的功 能 ： 动控 制 、 料 电池 系统 启 驱 燃 停控 制 、 能量 管 理 策 略 、 车 热管 理 、 车安 全 策 整 整 略 、故 障诊 断与处 理 。
在设计过程中， 为实现 Ｖ Ｓ系统与各个子 系 Ｍ
收稿 日期 ： ０ １—１ ０ ２１ １— ９
上海汽车
２ １． ２ ０ ２０
・
３ ・ ７
利用脚 本来 描 述 测 试 用 例 的输 入 ， 通 过 仿 真 测 并 试 平 台上 的脚本解 释 器 来执 行 测试 用 例 是一 种 有
ｐｔｏ ｙ ｎ脚 本 在 整 车 控制 系统 ＨＬ ｈ Ｉ测试 中 的应 用
吴 超 李 玲 （ 上海汽车集团股份有限公司， 上海 ２１ ４ ０８ ） ０
张 燕 （ 同济大学电子信息与工程学院 ， 上海 ２１０ ） ０８ ４
【 摘要】 介绍了基于ｄ Ａ Ｅ Ｓ Ｃ 仿真环境的 式燃料电 Ｐ 插电 池轿车整车控制系 统硬件在环（ ａ ｗｒｉｔ ． Ｈｒ ａ ．．ｅ ｄ ｅｎｈ
ｔ ｎ ｓ ｔ ｎ ｎ ｅ ｉｎ ｄ ｆ ｒ ｈ ｅ ｉ ｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｆ ｈ ｌ ｇ ｉ ｕ ｌ ｅｌ ａ ｓ ｎ ｅ ｅ ｉｌ ｉ ｅｔ ｇ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｖ ｈ ｃｅ ｍａ ａ ｅ ｎ ｓｅ ｏ ｅ ｐ ｕ — ｆ ｅ ｌ ｐ ｓｅ ｇ ｒｖ ｈ ｃｅ ｉ ｏ ｉ ｏ ｔ ｓ ｔ ｎ ｃ ｓ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｈ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｙｈ ｎ ｓ ｒ ｔｉ ｈ Ｌ ａ ｔ ｍａｉ ｎ ｔ ｓ ｎ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ａ ｎ ｒ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｔ ｅ ｐ ｔ ｏ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ＨＩ ｕ ｏ ｔ ｅ ｔ ｇ ａ ｄ ｉ ａ ｖ ｎ ａ ｅ － ｏ ｃ ｏ ｐ ｏ ｉ ｓ ｇ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｕ ｌ ｅ ｔ ｇａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｅ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｅ ｉ ｃ ｔｓｉ ｇｅ ａ ｌｓａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｈ ｎ ａ ｓｉ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ ｔ ｏ ｇ ｎ ｌ ｓ ｆｓ ｃｆ ｅ ｔ ｘ ｍｐｅ ｎ ｈ ｏ ｉ ｔ ｎ ｂ ｈ ｈ ｓ ｐ ｉ ｎ —
hil 仿真基本原理
hil 仿真基本原理HIL Simulation: Basic PrinciplesHIL simulation, or Hardware-in-the-Loop simulation, is a crucial technique in the development and testing of complex systems, especially in the automotive and aerospace industries.HIL仿真，即硬件在环仿真，是开发和测试复杂系统，特别是在汽车和航空航天工业中的一项关键技术。
At its core, HIL simulation involves the integration of real hardware components with a simulated environment.其核心在于将真实的硬件组件与模拟环境进行集成。
This simulation environment is typically created using specialized software that can replicate the operational conditions and interactions of the system under test.这种模拟环境通常使用专用软件创建，可以复制被测系统的操作条件和交互。
