ECU開発を効率化する
柔軟なHILテストシステムについて

日本ナショナルインスツルメンツ株式会社

写真1　モバイル使用に適したシミュレータ
『NovaSim Compact-HIL』

はじめに

　ここでは、ECUの開発工程における評価試験を効率化させるべく、MicroNova electronic GmbH社がナショナルインスツルメンツ(NI）製品を使用し、HILテスト用に開発したテストシステム『NovaSim』を紹介する。NovaSimは、HILアプリケーションの中でも車体制御（コンフォート／ボディー）、インフォテイメント、パワートレーンに適しており、自動車メーカーや部品メーカーの様々な要件に柔軟に対応することができる。

特徴

　同製品はSimlulinkとの高い接続性とモデルの計算処理速度と電圧入出力を500μ秒のループ速度で実現したことにより幅広いテストアプリケーションに対応できる。また、CAN、LIN、アナログ／デジタルなどの入出力ボードを追加し、様々なI/Oの仕様変更に柔軟に対応可能である。　同製品にはモバイル使用に適した記録密度の高いシミュレータ『NovaSim Compact-HIL』と、ベンチ用の『NovaSim Fullsize-HIL』があり、後者は自動車や自動車部品の設計を目的とし、エラー／負荷シミュレーションなどの幅広いテストアプリケーションに使用できる。このシステムは、FPGAテクノロジを利用したパルス生成機能を備え、ユーザーインタフェースの構築やハードウエアとの接続性に優れた『NILabVIEW』（グラフィカル開発環境）を使用しているため、柔軟性の高いモデルベース開発用テストソリューションを実現している。また、いずれのシステムもNovaSim RTをベースとしており、確定性の高い制御システムである。

写真2　ベンチ用の『NovaSim Fullsize-HIL』

システム構成

　同製品のソフトウェアコンポーネントは、CANなどのSimulink用ブロックセット、NI LabVIEW、NI LabVIEW Real-Timeモジュール、NI LabVIEW FPGAモジュールなどで構成されている。LabVIEWによりGUI（グラフィカルユーザーインタフェース）の開発時間の短縮に成功した。ハードウエアコンポーネントはFPGAボード、NIの信号調節デバイス、CANデバイスなどで構成されている。中枢となっているのは、ECUテスト用のエンジンHILボードとして機能するようにプログラムされた、再構成可能I/Oボード『NI PXI-7831R』である。このFPGAを備えたエンジンHILボードは、ソフトウエアを用いた回路構築と、高速なエンジン信号の正確な検出と生成が可能なため、ECU開発におけるテストスピード向上とコスト削減に貢献する。

　FPGAチップをグラフィカルに構成することができるNI LabVIEW FPGAモジュールを用いて開発されたエンジン用HILボードは、システムにも組み込みやすく、エンジンHILシミュレータインタフェースとして高速パルス生成など、高い性能を発揮する。また、エンジン用HILボードをソフトウエアにより再構成することで、4気筒から12気筒までの様々な種類のエンジンに対応することができる。そのため、同じシステムを使って効率よくテストを実施することができるため、時間とコストの削減を実現しつつECUの質を向上させることができるのである。

　NovaSim Compact-HILは、BMWの12気筒水素エンジンコンセプトカーのECU開発に導入され、高品質なECUの開発に貢献した。その他トランスミッションやボディー系のECU開発においても、NovaSimにより開発時間の短縮などの課題を克服している。現在、エンジンモデルにおける制御ループ速度が以前に比べて3分の1である500μ秒に短縮され、さらに多くのHILSアプリケーションに対応することが可能となった。また、LabVIEWの最新バージョン『LabVIEW 8.5』を使用することで、マルチコアによる処理が実現し、モデルのマルチレートも可能になる。