KR20120117333A

KR20120117333A - Simulation system of vehicle model for hils

Info

Publication number: KR20120117333A
Application number: KR1020110035028A
Authority: KR
Inventors: 이인찬; 서현석
Original assignee: 주식회사 신호시스템
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-24

Abstract

PURPOSE: A simulation system of a vehicle model of a HILLS(Hardware-in-the-Loop Simulation) is provided to obtain compatibility between each step of a V-cycle because consistent hardware and software platforms to a whole ECU(Electronic Control Unit) lifetime cycle, thereby enhancing user convenience and reducing costs and time for development. CONSTITUTION: A simulation system of a vehicle model of a HILLS comprises a sensor part(10), an ECU device(20), an actuator part(23), a HILS device(30), an interface board(40), a road simulator(50), and a control host computer(60). External sensor signals are input to the sensor unit for simulating the operation of a vehicle model. The ECU device processes the signals input to the sensor unit, thereby performing. The actuator unit operates the vehicle model according to a control of the ECU device. The HILLS device simulates virtual operation by the operation of the actuator unit and performs a performance inspection of the ECU device. The interface board handles signal processes of the sensor unit and actuator unit and communication interface between the ECU device and HILLS device on a real time basis. The rod simulator performs a real time operation of the vehicle model. [Reference numerals] (10) Sensor unit; (23) Actuator unit; (31) Network interface module; (32) Data collecting board; (33) User interface module; (34) Vehicle control posture module; (40) Interface board; (50) Load simulator; (AA) Code auto-generation; (BB) Rare logic; (CC) HILS device

Description

Simulation system of Hills vehicle model {SIMULATION SYSTEM OF VEHICLE MODEL FOR HILS}

본 발명은 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용 ECU 또는 ECU RCP를 적용한 힐스 장치를 통해 제어 시스템의 개발 기간을 단축시킬 수 있고, ECU 개발 초기 단계에서의 안정성 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 자동차 네트워크 기술 개발에 대응 및 설계 변경에 대한 빠른 대처가 가능하며, 수동 프로그래밍 과정에서의 설계 오류 발생을 줄일 수 있는 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a simulation system of a vehicle model for Hills (HILS), and more specifically, it is possible to shorten the development period of the control system through a Hills device applying a commercial ECU or ECU RCP, and stability in the early stage of ECU development. It is a simulation system of a vehicle model for Hills (HILS) that not only solves the problem but also responds to various automotive network technology developments and responds quickly to design changes, and reduces the occurrence of design errors during manual programming. .

자동차 산업의 발전과 관련 기술의 괄목할 만한 변화와 함께 자동차의 전기전자 분야에 대한 비중이 커짐에 따라, 차량 내에 각종 전자 장치를 제어하는 전자제어유닛(ECU)의 개발도 활발히 이루어지고 있다. 이에 따라 성공적인 ECU 탑재가 자동차 전장화의 성패에 중요한 요소가 되는 만큼 ECU로 대표되는 전장 부품 및 이를 통한 서비스 지능화를 위해서 많은 기술적, 비용적 소모를 요구하고 있다.
With the development of the automobile industry and a remarkable change in related technologies, as the proportion of the electric and electronic fields of automobiles increases, the development of an electronic control unit (ECU) for controlling various electronic devices in a vehicle is being actively made. Accordingly, as successful ECU mounting is an important factor for the success of automotive electronics, it requires a lot of technical and cost consumption for the electronic parts represented by ECU and service intelligence through them.

이러한 ECU들을 효과적으로 평가하기 위해서 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation) 기술을 활용하여 개발기간의 단축 및 실험실 내에서의 다양한 시험을 통한 시스템 안정성을 확보하는 것이 필요하다.
In order to effectively evaluate these ECUs, it is necessary to use hardware-in-the-loop simulation (HILS) technology to shorten the development time and secure system stability through various tests in the laboratory.

HILS는 차량 내 전자장치들을 개발하는데 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다. 차량 내 전자장치의 개발 과정은 초기에 적절한 자유도의 차량 모델을 바탕으로 제어알고리즘과 ECU를 설계하게 된다. 다음으로, 실차 테스트를 거쳐서 설계된 ECU의 성능을 검증하게 된다.
HILS plays an important role in the development of in-vehicle electronics. The development process of in-vehicle electronics initially designs control algorithms and ECUs based on vehicle models with appropriate degrees of freedom. Next, the actual vehicle test is performed to verify the performance of the designed ECU.

