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硬件在環(huán)測試針對EPS的理論基礎

2020-02-12 18:56:45·  來源：車輛技術  作者：師子一號  
　
在某些測試場景下，逼真的整車模型還是挺有用的，比如針對EPS的HIL測試在我們的HIL第2講和第3講中（可以通過主菜單下面的干貨文章目錄中查看），我們詳細剖析了
在某些測試場景下，逼真的“整車模型”還是挺有用的，比如針對EPS的HIL測試
 
在我們的HIL第2講和第3講中（可以通過主菜單下面的“干貨文章目錄”中查看），我們詳細剖析了，“實時仿真機”到底是個什么東東、“整車模型”到底是個什么東東，其實都挺簡單的。
 
我們認為，在一般控制器的測試情況下，整車模型是不必要的，是負擔，是會拖累測試工作的，尤其是測試VCU、BMS、BCM、GW、TBOX等大部分控制器的時候。
 
但是，整車模型在一些情況下還是很有用的，特別是在動態(tài)測試和場景測試的時候，比如EMS、TCU、EPS、ADAS等控制器，因為這種測試有個非常重要的特點：
 
不能通過端口輸入輸出組合，直觀地判斷ECU的功能是否滿足要求，需要結合一些復雜的東西才能判定。進一步來 說，除了端口輸入輸出之外，這些控制器還會有很多參數(shù)需要調教，并且這些“參數(shù)調教”不方便在車上做，需要借助帶復雜模型的HIL設備來優(yōu)化參數(shù)設定！
 
下面，我們以EPS控制器的HIL測試為例，對其進行基本概念的介紹。
 
01、如何獲取這類“整車模型”
用simulink編寫嗎？ 不不不，這樣效率太低了，而且很難做得準確，之所以有很多廠家在使勁推銷simulink做的模型，那多半是因為經濟利益驅使所致。
事實上我們可以從業(yè)內尋找現(xiàn)成的“模型”，它們的來源非常廣泛，Carsim、Cruise、Siimulink等等，很多的，移植過來就好了。
 
軟件 仿真
HIL中使用的模型，目的是模擬外設的工作特性（物理數(shù)學特性），比如電機模型、空調模型等等。仿真軟件中的模型，功能也是這個，所以，它們屬于一回事，在一定條件下，可以直接移植。
仿真技術屬于前期工作，更偏向于理論設計，不是本公號的重點，高校實驗室研究得比較多，并且這個領域內已經有一些很牛的高手了，比如“思想”、“xiaoming”等，做得已經很好了。
 
仿真軟件
Cruise和Carsim是比較經典的兩個軟件。
Cruise是數(shù)據流模型，長處在于控制系統(tǒng)分析優(yōu)化，偏電，模型庫很豐富，混動、燃料電池的，都不在話下，但是結論不夠直觀，需要進一步分析研究！
Carsim是結構模型，偏機械，長處在于直觀的動畫顯示，很酷，但模型庫不如Cruise高級、豐富。
如果是做混合動力控制優(yōu)化仿真，那肯定是用Cruise，如果是做EPS、ADAS測試，需要用直觀的動畫展示測試結果的，那肯定是用Carsim了。
 
離線仿真？ 在線仿真？
“離線”、“在線”，是軟件學科的術語。 比如在互聯(lián)網領域，系統(tǒng)上線，部署到云上之后進行的測試，就叫“在線測試”，在實驗室里的單機上所做的測試，就是“離線測試”，它們之間最主要的區(qū)別就是： 有沒有被正式使用。
當這個概念被移植到汽車領域，特別是HIL領域之后，確實容易混淆，我們可以通過下面的三個圖片，來感受一下這種“模糊感”。 圖1是NI的官方資料，圖2是技術社區(qū)的帖子，圖3是公開文獻。
 
 
師子一號為您提煉的結論，是普遍適用的，我們可以繼續(xù)通過“ 有沒有被正式使用 ”，來判定我們到底是離線測試還是在線測試。
 
一般而言，HIL都是“在線測試”，純軟件仿真都是“離線測試”，因為在HIL中，被測對象是“永遠運行的”，和真車一樣，而在軟件仿真中，測試跑一會兒就會停下來的，是“工況測試”，不是“永遠運行”。
 
有實物也不一定是“在線”，因為“工況測試”也是可以有真實控制器參與的，這也是EPS、ADAS測試的常用方法~
 
比較繞，不糾結也罷，只是在碰到資料里這樣寫的時候，我們可以按照這個原則，弄明白它。
 
02、純軟件仿真的運行機理
上圖是Simulink自帶的仿真模型，以及它所繪制的圖像。這個模型是離散的，采樣精度是1us，運行時長為0.35s，也就是說，運行35萬步之后，它就自己停了。
離線仿真必須設定停止條件，這是它和HIL的一個非常重要的區(qū)別，HIL測試時，一般沒有終止條件，可以一直跑下去。因為HIL只是從仿真模型中提取出了一部分，并不包含反饋（反饋部分是通過CAN、硬線等信號傳輸?shù)模?/div>
03、結論
 
本講，我們講述了EPS的HIL測試在模型方面的一些概念，并計劃借助Carsim來完成相關的測試工作，接下來，我們將繼續(xù)朝著這個方向，一點點予以剖析和演示。
 
下面這個動畫是Carsim導出的，展示的是在分離摩擦系數(shù)的路面（比如一半是冰面，一半是水泥）上，有無ABS時，車輛的運動軌跡對比，是純軟件的仿真結果。
 
我們做HIL的目的，就是要把真實的ABS（或者EPS）嵌入到這個系統(tǒng)，使其變成軟硬件結合的硬件在環(huán)測試，并得出類似的測試效果來。更進一步地，我們還可以調整EPS控制器的內部參數(shù)，并觀察其在這樣的場景中的效果和區(qū)別，從而為控制器的系統(tǒng)級開發(fā)提供強有力的支持！
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