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仿真一词，见名知意，模仿真实情况。其实就是利用各种辅助工具(常用各种工程软件)对被测对象添加条件，如各种约束、对象参数等，模拟真实情况进行运行测试。常见的Ansys受力仿真、CFD热场仿真、ADAMS动力仿真等等都是这样——添加条件，模拟真实场景。

下面我们来说说HIL仿真。

HIL，它的英文名字叫“Hardware In the Loop”，中文名字叫“硬件在环”，常用于对控制器的仿真测试。何为硬件在环？通俗点理解是这样的，比如我要对车上的一个控制器进行硬件在环仿真测试，就需要把控制器(即单片机)放在台架上，搭建一个外界环境，通过I/O接口和通讯接口与控制器进行信号交互，模拟它在车上工作的场景对其进行仿真测试。提取关键词：把被测硬件(控制器)连在测试回路中，外接虚拟环境与其交互进行仿真，就是硬件在回路仿真测试，即HIL。这是一种半实物仿真，因为除了控制器是实物且今后会在实车上应用，其余都是我们用各种电气部件、simulink模型搭建的虚拟环境。具体点说，比如，搭建VCU整车控制器的HIL测试环境，我们会给VCU的I/O口接上点火开关，挡位器，油门踏板，刹车等，同时用simulink搭建环境模型，模拟电池、充电机、电机、整车(动力学仿真)等,和VCU信号进行交互。所以，HIL仿真也遵循仿真原则，对被测对象即控制器添加条件，模拟真实运行场景。

现在国内各大车企在HIL领域基本还都处于部件级别的测试，只对VCU或者BCU单个控制器部件进行仿真测试。系统级别的相对就比较复杂了。各家车企现在也都在朝系统级别的方向准备，但目前为止还没听说哪家已经搭建好平台并成熟应用的。

下面我想谈一谈我对系统级HIL测试的一些看法。

HIL测试其实是一种黑盒测试，何为黑盒？黑盒就是一个黑色的盒子，你看不到里面的情况，不知道它的运行方式，但你知道我给它一个输入，它会响应什么样的输出。对于测试人员来说，这就够了，只管对错，不管逻辑。当然，这也是最最基本的要求了。举个例子，如图1，我们对BCU的SOC估算功能进行部件级HIL测试。



图1.部件级HIL测试

简化测试过程，我们只取对SOC估算影响最关键的几个信号，将电池端电压，充放电电流，内阻信号作为模拟量输入(由可变电源，可调电阻实现)，单片机引脚采集这些硬线信号，利用ADC模块将其转变为数字信号存入寄存器，再通过地址调用将信号从寄存器调入CPU中进行运算，计算出当前SOC存储到RAM中，并由单片机串口发送出去。这种部件级测试关注的重点主要是被测对象的各功能是否实现。

而系统级测试是建立在部件级测试已经完全通过的基础上，关注的主要是部件之间的通讯，信号的传递是否正常。图2中，我们将BCU和VCU连接作为一个系统。它的基本过程是这样的：如前面所说，BCU计算出当前SOC之后，通过总线将信号传递给VCU，VCU内部对其进行滤波等再处理，然后将处理后的SOC发送到IP上进行显示。于是，我们汽车仪表盘上的剩余电量就出来了。哈哈。这里，我们不去看BCU发出的SOC到底是多少，而是把图中蓝色圈起来的整体当做一个黑盒(我们假装不知道里面发生了什么…)。我们只需要给BCU输入模拟电池的U、I、R信号，然后去看仪表显示的SOC是否正确即可。



图2.系统级HIL测试

这里先对总线做个简单拓展。总线是汽车上各部件之间的通讯网络，或者可以称之为通讯协议。这样去理解，电脑连网之后各电脑之间可以进行信息数据的交流共享，车上部件也一样，需要将各部件的控制器连在网络中进行数据传递。只不过，电脑之间是通过基于TCP/IP协议的以太网进行通讯，而汽车上是通过CAN、LIN、FlexRay等总线进行通讯，目前车上应用最广泛的是CAN总线。听说，将来车载网络的主流会是以太网，国外的宝马、通用已经开始着手做这方面的事情了。

有一件特别特别酷的事情，那就是整车级HIL测试系统。从横轴、纵轴、旋转三个维度对汽车实现仿真。可以说将汽车上的每个部件都连在了HIL测试系统中。具体如何实现的，我也不太清楚，这里不作扩展。听说宝马有这种整车级别的HIL试验室。希望以后有机会能见识见识，或者国内也建一个这种级别的。

今天就说到这里吧，下面我给大家点了一首歌，放松一下。听完歌，别忘了来后台喝喝咖啡聊聊天。不限主题，说出你的想法、问题，或者希望四杯咖啡以后多发哪些内容，又或者猜猜我另一半时间在干什么。哈哈！

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