By connecting the hardware components to the simulation, it becomes possible to evaluate their performance and identify potential issues without the need for actual deployment in a real-world setting.通过将硬件组件连接到模拟环境，可以在不需要在真实环境中实际部署的情况下评估其性能并识别潜在问题。
HIL测试在汽车电控系统开发中的新应用
测试中很难采集到各个系统从硬件 IO 到总线信号的所有数据，而在 HIL 测试中则没有类 似的局限性 前述的几点是实车试验固有的局限性。当然，在传统的 HIL 测试和引进了驾驶模拟器的 HIL 测 试中也存在自身的固有问题，例如前端雷达传感器通常采用仿真的手段，因此很难模拟真实的传感 器在实际道路中受到的各种干扰，或者雷达传感器自身设计缺陷带来的安全隐患。但是，在结合了 驾驶模拟器的 HIL 测试中，我们可以更好地引入人的驾驶习惯和驾驶风格，把人-车-环境的交互作 用带入到测试中来，对于 ACC 系统的开发和测试，可以有效地帮助提高工作效率。 3.3 ACC 系统的三种测试手段对比 基于第 3.1 节中所述 ACC 系统的功能，我们设计了一些有针对性的试验条件以及试验内容，分 别对三种试验手段的可行性以及试验效果做比较，其对比结果如下表所示： 表1 对 ACC 系统测试时三种测试手段的可行性对比 测试手段对比 实车 √ √ √ △ √ 实车 √ √ √ √ △ △ HIL √ √ √ √ √ HIL √ × × × × × HIL+DS √ √ √ √ √ HIL+DS √ √ √ √ √ √
图3
引进了驾驶模拟器的 HIL 测试系统的构成
引进了驾驶模拟器的 HIL 测试系统最突出的优势体现在以下三个方面： 实时模拟驾驶员的反应和驾驶动作，包括对刹车、油门、方向盘、档位等的操作 实时模拟车辆行驶过程中的外界环境变化，包括天气、道路、交通等方面 驾驶员的操作、车辆状态的变化、外界环境的变化这三要素相互影响，并且结果可以实时 监控 由上述的优势点可以看出， 与单纯由虚拟车辆和 ECU 构成的 HIL 测试系统相比， 引进了驾驶模 拟器后的测试系统在有关运动的仿真上，在真实性和人-车闭环方面更具有优势。而这些优势在开发 与车辆行驶有关的电控系统时，可以得到良好的体现。
美国国家仪器发布用于实时测试和半实物仿真(HIL)的新版软件NI VeriStand 2011
美国国家仪器发布用于实时测试和半实物仿真(HIL)的新版软
件NI VeriStand 2011
佚名
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2011(13)11
【摘要】美国国家仪器公司（National Instruments简称NI）发布最新版本基于配置的软件环境NIVeri Stand2011，用于实时测试和仿真应用，包括硬件在环（HIL）仿真和TestCell中的测控应用。
直观、开放的软件界面帮助工程师实现出众的系统灵活性，同时也减少了测试开发时间。
全新版本进一步增强了内置的实时激励配置工具，可快速创建复杂的实时执行测试序列，包括循环和分支结构、组合运算功能以及多任务处理等等。
【总页数】1页(P70-70)
【关键词】美国国家仪器公司;半实物仿真;实时测试;软件环境;Instruments;最新版本;仿真应用;配置工具
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.用于实时测试和半实物仿真的新版软件NI VeriStand 2011 [J],
2.美国国家仪器发布用于实时测试和半实物仿真（HIL）的新版软件——增强了激励配置编辑器并新增了IN—ERTIATestCell组件 [J], 无
3.美国国家仪器发布用于实时测试和半实物仿真（HIL）的新版软件 [J],
4.NI公司发布用于实时测试和半实物仿真（HIL）的新版软件——NI VeriStand 2011 [J],
5.美国国家仪器发布用于实时测试和半实物仿真(HIL)的新版软件NI VeriStand 2011——增强了激励配置编辑器并新增了INERTIA Test Cell组件 [J],
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一种HIL测试系统的设计方法和HIL测试系统[发明专利]