개발의 초기단계에서 차량 모델링의 정확성은 제품의 개발기간 및 비용을 저감시킬 수 있는 중요한 역할을 한다. 또한, 실차 테스트는 ECU의 신뢰성 확보를 위해 필수적인 부분이다. 하지만, 비선형적인 요소들을 포함하는 부품의 모델링은 한계를 가지고 있으며, 실차 테스트 또한 그 비용과 시간이 많이 소모되게 된다.
In the early stages of development, vehicle modeling accuracy plays an important role in reducing product development time and costs. In addition, vehicle test is an essential part of ensuring the reliability of the ECU. However, modeling parts that contain non-linear elements has limitations, and actual vehicle testing is also costly and time consuming.

이러한 문제점들을 개선하고, 단시간 내에 고신뢰성 및 고성능의 ECU 개발을 위해서 제시된 것이 HILS이다.
HILS is proposed to improve these problems and to develop high reliability and high performance ECU in a short time.

현재, 최상급 차량들은 다양한 버스 시스템을 통해 상호 연결되어 있는 거의 70여 개의 ECU를 포함하고 있다. 이렇게 네트워크로 연결된 기능 구조의 복잡도는 서로 다른 차량 버전들(다른 엔진과 트랜스미션들, 다양한 옵션들, 국가별로 상이한 버전 등)과 결합하여 차량의 ECU를 개발하고 시험하는 데 있어 상당한 도전적인 과제가 되고 있다.
Today, top-of-the-range vehicles contain nearly 70 ECUs that are interconnected through various bus systems. The complexity of these networked functional structures, combined with different vehicle versions (different engines and transmissions, different options, country-specific versions, etc.), represent a significant challenge in developing and testing a vehicle's ECU. have.

따라서, 자동차 ECU 개발을 위한 힐스 시뮬레이션 기술은 제품 품질을 높이고, 복잡도를 극복하여 개발 기간 및 비용을 단축시킬 수 있도록 개발되어야 한다.
Therefore, Hills simulation technology for automotive ECU development should be developed to improve product quality, overcome complexity, and shorten development period and cost.

따라서, 본 발명의 목적은 알고리즘 구현이나 ECU RCP와 같은 상위 단계부터 시뮬레이션과 디버깅이 가능하며, 코드의 재사용도 가능하고, ECU 개발 초기 단계에서 안정성 문제 해결, 단순 반복적인 테스트 프로세스의 자동화를 통한 설계 오류 수정, 검증 비용 및 시간이 절감, 테스트의 일관성 유지, 오류의 재현성, 설계변경에 대한 빠른 대처가 가능해질 수 있는 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.
Therefore, the object of the present invention is to simulate and debug from an upper level such as algorithm implementation or ECU RCP, to reuse code, to solve stability problems in the early stage of ECU development, and to design through simple repetitive test process automation. It provides a simulation system for Hills vehicle models that can reduce errors, reduce verification costs and time, maintain test consistency, reproduce errors, and respond quickly to design changes.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템은, 차량 모델의 구동 재현을 위해 외부 센서신호가 입력되는 센서부와, 상기 센서부에서 입력되는 신호를 처리하여 실행하는 ECU 장치와, 상기 ECU 장치의 제어에 따라 상기 차량 모델을 구동시키는 액추에이터부와, 상기 액추에이터부의 구동으로 가상주행을 이루면서 ECU 장치의 성능 시험을 수행하는 힐스 장치와, 상기 ECU 장치와 힐스 장치 사이에서 실시간 상기 센서부 및 액추에이터부의 신호처리, 및 통신 인터페이스를 담당하는 인터페이스 보드와, 상기 차량 모델의 실시간 연산을 수행하고, 상기 센서부 및 액추에이터부에 대한 입출력신호의 고속 처리를 담당하는 로드 시뮬레이터와, 상기 차량 모델에 대한 입출력 신호의 모니터링 및 파라미터 캘리브레이션, ECU 시험 자동화 및 리포트 생성, 상기 로드 시뮬레이터의 운전 및 제어를 담당하는 제어용 호스트 컴퓨터로 구성되며, 상기 호스트 컴퓨터는 ECU RCP가 적용된 ECU 장치에 자동 코드를 생성하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
Simulation system of a vehicle model for Hills (HILS) according to the present invention for achieving the above object of the present invention, the sensor unit to which the external sensor signal is input for driving reproduction of the vehicle model, the signal input from the sensor unit An ECU device which processes and executes the ECU, an actuator unit for driving the vehicle model under control of the ECU device, a hills device for performing a performance test of the ECU device while performing virtual driving by driving the actuator unit, and the ECU device An interface board responsible for real-time signal processing and communication interface of the sensor unit and the actuator unit, and real-time calculation of the vehicle model, and high-speed processing of input / output signals to the sensor unit and the actuator unit And a road simulator for monitoring and parameterizing input and output signals for the vehicle model. It is composed of a control host computer responsible for calibration, ECU test automation and report generation, and operation and control of the road simulator, wherein the host computer generates and transmits an automatic code to an ECU device to which the ECU RCP is applied.

