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硬件在环测试针对EPS的理论基础

2020-02-12 18:56:45·  来源：车辆技术  作者：师子一号  
　
在某些测试场景下，逼真的整车模型还是挺有用的，比如针对EPS的HIL测试在我们的HIL第2讲和第3讲中（可以通过主菜单下面的干货文章目录中查看），我们详细剖析了
在某些测试场景下，逼真的“整车模型”还是挺有用的，比如针对EPS的hil测试
 
在我们的HIL第2讲和第3讲中（可以通过主菜单下面的“干货文章目录”中查看），我们详细剖析了，“实时仿真机”到底是个什么东东、“整车模型”到底是个什么东东，其实都挺简单的。
 
我们认为，在一般控制器的测试情况下，整车模型是不必要的，是负担，是会拖累测试工作的，尤其是测试VCU、BMS、BCM、GW、TBOX等大部分控制器的时候。
 
但是，整车模型在一些情况下还是很有用的，特别是在动态测试和场景测试的时候，比如EMS、TCU、EPS、ADAS等控制器，因为这种测试有个非常重要的特点：
 
不能通过端口输入输出组合，直观地判断ECU的功能是否满足要求，需要结合一些复杂的东西才能判定。进一步来 说，除了端口输入输出之外，这些控制器还会有很多参数需要调教，并且这些“参数调教”不方便在车上做，需要借助带复杂模型的HIL设备来优化参数设定！
 
下面，我们以EPS控制器的HIL测试为例，对其进行基本概念的介绍。
 
01、如何获取这类“整车模型”
用simulink编写吗？ 不不不，这样效率太低了，而且很难做得准确，之所以有很多厂家在使劲推销simulink做的模型，那多半是因为经济利益驱使所致。
事实上我们可以从业内寻找现成的“模型”，它们的来源非常广泛，Carsim、Cruise、Siimulink等等，很多的，移植过来就好了。
 
软件 仿真
HIL中使用的模型，目的是模拟外设的工作特性（物理数学特性），比如电机模型、空调模型等等。仿真软件中的模型，功能也是这个，所以，它们属于一回事，在一定条件下，可以直接移植。
仿真技术属于前期工作，更偏向于理论设计，不是本公号的重点，高校实验室研究得比较多，并且这个领域内已经有一些很牛的高手了，比如“思想”、“xiaoming”等，做得已经很好了。
 
仿真软件
Cruise和Carsim是比较经典的两个软件。
Cruise是数据流模型，长处在于控制系统分析优化，偏电，模型库很丰富，混动、燃料电池的，都不在话下，但是结论不够直观，需要进一步分析研究！
Carsim是结构模型，偏机械，长处在于直观的动画显示，很酷，但模型库不如Cruise高级、丰富。
如果是做混合动力控制优化仿真，那肯定是用Cruise，如果是做EPS、ADAS测试，需要用直观的动画展示测试结果的，那肯定是用Carsim了。
 
离线仿真？ 在线仿真？
“离线”、“在线”，是软件学科的术语。 比如在互联网领域，系统上线，部署到云上之后进行的测试，就叫“在线测试”，在实验室里的单机上所做的测试，就是“离线测试”，它们之间最主要的区别就是： 有没有被正式使用。
当这个概念被移植到汽车领域，特别是HIL领域之后，确实容易混淆，我们可以通过下面的三个图片，来感受一下这种“模糊感”。 图1是NI的官方资料，图2是技术社区的帖子，图3是公开文献。
 
 
师子一号为您提炼的结论，是普遍适用的，我们可以继续通过“ 有没有被正式使用 ”，来判定我们到底是离线测试还是在线测试。
 
一般而言，HIL都是“在线测试”，纯软件仿真都是“离线测试”，因为在HIL中，被测对象是“永远运行的”，和真车一样，而在软件仿真中，测试跑一会儿就会停下来的，是“工况测试”，不是“永远运行”。
 
有实物也不一定是“在线”，因为“工况测试”也是可以有真实控制器参与的，这也是EPS、ADAS测试的常用方法~
 
比较绕，不纠结也罢，只是在碰到资料里这样写的时候，我们可以按照这个原则，弄明白它。
 
02、纯软件仿真的运行机理
上图是Simulink自带的仿真模型，以及它所绘制的图像。这个模型是离散的，采样精度是1us，运行时长为0.35s，也就是说，运行35万步之后，它就自己停了。
离线仿真必须设定停止条件，这是它和HIL的一个非常重要的区别，HIL测试时，一般没有终止条件，可以一直跑下去。因为HIL只是从仿真模型中提取出了一部分，并不包含反馈（反馈部分是通过CAN、硬线等信号传输的）。
03、结论
 
本讲，我们讲述了EPS的HIL测试在模型方面的一些概念，并计划借助Carsim来完成相关的测试工作，接下来，我们将继续朝着这个方向，一点点予以剖析和演示。
 
下面这个动画是Carsim导出的，展示的是在分离摩擦系数的路面（比如一半是冰面，一半是水泥）上，有无ABS时，车辆的运动轨迹对比，是纯软件的仿真结果。
 
我们做HIL的目的，就是要把真实的ABS（或者EPS）嵌入到这个系统，使其变成软硬件结合的硬件在环测试，并得出类似的测试效果来。更进一步地，我们还可以调整EPS控制器的内部参数，并观察其在这样的场景中的效果和区别，从而为控制器的系统级开发提供强有力的支持！
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