![一种HIL测试系统的设计方法和HIL测试系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1e60b10511661ed9ad51f01dc281e53a580251d0.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810844287.4(22)申请日 2018.07.27(71)申请人 重庆长安汽车股份有限公司地址 400023 重庆市江北区建新东路260号(72)发明人 李晓弘 翟钧 时鹏 王西乡 缪涛 方蔚 (74)专利代理机构 北京信远达知识产权代理事务所(普通合伙) 11304代理人 魏晓波(51)Int.Cl.G05B 17/02(2006.01)(54)发明名称一种HIL测试系统的设计方法和HIL测试系统(57)摘要本发明公开了一种HIL测试系统的设计方法，构建有整车动力学模型和至少包括发动机模型、动力耦合机构模型、电机模型和电池模型的多个被控对象模型，将整车动力学模型和各被控对象模型都搭载至HIL半实物仿真平台，并对HIL半实物仿真平台进行接口配置，使得最终形成的HIL测试系统可以配合混和动力新能源汽车动力系统中发动机控制器、耦合机构控制器、电机控制器和电池管理系统的协同工作，进行虚拟车辆的纯电动、纯机动或发动机和电机的混合驱动的工作模式的切换，以此完成对混和动力新能源汽车动力系统的HIL测试。
此外，本发明还公开了一种HIL测试系统，效果如上。
权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 109031977 A 2018.12.18C N 109031977A1.一种HIL测试系统的设计方法，其特征在于，包括：构建整车动力学模型和多个被控对象模型，其中，所述被控对象模型至少包括分别用于模拟发动机、动力耦合机构、电机和电池的发动机模型、动力耦合机构模型、电机模型和电池模型；将所述整车动力学模型和各所述被控对象模型搭载至HIL半实物仿真平台，并对所述HIL半实物仿真平台进行接口配置以形成所述HIL测试系统。
2.根据权利要求1所述的HIL测试系统的设计方法，其特征在于，所述被控对象模型还包括：用于模拟变速器的变速器模型。
EMS HIL 仿真测试系统方案 (2)
EMS HIL 仿真测试系统方案EMS HIL仿真测试系统是一种用于测试电力系统管理系统（EMS）的仿真测试系统。
这种系统可以模拟实际电网运行情况，并通过注入故障、干扰等情况来评估EMS的性能和稳定性。
以下是一个EMS HIL仿真测试系统的方案：1. 系统架构：EMS HIL仿真测试系统由三个主要部分组成：电力系统模型、硬件接口和测试控制器。
- 电力系统模型：该模型是一个基于电力系统的仿真模型，能够模拟真实电力网络的运行情况。
它可以模拟各种电网元件（发电机、变压器、线路、电容、电感等）的行为，并生成与实际电力系统相似的运行数据。
- 硬件接口：硬件接口用于将EMS HIL仿真测试系统连接到实际EMS系统。
它可以接收EMS系统发送的指令和数据，并将仿真系统的输出结果传输回EMS系统。
- 测试控制器：测试控制器是系统的核心部分，它负责控制仿真的运行，设置故障和干扰情况，并记录仿真测试数据。
测试控制器还可以监测EMS系统的反应和性能，并生成测试报告。
2. 功能特点：- 故障注入：系统可以模拟各种故障，如短路、断线等，并检测EMS系统对这些故障的处理能力。
- 干扰注入：系统可以模拟各种干扰，如电压波动、频率偏差等，并评估EMS系统对这些干扰的稳定性和响应能力。
- 性能评估：系统可以监测EMS系统的响应时间、准确性和稳定性，并生成性能评估报告。
- 数据记录和分析：系统可以记录和分析EMS系统的运行数据，并提供数据分析工具和报告生成工具。
3. 应用场景：- EMS系统开发阶段：在EMS系统开发阶段，可以使用EMS HIL仿真测试系统来验证系统的功能和性能。
- EMS系统更新阶段：在EMS系统更新阶段，可以使用EMS HIL仿真测试系统来验证更新后的系统与原系统的兼容性和稳定性。
- 电网规划和设计：在电网规划和设计阶段，可以使用EMS HIL仿真测试系统来模拟不同的电网配置和运行情况，评估系统的可靠性和稳定性。
数字仿真HIL半物理运行测试上台架
数字仿真HIL半物理运行测试上台架一、组成HIL，即硬件在环（Hardware-In-the-Loop），包含三个部分：硬件（Hardware)，指的是已装载控制软件（Software）的ECU控制器（实物）；仿真(Simulation)，指的是对被控对象及其传感器、执行器等的仿真；在环(Loop)，指的是控制器与被控对象形成的闭环系统。
二、作用以及优势HIL作为汽车系统V模式开发流程中的验证环节，可以完整的模拟汽车的整个工况以及极限环境。
