二、硬件在环测试技术发展趋势

汽车电控系统开发、主要零部件性能试验等需要做很多复杂的动力学试验。一般道路试验对场地和车载测试设备要求比较苛刻，测试工况难以模拟，试验具有一定的危险性且试验结果的重复性差，在研究开发初期采用硬件在环（Hardware-in-the-Loop，HIL）测试可克服道路试验的不足，对提高开发效率和节约试验成本具有重要意义。在新能源汽车试验研究中，如混合动力驱动系统、驱动电机控制系统、电池管理系统（BMS）、智能辅助驾驶系统等，HIL都是有效测试手段。

HIL测试系统硬件上主要由上位机（人机交互）、下位机和控制器（ECU）等组成，是以实时处理器（下位机）运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU连接，对被测ECU进行全方面的、系统的测试。功能模块上，HIL测试系统包括驾驶员环节（测试工况）、道路和场景环节、整车动力学模型、求解器、控制器模型等。根据实际研究需要，在环硬件有控制器、控制执行单元等。目前，下位机硬件主要有德国ETAS、美国NI、德国dSPACE，软件主要有美国CarSim/TruckSim、荷兰PreScan，德国CarMaker等，也可根据应用需求基于MATLAB/Simulink或LabVIEW自行开发。

某汽车技术中心开发的自动驾驶仿真与验证硬件在环测试系统如图1-6所示，其硬件基于美国NI的PXI，软件基于CarSim。图中右侧为仿真模拟控制柜，左边是仿真模拟驾驶台。该系统采用分层式架构构建自动驾驶快速开发与仿真平台：①仿真层——基于PreS-can软件构建虚拟环境和传感器模型；②算法层——采用dSPACE快速原型与模型开发方法；③车辆模型层——利用CarSim构建并实时运行整车动力学模型；④硬件层——基于自动驾驶实车线控底盘与车身硬件。仿真测试过程中，控制柜可以接收驾驶员的操作输入（如转向、制动操作、加速踏板操作、换档操作），驾驶员通过前方显示器上的图像及声音感受当前车辆运行状况及道路环境。仿真结束后，数据上传到上位机进行数据后处理。

图1-6 自动驾驶仿真与验证硬件在环测试系统