이때, 상기 ECU 장치는, ECU RCP를 적용한 임베디드 시스템과, 통신 기능을 가지고 적어도 하나 이상의 차량용 소자를 구동하는 드라이버로 구성된 것을 특징으로 한다.
In this case, the ECU device is characterized by comprising an embedded system applying the ECU RCP, and a driver for driving at least one vehicle element having a communication function.

그리고, 상기 힐스 장치는, 상기 로드 시뮬레이터와 CAN, LIN, FlexRay, RS-232와 같은 통신 프로토콜을 통해 통신을 담당하는 네트워크 인터페이스 모듈과, 운영 소프트웨어, 실시간 소프트웨어 그리고 동적 플랜트 모델, 매탈랩/시뮬링크와 같은 소프트웨어를 조합시키는 사용자 인터페이스 소프트웨어 모듈과, 상기 차량 모델의 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 차량 자세 제어 모듈과, 상기 인터페이스 보드를 통해 상기 ECU 장치의 출력값을 수집하는 데이터 수집 보드와, 상기 데이터 수집 보드로 수집된 ECU 장치의 출력값을 제어 알고리즘에 따라 장애/안전(Fault/Safe) 모드로 구현하는 메인 프로세서로 구성된 것을 특징으로 한다.
The Hills device includes a network interface module that is in charge of communication through the road simulator, a communication protocol such as CAN, LIN, FlexRay, and RS-232, an operating software, a real-time software, a dynamic plant model, a metal lab / simlink, A user interface software module combining the same software, a vehicle attitude control module including a vehicle motion equation to perform a virtual driving test of the vehicle model, a data collection board for collecting output values of the ECU device through the interface board; And a main processor configured to implement an output value of the ECU device collected by the data collection board in a fault / safe mode according to a control algorithm.

이때, 상기 데이터 수집 보드는 아날로그/디지털 신호를 처리하는 I/O 보드를 포함하고, 상기 I/O 보드를 통해 상기 ECU 장치와의 운전자 조작 정보, 통신 정보, 센서신호 정보, 액추에이터와의 송수신 정보를 상기 메인 프로세서에 전달하는 것을 특징으로 한다.
In this case, the data acquisition board includes an I / O board for processing analog / digital signals, and driver operation information, communication information, sensor signal information, and transmission / reception information with the ECU device through the I / O board. It characterized in that the transfer to the main processor.

한편, 본 발명은 상기 ECU 장치와 데이터를 송수신하여 액추에이터부를 모니터하여 장애/오류가 발생하면 해당 장애/오류에 대한 처리, 및 드라이버에 알려주는 차량 모니터링 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
On the other hand, the present invention is characterized in that it comprises a vehicle monitoring system for transmitting and receiving data to and from the ECU device to monitor the actuator unit to handle the failure / error when the failure / error occurs, and to inform the driver.

본 발명에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템에 따르면, ECU 전체 수명 주기에 일관된 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 제공할 수 있어 V-Cycle 각 단계 간의 호환성을 보장하여 사용자 편의를 높일 뿐 아니라 개발 기간과 비용을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the simulation system of the vehicle model for HILS according to the present invention, it is possible to provide a hardware and software platform that is consistent throughout the entire life cycle of the ECU, thereby ensuring the compatibility between the different phases of the V-Cycle, not only to increase user convenience, but also to the development period. And the cost can be reduced.