HIL改变了传统的测试手段，在汽车开发过程中具有十分重要的作用。
与传统测试手段相比，它的优势主要体现在以下几个方面：1、同步开发。
能够在控制器相关硬件设备不到位的情况下，对控制器进行调试。
2、极限测试与破坏性试验。
比如碰撞、过充/放、故障注入等工况实验，不会产生实际的损失和风险，但达到验证控制器性能的目的。
3、可重复再现。
可精准的模拟任意一次实验，在实车测试中是很难实现。
4、全面、快捷。
可在开发初期检测出软硬件的设计缺陷，大大降低开发周期和成本。
电池管理系统（Battery Management System,BMS）是电动汽车中的关键部分，是监控及保护整车正常运行的关键技术的核心部件。
因此BMS在装车之前必须要进行充分的测试，但是若用真实的电池组和整车环境测试会有诸多弊端。
如：1、极限工况模拟给测试人员带来安全隐患，例如过压、过流和过温，有可能导致电池爆炸。
2、SOC估计算法验证耗时长，真实的电池组充放电试验十分耗时。
3、模拟特定工况难度大，例如均衡功能测试时，制造电池单体间细微电压差别。
4、电池热平衡测试时，制造单体和电池包间细微的温度差别等。
以及其他针对BMS功能测试，如电池组工作电压、单体电池电压、温度、充放电控制、高压安全功能、均衡功能、通讯、故障诊断、传感器等一系列的测试，都面临着诸多挑战。
但是，BMS HIL完全没有上述弊端，可以很轻松的实现极限工况测试，可以在短时间内完成所需功能和性能测试。
HIL测试系统方案
被控对象实时仿真模型 配套的试验和测试软件 工程服务
系统集成的工程服务（界面、信号列表、线束制作、 自动测试等）
测试用例和自动测试库开发
HIL系统组成
CAN, LIN 9功能日益复杂——单个动力系统的控制软件超过2万行的代码 9 与供应商共同进行研发——责任的分担
HIL测试需求
汽车故障分布
电子电气系统
点火系统 * 发动机
散热器/冷却系统 车轮或轮胎 燃油系统 喷射系统 *
齿轮/变速箱 底盘 * 其他
32.1%
14.0%
11.7%
8.2%
7.0%
ECU测试
ECU 功能测试
测试单个ECU 软件集成测试 验收和发布测试
测试ECU网络 测试分布式功能 测试网络系统
• 功能设计 • 控制策略 • 诊断程序 • ECU开发
• 全部的运行范围 • 临界的运行状态 • 诊断功能 • 基于试验驾驶的测量数据 • Residual bus 仿真
• “相互作用” • 总线的行为 • 网络管理 • 功率消耗 • 集成测试
9政府法规的日益严格(降低
排放)
Code M e m o ry [KByte ]
600 500 400 300 200 100
0 1985
1990
1995
2000
2005
背景一整车测试所面临的挑战
9 如何测试复杂的整车网络
日益增加的ECU数量： 20～50 复杂的网络拓补结构：CAN ，LIN ，MOST……
试验 管理软件
基于RT-LAB的逆变器并联HIL实时仿真平台
基于RT-LAB的逆变器并联HIL实时仿真平台
刘轶强
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2017(037)006
【摘要】逆变器并联组网运行是新型船舶电力系统的典型工况,近年来逐渐成为研究热点.为了便于开展逆变器并联控制策略研究,本文基于RT-LAB建立了逆变器并联系统的硬件在环实时仿真平台,针对逆变器并联系统进行了实时仿真研究,实时仿真与物理试验的结果对比表明,本文所建立的逆变器并联实时仿真平台能够有效反映系统运行特性.
【总页数】5页(P59-63)
【作者】刘轶强
【作者单位】海军驻武汉地区军事代表局,武汉430064
【正文语种】中文
【中图分类】TM461
【相关文献】
1.基于RT-LAB的动车组牵引传动系统HIL仿真研究 [J], 夏菲;谢冰若;赵红卫
2.基于RT-LAB的永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现 [J], 邱华静;李鸿彪;邹毅军
3.基于RT-LAB光储模型及功率在环实时仿真平台研究 [J], 李元浩
4.基于RT-LAB光储模型及功率在环实时仿真平台研究 [J], 李元浩
5.基于CloudPSS-RT和RT-Lab联合实时仿真平台的在线阻抗分析装置设计 [J], 曹斌;原帅;辛东昊
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基于HIL仿真系统的TCU应用软件测试
