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动力总成HIL测试的主要考量因素
2018-10-11 18:09:28· 来源：恩艾NI
不同类型动力系统的关键考虑因素
在动力总成控制模块（PCM）上执行hil测试对系统提出了新的要求。由于其高度专业化特性，PCM除了依赖通用微控制器外，还依赖于专用协处理器。例如，内燃发动机PCM必须处理特定的高速发动机信号，例如转动位置、爆震、气缸压力和精确执行器控制[2]。 PCM测试需处理这些独特的I/O和协处理器。因此，PCM测试系统，如待测组件，使用相应复杂的测试系统来测专用协处理器来提供足够的I/O复杂性。此外，尽管公司会不断发布新的PCM硬件和软件，但测试系统通常需要具有多年使用寿命。高度灵活性便成为测试系统的一个最基本要求
如今，FPGA是满足这些需求的理想器件，其高性能和灵活性非常适合满足当今先进PCM快速变化的测试需求[3]。 FPGA具有显着优势，例如并行处理、设计可扩展性、超快的引脚到引脚的响应时间、设计可移植性和终身可升级性。所有这些优势都有助于构建强大的自适应测试系统。但是，FPGA编程通常只有非常专业的工程师才懂，但这类工程师非常稀缺。高级别抽象的FPGA编程软件的出现以及易于访问的现成FPGA库极大地提高了部署基于FPGA的测试系统的可行性。
内燃动力系统
从本质上说，内燃机ECU的作用是让发动机转动。为此，ECU通过精心设计的编码器轮提供的传感器反馈来监测发动机的位置，如图4所示的曲轴轮，并激活喷油器和火花塞来产生电能。
图4. 现在的曲轴轮采用复杂的pattern，如图中所示的pattern非常独特且不断变化。
内燃机ECU HIL测试仪的用途除了测量踏板等用户输入之外，还用于测量和生成这些燃烧信号。 表1显示了典型的发动机ECU信号。
表1. 在开发测试仪时应考虑这些常见的发动机ECU信号。
图5显示了一个典型发动机ECU测试仪的框图（不包含负载和开关）。 测试仪包含了在CPU上运行的实时OS，用于执行低中速（1 kHz-10 kHz）建模。 CPU与模拟、数字和总线通信等独立I/O结合，可让低中速信号随着模型的执行进行同步更新。不管对于哪类ECU测试系统，这些都是核心组件，但为了满足内燃机ECU测试的特定要求，还需要增加一个用于实例化角度处理单元（angle processing unit，APU）的FPGA协处理器。
图5. 典型的发动机ECU测试仪框图包含了在FPGA上进行实例化的APU协处理器。
APU用于执行高速、高保真的发动机转动仿真。转动仿真是一个接受速度输入值的过程，随着时间的推移，0到360度连续发布转动位置的仿真值。由于ECU编程为相对于其转动位置控制发动机，因此验证ECU时，需要在测试仪中模拟转动位置并进行与转动位置相关的测量。
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