二、硬件在環測試技術發展趨勢

汽車電控系統開發、主要零部件性能試驗等需要做很多復雜的動力學試驗。一般道路試驗對場地和車載測試設備要求比較苛刻，測試工況難以模擬，試驗具有一定的危險性且試驗結果的重復性差，在研究開發初期采用硬件在環（Hardware-in-the-Loop，HIL）測試可克服道路試驗的不足，對提高開發效率和節約試驗成本具有重要意義。在新能源汽車試驗研究中，如混合動力驅動系統、驅動電機控制系統、電池管理系統（BMS）、智能輔助駕駛系統等，HIL都是有效測試手段。

HIL測試系統硬件上主要由上位機（人機交互）、下位機和控制器（ECU）等組成，是以實時處理器（下位機）運行仿真模型來模擬受控對象的運行狀態，通過I/O接口與被測的ECU連接，對被測ECU進行全方面的、系統的測試。功能模塊上，HIL測試系統包括駕駛員環節（測試工況）、道路和場景環節、整車動力學模型、求解器、控制器模型等。根據實際研究需要，在環硬件有控制器、控制執行單元等。目前，下位機硬件主要有德國ETAS、美國NI、德國dSPACE，軟件主要有美國CarSim/TruckSim、荷蘭PreScan，德國CarMaker等，也可根據應用需求基于MATLAB/Simulink或LabVIEW自行開發。

某汽車技術中心開發的自動駕駛仿真與驗證硬件在環測試系統如圖1-6所示，其硬件基于美國NI的PXI，軟件基于CarSim。圖中右側為仿真模擬控制柜，左邊是仿真模擬駕駛臺。該系統采用分層式架構構建自動駕駛快速開發與仿真平臺：①仿真層——基于PreS-can軟件構建虛擬環境和傳感器模型；②算法層——采用dSPACE快速原型與模型開發方法；③車輛模型層——利用CarSim構建并實時運行整車動力學模型；④硬件層——基于自動駕駛實車線控底盤與車身硬件。仿真測試過程中，控制柜可以接收駕駛員的操作輸入（如轉向、制動操作、加速踏板操作、換檔操作），駕駛員通過前方顯示器上的圖像及聲音感受當前車輛運行狀況及道路環境。仿真結束后，數據上傳到上位機進行數據后處理。

圖1-6 自動駕駛仿真與驗證硬件在環測試系統