基于HIL仿真系统的TCU应用软件测试范萍萍;张守军;周玉志【摘要】以dSPACE公司的HIL仿真测试系统为例,介绍了HIL仿真系统的软硬件组成及搭建方式.从TCU应用软件开发的角度研究了三种重要的HIL仿真测试内容,并分析其重要作用.结论是基于HIL仿真系统可以提高TCU应用软件开发的效率、提升软件质量、节约开发成本,HIL仿真系统满足了当前TCU软件开发形式的需求.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2015(053)012【总页数】5页(P72-76)【关键词】HIL仿真系统;TCU;应用软件;开发;测试【作者】范萍萍;张守军;周玉志【作者单位】261053山东省潍坊市山东工业技师学院;261053山东省潍坊市山东工业技师学院;261053山东省潍坊市山东工业技师学院【正文语种】中文【中图分类】U467.30 引言随着汽车功能的增加，越来越多的电子控制系统被应用到汽车中。
目前，在高端汽车中一般会有50 个以上的 ECU[1]。
对于 TCU[2]（Transmission Control Unit，即自动变速器电控单元），可以充分利用其它ECU发送到CAN总线上的信息，更加精确稳定地完成对自动变速器的控制。
TCU需接收更多的信息或命令并实时处理运算，应对更多的故障类型并制定故障处理措施以应对新的风险种类，也给TCU控制带来了更多不稳定因素和风险。
另外，驾驶者对驾驶感受的要求越来越高，对于动力性和舒适性有更多个性化的需求，这就需要TCU应用软件中加入更多的功能模块或策略来提升自动变速器的换挡品质，加强对于驾驶者驾驶意图的判断，提供更多驾驶模式的选择。
TCU应用软件功能越来越多，控制策略越来越复杂，这就对软件测试提出了更高的要求，需要更高效、更节省、更全面、更准确地完成整个开发阶段的测试。
而HIL仿真系统恰好满足了这一发展需求，可以真实完整地模拟整车环境，更高效地完成各项TCU应用软件功能测试。
和利时：工业软件之DCS仿真系统应用案例
和利时：工业软件之DCS仿真系统应用案例1 概述目前，火电机组正向着大容量、高参数的方向发展，其运行安全性和经济性在一定程度上依赖于运行控制水平的高低，因此对运行人员的熟练操作及处理事故的能力有了更高的要求，同时随着机组的自动化控制水平的提高，运行人员在实际机组上的操作机会将会更少，为了使运行人员得到有效的运行操作培训，也为了能培养出全能值班员，全范围仿真培训装置的必要性越来越明显。
而OTS仿真培训系统能使电厂运行人员熟练地掌握机组启、停和正常运行的全程操作，避免误操作情况的发生，帮助运行人员全面地掌握机组的运行特性，可有效地提高运行人员对机组的调控能力；同时仿真机具有电厂常见事故的模拟功能，事故现象逼真，能够满足运行人员对运行培训、热工保护、调节控制、事故分析的学习要求，以及通过仿真机可以进行机组运行特性的分析研究，验证机组运行操作规程，改善和提高机组的运行操作技术方法，从而有效地提高机组运行的经济性。
目前，企业对安全性、经济性等指标的要求越来越高，OTS仿真培训系统在电厂的安全经济运行方面会发挥出越来越大的作用。
2 基于虚拟DCS的仿真系统结构目前电厂仿真培训系统中最常用的再现DCS的方法有仿真式和全激励式两种。
仿真式是根据DCS的组态图、屏幕显示画面及操作，在新的软硬件环境下重新编程，实现其控制策略和人机接口等功能，最后达到与仿真对象一致的效果。
这种方式实现成本不高，但有以下不足之处:（1）仿真式只能实现控制系统的部分仿真，软件逼真度和可信度不够高，而且在操作员的操作方式、操作习惯方面都会因为二者的开发平台不一样，产生差异，难以实现与现场完全相同的DCS环境，无法达到真正意义上的全仿真效果。
（2）当现场控制系统组态改动时，仿真机的控制系统跟踪修改繁琐困难，扩展性、适应性差。
（3）对热控人员无法进行逻辑修改、控制参数整定等培训。
全激励式DCS省略了输入/输出等卡件，采用真实DCS的硬件软件和网络系统的适当配置来再现DCS，它具有极高的软硬件逼真度，可在仿真机上方便地进行控制算法分析研究及改进工作。
基于车载以太网的HIL实时仿真测试平台的研究及应用
基于车载以太网的HIL实时仿真测试平台的研究及应用任勇;张文平;王涛;李小燕
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】利用以太网配置工具生成同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信的Simulink模型服务接口,采用MATLAB软件创建HIL仿真模型,应用Python语言开发支持车载以太网DoIP诊断的上位机,并基于Dspace实时仿真平台搭建HIL 实时仿真测试平台。
结果表明:该平台可以模拟基本驾驶操作测试,同时支持