또한, 본 발명은 모델 기반 설계 방식에서는 알고리즘 구현이나 ECU RCP와 같은 상위 단계부터 시뮬레이션과 디버깅이 가능하며, 코드의 재사용도 가능하고, ECU 개발 초기 단계에서 안정성 문제 해결, 단순 반복적인 테스트 프로세스의 자동화를 통한 설계 오류 수정, 검증 비용 및 시간이 절감, 테스트의 일관성 유지, 오류의 재현성, 설계변경에 대한 빠른 대처가 가능해질 수 있는 효과가 있다.
In addition, in the model-based design method, simulation and debugging can be performed at a higher level such as algorithm implementation or ECU RCP, code reuse is possible, stability problems are solved at the early stage of ECU development, and automation of simple repetitive test processes is possible. This can reduce design errors, reduce verification costs and time, maintain test consistency, reproduce errors, and respond quickly to design changes.

그리고, 본 발명은 실제 하드웨어인 ECU와 실시간으로 시뮬레이션 되는 정교한 모델이 폐루프를 이루어 구축되므로 실제 ECU를 테스트할 수 있는 가상적인 환경이 제공되고, 이러한 시뮬레이션 루프 안에서 실제 ECU와 컴퓨터 간의 신호교환이 실시간 시뮬레이션을 통해 이루어지기 때문에 실차에 바로 적용할 수 있는 단계까지 제어시스템을 개발할 수 있어 연구기간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention provides a virtual environment for testing a real ECU because the ECU, which is real hardware, and a sophisticated model that is simulated in real time are constructed in a closed loop. Since it is made through simulation, the control system can be developed up to the stage that can be directly applied to the actual vehicle, thereby reducing the research period.

또한, 본 발명은 컴퓨터 기반의 시뮬레이션을 통하여 수많은 반복 실험이 추가비용 없이 이루어질 수 있어 개발비용을 절감할 수 있으며 위험 상황을 가정한 극한 시험이나 여러 변수를 모사한 자유로운 시험이 가능하다는 효과도 있다.
In addition, the present invention can reduce the development cost because a number of repetitive experiments can be made through the computer-based simulation at no additional cost, there is also an effect that the extreme test assuming a dangerous situation or a free test that simulates various variables.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템의 전체 구성이 도시된 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템을 실제 시스템과 연계하여 구현하기 위한 구성이 도시된 블록도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ECU 임베디드 시스템과 카심(CsrSim) 모델의 신호 매칭 상태가 도시된 도면1 is a block diagram showing the overall configuration of a simulation system of a vehicle model for hills (HILS) according to an embodiment of the present invention
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for implementing a simulation system of a vehicle model for Hills according to an embodiment of the present invention in connection with an actual system.
3 is a diagram illustrating a signal matching state between an ECU embedded system and a CsrSim model according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템은, 차량 모델의 구동 재현을 위해 외부 센서신호가 입력되는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)에서 입력되는 신호를 처리하여 실행하는 ECU 장치(20)와, 상기 ECU 장치(20)의 제어에 따라 상기 차량 모델을 구동시키는 액추에이터부(23)와, 상기 액추에이터부(23)의 구동으로 가상주행을 이루면서 ECU 장치(20)의 성능 시험을 수행하는 힐스 장치(30)와, 상기 ECU 장치(20)와 힐스 장치(30) 사이에서 실시간 상기 센서부(10) 및 액추에이터부(23)의 신호처리, 및 통신 인터페이스를 담당하는 인터페이스 보드(40)와, 상기 차량 모델의 실시간 연산을 수행하고, 상기 센서부(10) 및 액추에이터부(23)에 대한 입출력신호의 고속 처리를 담당하는 로드 시뮬레이터(50)와, 상기 차량 모델에 대한 입출력 신호의 모니터링 및 파라미터 캘리브레이션, ECU 시험 자동화 및 리포트 생성, 상기 로드 시뮬레이터(50)의 운전 및 제어를 담당하는 제어용 호스트 컴퓨터(60)로 구성된다.
1 to 3, a simulation system of a vehicle model for hills according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit 10 to which an external sensor signal is input for driving reproduction of a vehicle model, and the sensor ECU unit 20 for processing and executing the signal input from the unit 10, the actuator unit 23 for driving the vehicle model under the control of the ECU device 20, and the actuator unit 23 Hills device 30 for performing a performance test of the ECU device 20 while performing virtual driving by driving, and the sensor unit 10 and the actuator unit 23 in real time between the ECU device 20 and the hills device 30. Interface board 40 responsible for signal processing and communication interface, and real-time calculation of the vehicle model, and responsible for high-speed processing of input / output signals to the sensor unit 10 and the actuator unit 23. Road simulator 50 and the vehicle model To consist of monitoring and calibration parameters, a control host computer (60) responsible for the operation and control of the ECU test automation, and report generation, the road simulator 50, the input and output signals.

