HIL技术：带你轻松开展整车热管理控制器功能验

新能源汽车正以超预期的速度高速发展，整车能耗控制、整车安全性、乘员舱舒适性俨然已成为各大主机厂比拼整车内功的重要因素。而在同样的整车基础硬件下，整车热管理系统正是这个赛道上各家拉开差距的关键。

新能源汽车热管理系统正在向智能化、集成化的方向发展，对控制系统的要求逐渐提升，主要呈现出以下特点：

• 控制对象激增：需要同时掌控三电系统（电池/电机/电控）及乘员舱的精准温控，控温复杂度远超燃油车。
• 能量流动耦合：集成式热管理系统整合了各个子系统，回路间能量流动深度耦合。
• 控制逻辑复杂：集成化实现能量高效流转，但控制逻辑的复杂度也随之陡增。

图1 特斯拉Model Y热管理系统拓扑示意图

然而传统的热管理控制系统开发测试主要依赖于真实台架和实车，测试手段相对落后，很难满足上述智能化、集成化背景下的热管理控制系统的功能验证目标，主要体现在以下几方面：

图2 整车热管理控制系统传统测试手段

• 测试条件苛刻，验证成本高：需各类大型测试设备，高度依赖真实冷热系统，环境要求高，测试准备周期长，投入成本大。
• 测试覆盖度不足：单测试系统难以覆盖所有工况，并且极端工况（如-30℃低温充电或高温散热失效）和部分故障场景的测试难以在真实台架或实车上实现。
• 操作便利性低：测试系统通用性差，很难快速适配不同热管理构型，并且难以实现自动化测试。
  针对以上开发测试难点，经纬恒润基于硬件在环(HIL)仿真技术为用户提供更为简单、高效并且多样的测试验证手段，以帮助用户全面提高整车热管理研发效率及测试能力。

整车热管理HIL如何实现？

区别于传统台架以及实车道路环境测试方法，HIL仿真技术可以在虚拟环境下为整车热管理控制器（VTMS）提供在各种工况下正常工作的所有必要条件，让开发和测试人员在办公环境下，灵活模拟乘员舱、空调、电机、电池、整车等系统的运行过程，支持控制器总线、电气接口、内部变量在内的各个信号的监控及记录，模拟各类系统故障，实现VTMS的全面验证。

图3 整车热管理HIL基本方案

在VTMS HIL中，系统通过I/O板卡采集VTMS对压缩机、水泵、电磁阀等执行器的驱动信号，并将信号传递给整车热仿真模型，模型经过准确模拟计算后，仿真出被控系统在VTMS控制下的各类状态，如温度、压力等，最后借助I/O板卡，将上述状态信息按照真实传感器特性转换为VTMS能识别的电气信号，从而实现VTMS闭环控制全链路的仿真测试。

基于上述HIL方案，可以满足VTMS的全工况功能测试，包括：

• 控制器上下电逻辑测试
• 风扇、水泵、多通阀、截止阀、膨胀阀等执行器控制测试
• 温度、压力等传感器信号采集测试
• 整车热管理功能不同模式/工况闭环调节测试
• 控制诊断功能及I/O诊断功能测试
• 总线收发功能及通讯故障测试
• 各类控制策略验证测试

图4 整车热管理系统复杂控制模式示例

热管理HIL灵魂：仿真模型

HIL仿真基础在硬件，而灵魂在模型。如果缺乏一套优秀的模型解决方案，HIL系统的实用性将大打折扣，仅能局限于控制器的接口验证，难以实现全功能测试。所以，如何构建高效且准确的热仿真模型非常重要。

经纬恒润依托近20年积累的仿真技术研究以及HIL应用经验，从模型精度、建模便利性、仿真实时性等多个维度，为用户提供多样化的模型解决方案，助力用户实现高效、准确的热管理系统仿真测试。

图5 各类整车热管理模型对比

商业软件搭建的系统模型精度高，但需要耗费巨大的计算资源，难以直接应用于对实时性要求高的HIL系统。经纬恒润具有丰富的高阶模型实时化处理经验，可确保高精度模型在HIL系统中以≤1ms步长实时运行。

图6 某OEM实时化模型开发及HIL运行示例

经纬恒润的整车热仿真标准模型库中提供了丰富的标准模块，可以根据不同热管理拓扑灵活构建系统模型。同时模型完全开放，支持用户进行二次开发。经纬恒润标准模型充分考虑了实时计算需求，用户无需额外进行复杂处理，即可轻松满足HIL系统所需的1ms仿真步长要求。

图7 基于经纬恒润标准模型库的热管理系统模型开发

图8 某OEM经纬恒润标准模型定制开发及HIL运行示例

经纬恒润，您的优质合作伙伴

经纬恒润有着近20年HIL仿真系统开发、设计及交付经验，可以为用户提供全方位的工具支撑和技术服务，具有如下优势：

• 经纬恒润不仅仅提供HIL仿真设备，还能依托于汽车电子电气配套产品业务及HIL测试服务业务，在控制器功能理解、测试工具使用和测试方法论各方面为用户提供全面支持。
• 经纬恒润具有丰富的热管理HIL开发经验，已经与多家主机厂进行合作，为客户提供成熟标准硬件、模型、软件或定制化开发服务。
  支持用户灵活按需进行模型选择。经纬恒润不仅可以提供成熟商业软件热仿真模型、自主开发实时模型，还可针对客户已有模型提供实时化处理服务，充分利用客户内部资源。
• 具有更多的未来拓展能力。经纬恒润可以将HIL拓展应用至真实回路台架，为原有手动、静态台架提供自动、动态仿真测试能力，从而服务于热管理系统更准确的功能、性能验证，乃至标定测试。

图9 HIL+真实台架联合测试