CAN/CANFD通信和SOME/IP通信测试,并可以对车载以太网报文进行E2E校验;利用诊断上位机可以进行CAN/CANFD通信和DoIP通信的UDS诊断操作。
【总页数】6页(P73-77)
【作者】任勇;张文平;王涛;李小燕
【作者单位】福田戴姆勒汽车有限公司;北京石墨烯研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.46
【相关文献】
1.基于RT-LAB的逆变器并联HIL实时仿真平台
2.基于HiL实时联合仿真自动变速器控制系统TCU快速开发研究
3.基于HIL仿真系统的TCU应用软件测试
4.基于HIL台架的ADAS自动化仿真测试方法研究
5.基于HIL的变流控制器实时仿真测试平台研究
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Hil在汽车整车测试及开发系统中的应用
Hil在汽车整车测试及开发系统中的应用打开文本图片集摘要：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】：^p ：Hil（硬件在环）；汽车技术；ECU；仿真模型1 认识HILHiL（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。
ECU快速原型开发与HiL实时仿真测试一体化解决方案
发动机ECU快速原型开发及硬件在环测试一体化解决方案版本：V1.0日期：2011.12.10目录目录 (2)1.概述 (3)2.RCP-快速控制原型 (4)2.1.D2P 128pin快速原型开发平台主要接口资源 (4)2.2.D2P 128pin快速原型开发平台介绍 (4)3.HiL实时仿真测试系统 (8)4.快速原型开发&HiL实时仿真测试系统 (9)4.1.系统架构 (9)4.2.系统功能介绍 (10)4.3.系统信号连接说明 (11)2 / 111. 概述在发动机控制器（ECU）设计开发及标定测试阶段，对工程技术人员而言，所面临的无非是两种应用问题：一是在开发的初期阶段，快速地建立控制对象及控制器模型，并对整个控制系统进行多次的、离线的及在线的试验来验证控制系统软、硬件方案的可行性。
这个过程称之为快速控制原型（RCP）；第二个问题就是已设计完的控制器投入生产后，在投放市场前必须对其进行详细的测试。
如果按传统的测试方法，用真实的对象或环境进行测试，无论是人员、设备还是资金都需要较大的投入，而且周期长，不能进行极限条件下的测试，试验的可重复性差，所得测试结果可记录性及可分析性都较差。
现在普遍采用的方法是：在产品上市之前，采用真实的控制器，被控对象或者系统运行环境部分采用实际的物体，部分采用实时数字模型来模拟，进行整个系统的仿真测试，这个过程称之为硬件在环（HiL）仿真测试。
本方案基于意昂科技D2P 128pin快速原型开发平台和dSPACE快速控制原型MicroAutoBox，搭建一套发动机ECU快速原型开发平台和HiL实时仿真测试系统。
3 / 112. RCP-快速控制原型要实现快速控制原型，必须有集成了良好易用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试的工具。
意昂科技D2P 128pin快速原型开发平台允许反复修改模型设计，进行离线及实时仿真。
这样，就可以将错误及不当之处消除于设计初期，使设计修改费用减至最小。
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实时仿真与HIL系统应用案例I.智能电网与新能源汽车目录案例1.某柔性直流输电示范工程控制保护装置测试 (1)案例2.MMC柔性直流输电控制保护装置算法开发及测试 (2)案例3三端MMC-HVDC柔性直流装置入网检测 (4)案例4.五端MMC柔性直流输电全数字仿真及装置测试 (5)案例5.基于半桥结构的统一潮流控制器UPFC硬件在环测试 (6)案例6.风电并网系统RCP研究及HIL测试 (7)案例7.双馈风机并网系统控制器硬件在环HIL测试 (8)案例8.基于RT-LAB的光伏阵列模拟器 (9)案例9.微电网功率硬件在环仿真（PHIL） (10)案例10.微电网实时仿真模型开发及研究 (11)案例11.锂离子电池储能并网控制器PCS硬件在环测试HIL (12)案例12.密集节点变电站实时仿真 (13)案例13.基于IEC61850的继电保护测试 (15)案例14.基于实时仿真的广域监测、保护及控制WAMPAC测试 (17)案例15.基于功率硬件在环（PHIL）配电网电能质量分析 (19)案例16.基于实时仿真的配电网继电保护测试 (20)案例17.