이때, 상기 ECU 장치(20)는 상용 ECU를 적용하거나 ECU RCP를 적용한 임베디드 시스템(21)을 적용할 수 있고, 통신 기능을 가지고 적어도 하나 이상의 차량용 소자를 구동하는 드라이버(22)로 구성된다.
In this case, the ECU device 20 may apply a commercial ECU or an embedded system 21 to which an ECU RCP is applied, and includes a driver 22 having a communication function and driving at least one vehicle element.

그리고, 상기 힐스 장치(30)는 상기 로드 시뮬레이터(50)와 CAN, LIN, FlexRay, RS-232, MOST와 같은 통신 프로토콜을 통해 통신을 담당하는 네트워크 인터페이스 모듈(31)과, 운영 소프트웨어, 실시간 소프트웨어 그리고 동적 플랜트 모델, 매탈랩/시뮬링크와 같은 소프트웨어를 조합시키는 사용자 인터페이스 소프트웨어 모듈(33)과, 상기 차량 모델의 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 차량 자세 제어 모듈(34)과, 상기 인터페이스 보드(40)를 통해 상기 ECU 장치(20)의 출력값을 수집하는 데이터 수집 보드(32)와, 상기 데이터 수집 보드(32)를 통해 수집된 ECU 장치(20)의 출력값을 제어 알고리즘에 따라 장애/안전(Fault/Safe) 모드로 구현하는 메인 프로세서(35)로 구성된다.
In addition, the Hills device 30 is a network interface module 31 that is in charge of the communication through a communication protocol such as CAN, LIN, FlexRay, RS-232, MOST, and the operating software, real-time software 50 And a vehicle attitude control module 34 including a user interface software module 33 for combining software such as a dynamic plant model and a metal lab / simlink, and a vehicle equation for performing a virtual driving test of the vehicle model. The data collection board 32 collecting the output values of the ECU device 20 through the interface board 40 and the output values of the ECU device 20 collected through the data collection board 32 are disturbed according to a control algorithm. It consists of a main processor 35 that implements in Fault / Safe mode.

이때, 상기 사용자 인터페이스 소프트웨어 모듈(33)에서 소프트웨어 컴포넌트로 운영 소프트웨어, 실시간 소프트웨어 그리고 동적 플랜트 모델, 매탈랩/시뮬링크 툴 소프트웨어가 있는데, 특히 매탈랩/시뮬링크는 자동차 업계에서 기능 개발을 위해 널리 사용되는 것으로서, 플랜트의 역학적인 동작과 시뮬레이터 시스템의 정의 및 I/O 구성을 묘사하는데 사용한다.
In this case, the user interface software module 33 includes software components such as operating software, real-time software, dynamic plant model, and metal lab / simlink tool software. Particularly, metal lab / simlink is widely used for function development in the automotive industry. It is used to describe the dynamic behavior of the plant, the definition of the simulator system, and the I / O configuration.

또한, 상기 데이터 수집 보드(32)는 아날로그/디지털 신호를 처리하는 I/O 보드(32a)를 포함하고 있어, 상기 I/O 보드(32a)를 통해 상기 ECU 장치(20)와의 운전자 조작 정보, 통신 정보, 센서신호 정보, 액추에이터와의 송수신 정보를 상기 메인 프로세서(35)에 전달한다.
In addition, the data acquisition board 32 includes an I / O board 32a for processing analog / digital signals, so that the driver operation information with the ECU device 20 through the I / O board 32a, Communication information, sensor signal information, and transmission / reception information with the actuator are transmitted to the main processor 35.

