HILSソリューション
概要
ハードウェアとソフトウェアを統合した、リアルタイムテスト環境を構築
- テストに要するコストの削減
- 開発期間の短縮
- 要求変更に柔軟に対応
HILSとは
家電や自動車等の組込みシステムの開発においては、制御対象をシミュレータに置き換えてテストが行われています。シミュレータを用いることにより、制御対象の実機が未完でも、コントローラ(制御部)の検証が可能です。
HILSは、Hardware In the Loop SimulatorあるいはHardware In the Loop Systemの略で、シミュレーションを用いたテストシステムです。
シミュレータを稼働させるためには、制御部/制御対象の振る舞いを表すモデルを作成し、そのモデルをベースにシミュレーションを活用することで、開発期間の飛躍的な短縮と、早期のテストの実施が期待できます。モデルを用いた開発は、制御対象のモデル化のみならず、制御部のモデル化を含め、様々なバリエーションがあります。
HILSはモデルを積極的に活用する「モデルベース開発」の一つです。
メリット
HILSによるテストを導入することで、下記のようなメリットがあります。
- 並行開発
制御対象の実機が未完であっても、コントローラを並行して開発できる。 - 品質向上
開発の上流工程から、コントローラの品質の妥当性を確認できる。 - 自動試験
シナリオを実行させて、テスト結果を自動判定できる。 - エッジケース
衝突・事故など、実機では困難・危険なケースのテストができる。
HILSの例
パワースライドドアとその制御ユニット開発の例
パワースライドドアをモデル化して、コントローラのテストを行います。
- パワースライドドアはモータ、ドア、各種センサから構成されます。
- パワースライドドアをモデル化して、I/OデバイスとPCから構成されるシミュレータに置き換えます。
- 制御対象のモデルはプラントまでると呼ばれます。
- I/Oデバイスは、コントローラと物理的に結線されます。
- PCでモデルをシミュレートし、コントローラとの信号やり取りをI/Oデバイスを介して行います。
HILS構築サポート
HILS構築サポート お客様のHILS構築をトータルでサポート
HILSの構築において、実際にモデルが動作し、検証が可能な状態に仕上げるには、シミュレーションに関するハードウェア、ソフトウェア双方の知識が求められます。
現実のテストシステム構築では、ノイズの影響や動作タイミングなど考慮すべきことも多々あります。
動作するまでサポートいたします
- 制御対象のシミュレータ用のハードウェアを選定
- I/Oデバイス仕様検討:CH数/サンプル速度/電圧/電流
- シミュレータ用のPC選定:コア数/メモリ容量/速度
- 外部機器(電源・測定器など)の選定:電源容量/通信規約
- シミュレータで実行するプラントモデルを作成
- プラントモデルの仕様検討:モデル化したいデバイスの選定
- プラントモデルの作成:適切なモデル作成ツール
- シミュレータへプラントモデルの実装:FPGA/OS
- テストシナリオを作成
- 単体機能シナリオ定義<詳細設計>
- 単体機能を結合したシナリオ定義<基本設定>
- システム全体の総合的なシナリオ定義<要件定義>
事例:オートモーティブ
オートモーティブ
自動車分野では、自動運転、モータ、バッテリなど豊富な実績があります。
大型特殊車両の自動運転
EV シフトの潮流の中、自動運転技術の進展も注目されています。建設や物流分野などでは、深刻な人手不足、倉庫作業の効率化などの観点から、自動運転のニーズが高まっています。
課題
- 一般車両のレベル2のADAS、レベル3 の研究開発に頻繁に使われるCarSimやCarMakerなど市販のシミュレータには、大型搬送車両に対応する車両モデルがない
- 大型搬送車両を制御するには、制御したい車両に対応した手段を用意する必要がある
ソリューション
当社では、オートモーティブ関連のHILSについて数多くの実績を積んできました。工場や港湾などで資材を運搬する大型特殊車両の自動運転シミュレーションについて、フィジビリティチェック、実車データ収集、HILS、実車テストまで、最適なソリューションを提供します。
開発フロー
エンジンシミュレータ
- ハードウェア
- コントローラ/シミュレータ
- モデル
- 自動車のエンジンの動作を模擬するプラントモデル
入力:スロットル開度/燃料噴射量/点火時期
出力:エンジン回転数/エンジントルク
- 自動車のエンジンの動作を模擬するプラントモデル
- シナリオ
- モード運転(JC08/10・15/WTCS)
その他
- モータHILS
- ボディHILS
- バッテリHILS
- EPS HILS
- パワートレイン
- 燃料電池 など
事例:パワエレ
パワーエレクトロニクス
各種模擬電源を用意することにより、通電した状態で計画することが可能になります。
パワーコンディショナ
- パワーコンディショナ内のコントローラ部(実機)を評価するために、実機が用意されていないDC/DCコンバータ部とインバータ部をシミュレータに置き換えることで、早期の試験を開始できる。
- 主として、制御信号のやり取りの評価が行える。
- パワーコンディショナ単体としての動作が確認を終えて実機が用意できたら、実運用の前に、太陽光発電と電力系統をシミュレータに置き換えることで、評価が可能。
- 目的に合わせた各種電源機器を提供可能。
電力系統シミュレーション
電力系統を模擬し、分散電源のパワーコンディショナや電力系統内の各種制御機器などを評価。
- 発電所・変電所・送電線・負荷などを電源機器モデルで仮想的に再現
- 系統故障解析や、再生可能エネルギー大量連携時における系統への影響や対策の検討が可能
- PSS(電力系統安定化装置)やAVR(自動電圧調整装置)などの各種電力制御装置の開発に対応可能
- 系統模擬を行うため、目的に合わせた各種電源機器を提供可能
“カスタム”なら、まずエヌエフにお問い合わせください。
蓄積した技術とノウハウを最大限に活用し、組込み用機器、計測システム・電源システムから、周辺機器やソフトウエアを含めたシステムインテグレーションまで、柔軟に対応します。
事例にない装置やシステムについても、是非ご相談ください。
カスタマイズおよびシステムインテグレーションのお問い合わせは、専用お問い合わせフォームをご利用ください。