有源电力滤波APF控制器算法设计 (21)案例18.电力系统机网协调仿真分析及半实物测试 (22)案例19.高压大功率变频器半实物仿真 (23)案例20.永磁同步电机PMSM控制系统设计 (24)案例21.永磁同步电机PMSM控制器虚拟测试平台 (25)案例22.新能源汽车开关磁阻电机MCU硬件在环测试 (26)案例23.基于JMAG高精度有限元分析的实时仿真 (27)案例24.新能源汽车PMSM电机控制器HIL测试 (28)案例25.新能源汽车多ECU硬件在环测试 (29)案例26.新能源汽车电池控制系统BMS自动测试平台 (30)案例27.高速动车组牵引传动系统实时仿真 (32)案例28.大功率逆变电源半实物仿真 (33)案例29.船舶电力推进及综合电力系统 (34)案例1.某柔性直流输电示范工程控制保护装置测试该系统是某设备制造商为了测试其MMC-HVDC控制保护装置而配置的RT-LAB系统。
中间黑色机柜为RT-LAB仿真器，白色机柜为控制保护装置。
RT-LAB中模拟风场、MMC整流换流站、直流线路、逆变换流站及受端的交流电场。
可以在模型任意处设置故障，并在任意处观测波形。
图1-1现场图示该仿真应用难点在于大量电力电子器件的解算以及系统的大量IO，RT-LAB自带的实时电力算法保证了模型解算的实时性，MMC模块库保证了模型准确性，PCIe总线技术保证了3300多个IO的正常使用。
系统仿真结果与实际现场波形比较显示，RT-LAB数字实时仿真器可以替代动模，为装置的测试提供准确的虚拟对象。
案例2.MMC柔性直流输电控制保护装置算法开发及测试某设备制造商为开发其MMC-HVDC控制保护装置的算法，并对其开发好的装置进行测试，配置了以下RT-LAB系统：A.系统算法设计初期：由于实际主回路器件订货周期较长，为了同步开发不影响进度，采用一台RT-LAB 模拟MMC主电路及电网，另一台RT-LAB基于Simulink开发并优化算法，其原理如下：图2-1原理图B.系统算法设计现场调试：算法设计完成后，主回路已经到位，此时，将在租借的RT-LAB上运行的虚拟主电路及电网替换为真实主电路及电网，进行真正的RT-LAB控制器RCP现场调试，其现场图片如下：图2-2现场图示C.实际装置测试硬件在环HIL测试B阶段算法得到验证，控制保护装置样机出厂时，进入到第三阶段，将MMC主电路及交流电力系统运行于RT-LAB中，作为虚拟被控对象，对实际控制保护装置进行硬件在环（HIL）测试。
图2-3现场图示案例3三端MMC-HVDC柔性直流装置入网检测该项目为某电网公司三端MMC柔性直流示范工程。
目标将建成一个±160KV、输送容量为200MW的3端柔性直流输电系统。
RT-LAB在本工程中主要承担的任务为：全网（包括换流站）的全数字仿真、3个站的站控测试、3个站的阀控测试；所有参与单位的设备均通过RT-LAB进行功能及出厂测试。
图3-1原理图从仿真角度来说，本项目对RT-LAB提出的挑战是，大规模风电场接入仿真，世界最大规模交直流混合电网仿真，MMC柔性直流换流站仿真。
某电网公司配置了若干基于CPU的仿真器对交直流电网进行仿真，同时采用了若干基于FPGA的仿真器对柔性直流环流阀进行仿真，解决了这一仿真难题。
案例4.五端MMC柔性直流输电全数字仿真及装置测试该工程采用±220KV直流电压，分别在五个地方各建设一个换流站，容量分别定为40MW/30/MW/10MW/10MW/10MW，建设直流输电线路141公里交流220千伏输电线路22.5公里，110KV线路15.2公里。
这是世界上第一个5端柔性直流输电工程，将建成舟山北部主要岛屿间的直流输电网络，增强网架结构，并为风电及光伏接入打下基础。
图4-1原理图对于RT-LAB仿真来说，提出的挑战在于交直流电网的混合仿真，5端MMC柔性直流环流阀的详细模拟。
本系统交流送端及受端采用基于CPU处理器的OP5600型号仿真器，五端柔性直流环流阀等电力电子部分运行于基于FPGA处理器的OP7000系统仿真器上，OP5600与OP7000通过PCIe数据总线进行数据通信，从而完成整个系统分析。
该电网公司基于此平台完成了稳态及故障情况下的系统性能分析及应对措施，并将在二期工程中对接入电网的控制保护设备进行入网检测。
案例5.基于半桥结构的统一潮流控制器UPFC硬件在环测试统一潮流控制器（UPFC）可以灵活、快捷地实现输电系统的实时控制和动态补偿，能够同时统一控制或有选择地控制影响线路潮流的所有参数（电压、阻抗和相位角），还可以独立控制线路中的有功和无功潮流，将在保障未来智能电网的安全、经济、高效、优质运行中扮演重要角色。
