The hardware-in-the-loop (HiL) simulation test system for the vehicle controller (VCU) of new energy vehicles is designed to conduct comprehensive and in-depth functional tests, fault tests and limit condition tests on the VCU of new energy vehicles, and to assist engineers in the analysis of test results Verification, fault reproduction, and means of improving test verification and analysis.
overall plan
The test system adopts a mature and reliable hardware-in-the-loop test architecture, based on the industry-famous NI PXI open hardware platform, professional experiment management software, and a real-time simulation model developed based on MATLAB/Simulink. It meets the HiL test requirements of the controller, and can customize the optimized system according to the test requirements of customers.
The overall architecture of the HiL test system is shown in the figure below, which mainly includes three layers. The first layer is the software and hardware architecture of the HiL test system, which mainly includes the hardware equipment, experiment management software, and the controller under test of the HiL test system; the second layer is HiL test system development, on the basis of the first level of software and hardware architecture, the development of the simulation model of the tested object, real-time I/O interface matching, hard line signal matching and experiment definition, etc.; the third level is HiL testing, which mainly refers to the HiL testing is carried out on the basis of the first and second levels, mainly including test sequence development, stimulus generation and loading, model parameter debugging, fault simulation implementation, test analysis and evaluation, etc.
system structure
The VCU HiL test system mainly includes: host computer (PC), PXI chassis, real-time processor, data acquisition board, CAN communication board, DIO board, resistance simulation board, low-voltage programmable power supply, etc. The system principle is shown in the figure below Show:
The host computer in the VCU HiL test system installs Veristand and Teststand software for test process management and test sequence editing, and connects with the real-time processor in the PXI chassis through Ethernet. The real-time system (Real Time) runs in the real-time processor and installs The Veristand terminal engine, through data transmission with the host computer, deploys the simulation model to the real-time system and controls the running status; PXI chassis is equipped with various types of boards to provide different types of signal simulation and acquisition functions for the system, through PXI The bus communicates data with the real-time processor.
The main functions of the VCU HiL test system include:
▪ 模拟 VCU 所有硬线输入信号，包括 AI、DI、PWM IN、电阻等输入信号；
▪ 采集 VCU 所有硬线输出信号，包括 DO、AO、PWM OUT 等输出信号；
▪ 模拟 VCU CAN 总线接收信号和接收 CAN 总线发送信号；
▪ 通过整车实时仿真模型及 I/O 接口实现 VCU 的闭环测试验证；
▪ 通过软/硬件实现 VCU 相关电气故障模拟，包括对地短路、对电源短路、开路等；
▪ 通过可编程直流电源模拟 VCU 的供电电源；
▪ 通过编辑测试序列，实现自动化测试，自动生成测试报告；
▪ 通过上位机人机交互界面可实时监控试验数据及在线修改仿真模型参数；
▪ 支持 VCU 所有 I/O 端口测试验证
支持 VCU CAN 通讯功能测试验证；
▪ 支持 VCU 整车控制策略全功能验证；
钥匙、踏板、挡位信号处理逻辑验证
上下电控制逻辑验证
加减速控制逻辑验证
扭矩协调逻辑验证
能量回收逻辑验证
充电相关逻辑验证
继电器控制逻辑验证
续驶里程估算逻辑验证
……
▪ 支持 VCU 故障诊断功能测试验证；
▪ 支持 VCU 极限工况下控制功能测试验证；
▪ 支持 VCU 回归测试； ▪ 支持 VCU 耐久测试；
▪ 支持 NEDC 等典型标准工况测试及自定义工况测试；
▪ 支持与其他设备联合实现三电联合调试；
▪ 支持用户进行仿真模型的二次开发及参数配置，实现其他类似控制器的 HiL 测试。
系统组成
VCU HiL 测试系统主要由以下三部分组成：
硬件平台：VCU HiL 测试系统采用分布式设计模式，上位机作为整个系统的控制核心，主要负责软硬件配置和流程管理；下位机以 PXI 机箱、实时处理器及 I/O 板卡为核心，主要负责序列执行与设备调用。系统硬件平台由PXI 机箱、实时处理器、I/O 板卡、通讯板卡、电源管理模块、故障注入板卡、低压可编程电源、信号调理模块、机柜及上位机电脑等组成。
软件平台 软件平台包括实验管理软件和自动化测试软件，实现试验管理、故障注入、测试用例编辑 及自动化测试等功能。
模型：仿真模型为 HiL 系统提供完整的虚拟环境，与被测 ECU 相应的 I/O 信号和 CAN 信号通 过硬件板卡进行匹配，实现控制对象仿真模型与控制器输入输出信号之间的无缝连接，从而形 成闭环测试环境。
VCU HiL 测试系统仿真模型为纯电动车整车仿真模型，包含车辆纵向动力学模型、驾驶员模型、电机模型、动力电池模型、主减速器模型、虚拟控制器模型、I/O 模型、道路及环境模型等。
VCU-HIL课程体系：
第一课 VCU HiL测试基础
1.电动汽车结构与原理
2.整车CAN总线网络
3.电控开发流程
4.认识HIL测试
第二课 HIL测试硬件平台
1.HIL硬件平台概述
2.核心部件——PXI硬件
3.其它辅助设备
4.HIL测试设备实物介绍
第三课 HIL测试软件平台
1.HIL软件平台概述
2.VeriStand试验管理软件
3.TestStand自动化测试软件
4.软件操作演示（配合实验指导书演示）
第四课 HIL测试流程及方法
1.测试准备
2.搭建测试环境
3.设计测试用例
4.测试执行
5.测试总结（报告概览、结果分析）
第五课 VCU功能开发与HIL测试
1.VCU功能分析
2.VCU系统架构
3.VCU HIL测试系统需求
4.VCU HIL功能测试
第六课 揭秘VCU HIL仿真模型
1.驾驶员模型
2.整车动力学模型
3.电池模型
4.电机模型
5.整车控制器模型
6.I/O接口模型
7.HIL模型系统配置
第七课 项目案例-整车上下电HIL测试
1.测试准备
2.设计测试用例
3.执行测试
4.测试总结
第八课 项目案例-车辆加减速HIL测试
1.测试准备
2.设计测试用例
3.执行测试
4.测试总结