图5-1半桥拓扑图本系统中通过MATLAB建立了基于半桥结构（如上图）的UPFC的主电路拓扑模型以及所并入的交流电网模型，利用RT-LAB将其实时化，利用模型CT、PT等测量电网的三相电压、三相电流和直流母线电压电流等信号，通过Aout模拟输出给UPFC真实控制器，通过Din接受来自真实控制器的PWM脉冲信号，对模型中的UPFC的主电路进行控制，从而完成基于半桥结构的UPFC的硬件在环测试。
图5-2原理图案例6.风电并网系统RCP研究及HIL测试为了对风力发电并网系统进行研究，对控制器进行测试，将RT-LAB分别作为控制器及被控对象使用。
左图中RT-LAB作为控制器原型（RCP）。
此系统中，RT-LAB采集实际电压、电流、转速等，发出控制脉冲，形成闭环，目的是研发早期对算法有效性、功能及性能进行优化；右图中RT-LAB作为对象模拟系统（HIL）。
图6-1现场图示此系统中，RT-LAB模拟风机、传动链、变流器、电网及负载等部件，为实际DSP 控制器测试提供一个虚拟对象环境。
图6-2原理图以往希望若干人，几个月时间搭建的调试环境，现在一个人一个下午即可完成。
案例7.双馈风机并网系统控制器硬件在环HIL测试本项目在RT-LAB仿真平台下，利用RT-LAB以及Simulink/SimPowerSystemS搭建了包括主电网、风力机以及变流器在内的双馈风力发电系统实时仿真模型，并以实物DSP 作为变流控制器与RT-LAB实时仿真机进行对接，组成硬件在环(HiL)实时仿真系统。
图7-1原理图实验证明：利用RT-LAB实时仿真功能，可方便的模拟双馈风机在各种风况以及电网故障下的运行状况，实现硬件在环仿真，得到了更接近实际的结果，使得控制器参数的优化更加快捷。
同时使用电网模型及双馈风力发电机模型替代真实的电网及双馈风力发电机，克服了外界条件的限制，节约了成本，为实验室内进行双馈风力发电各种故障研究提供了一个良好的试验平台。
案例8.基于RT-LAB的光伏阵列模拟器光伏模拟器是以光伏电池的数学模型为基础，将普通的电源转换成特殊电源，使其能够按照光伏特性曲线完成输出。
系统结构主要包括整流电路、DC/DC电路、控制电路和采样检测电路等。
由于BUCK电路拓扑比较简单，控制方便，目前得到了广泛应用。
图8-1原理图本系统首先利用光伏电池的数学模型在Simulink/SimPowerSystemS环境中搭建光伏模拟器，使得在实验室进行光伏特性实验时摆脱日照强度、环境温度等自然条件的影响。
然后，建立单级式光伏并网系统仿真模型，并将整个系统在RT-LAB环境中转化为实时仿真模型，模拟系统在外部光照发生变化时系统的响应，以对其进行实验和研究，实现了光伏发电系统的实时仿真。
为实验室内在真实或接近于真实的环境下进行大功率的光伏实验提供一个良好的实验平台。
案例9.微电网功率硬件在环仿真（PHIL）该系统中RT-LAB完成对多种分布式发电及储能装置的全数字模拟，包括风电、光伏、微型燃气轮机、蓄电池、超级电容、飞轮储能等。
目的是将建立的数学模型与实际装置进行对比，获得比较准确的数学模型为以后研究提供便利。
在未得到准确数学模型之前，RT-LAB模拟电网，将实际的装置通过功率放大器并入运行于RT-LAB中的“虚拟电网”，以期考察各种新能源并入电网后的双向影响。
图9-1原理图值得提及的是，由于需要同时考虑装置对电网的影响以及电网对装置的影响，RT-LAB与装置之间的功率放大器必须能够四象限运行，即功率必须能够双向流动，此类仿真器对带宽及相应速度有较高的要求。
图9-2现场图示案例10.微电网实时仿真模型开发及研究该系统中RT-LAB完成对多种分布式发电及储能装置的全数字模拟，并协助客户完成应用Simulink/SimPowerSystemS内置模型库中的标准模型，建立以下电气设备组成的微网系统仿真模型：13台690V1.5MW双馈风电机组，及相关变压器和输电线路；2台10.5kV30MW汽轮发电机组，及相关变压器和输电线路；11台10kV1409kW内燃机发电机组，及相关变压器和输电线路；1台光伏发电系统（含逆变器）模型，额定容量为1MW≤PN≤5MW；15MW负荷模型。
图10-1原理图借助于RT-LAB的分布式并行计算功能，将微电网的模型分配到CPU的6个核中并行执行，实现了以30微秒为步长的实时运行。
以下为系统所关注电气量的波形。
图10-2原理图案例11.锂离子电池储能并网控制器PCS硬件在环测试HIL本项目在RT-LAB仿真平台之上，利用电池模型、变流器模型以及储能变流器控制器实物，建立了电池储能系统实时仿真系统。
图11-1结构图图11-2现场图示通过试验证明：利用其在线实时仿真功能，可方便地模拟电池储能变流器系统真实运行状况，实现了硬件在回路仿真，得到了接近实际的试验结果，使优化控制器参数的过程更加快捷。