상기 데이터 수집 보드(32)에서 I/O 보드(32a) 및 신호 컨디셔닝은 아날로그/디지털 신호를 처리하고, 엔진의 크랭크(CRANK) 앵글과 동기화된 신호 처리, 빠른 센서 시뮬레이션(휠속, 엔진의 노킹 신호) 및 액추에이터 측정을 수행한다.
The I / O board 32a and signal conditioning in the data acquisition board 32 process analog / digital signals, signal processing synchronized with the CRANK angle of the engine, fast sensor simulation (in-wheel, knocking signal of the engine). ) And actuator measurements.

한편, 상기 차량 자세 제어 모듈(34)은 급제동, 급선회 등 운전자가 차량을 제어하기 힘든 상황에서 ECU 장치(20)와 함께 엔진과 차량 바퀴의 제동력을 능동적으로 제어하는 가상 주행시험을 하기 위해 차체 자세 제어 장치 신호를 이용한다.
On the other hand, the vehicle attitude control module 34 is a vehicle body attitude to perform a virtual driving test for actively controlling the braking force of the engine and the vehicle wheel with the ECU device 20 in a situation where the driver is difficult to control the vehicle, such as sudden braking, sharp turning Use control device signals.

상기 ECU 장치(20)가 전기적인 신호에 의해 동작하는 액추에이터(로드)를 제어하는데, 예들 들면 밸브, 전기모터, 릴레이, 전류 제어 액추에이터, 피에조 인젝터 등이 있다. 따라서, 또한, 상기 로드 시뮬레이터(50)는 실제 로드 또는 전기적으로 동일한 회로가 사용되어 가상 부하를 적용하게 된다.
The ECU device 20 controls an actuator (rod) operated by an electrical signal, for example, a valve, an electric motor, a relay, a current control actuator, a piezo injector, and the like. Thus, the load simulator 50 also uses the actual load or electrically the same circuit to apply the virtual load.

그리고, 상기 호스트 컴퓨터(60)는 연산 장치, 키보드 및 마우스와 같은 입력장치, 및 모니터 및 프린터 등의 출력 장치를 포함하는 것으로서, 상기 연산 장치는 마이크로 프로세서, 및 마이크로 프로세서의 동작에 이용되는 예를 들어, 주기억 장치(RAM 및 ROM) 등의 주변기기를 가진 컴퓨터 유닛으로서 제공된다.
The host computer 60 includes an arithmetic device, an input device such as a keyboard and a mouse, and an output device such as a monitor and a printer. The arithmetic device is an example used for the operation of a microprocessor and a microprocessor. For example, it is provided as a computer unit having peripheral devices such as main memory devices (RAM and ROM).

이러한, 호스트 컴퓨터(60)는 실시간 하드웨어와의 통신에 있어 높은 데이터 속도와 낮은 지연을 보장하기 위해 특별히 최적화된 인터페이스 카드가 사용되는데, 기가비트 이더넷이 사용되기도 한다.
The host computer 60 uses an interface card that is specially optimized to ensure high data rates and low latency in communication with real-time hardware. Gigabit Ethernet may also be used.

또한, 상기 호스트 컴퓨터(60)는 ECU RCP가 적용된 ECU 장치(20)에 자동 코드를 생성하여 전송한다.
In addition, the host computer 60 generates and transmits an automatic code to the ECU device 20 to which the ECU RCP is applied.

한편, 본 발명은 상기 ECU 장치(20)와 데이터를 송수신하여 액추에이터를 모니터하여 장애/오류(fault, 예들 들면 단락회로, 개방회로, 누설 저항, 불완전 접촉 상태)가 발생하면 해당 장애/오류에 대한 적절한 조치를 취하거나 드라이버(22)에 알려주는 모니터링 시스템(70)을 포함한다.
Meanwhile, the present invention monitors the actuator by transmitting and receiving data to and from the ECU device 20, and if a fault / error (e.g. short circuit, open circuit, leakage resistance, incomplete contact state) occurs, A monitoring system 70 that takes appropriate action or informs the driver 22.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템의 동작에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, an operation of a simulation system of a vehicle model for hills according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 힐스(HILS)용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템은, 먼저, 상용 ECU를 적용한 ECU 장치(20)의 경우에 힐스 장치(30)는 ECU 동작 상태 확인, 입출력 신호 확인, ECU 캘리브레이션, 양산 ECU 기능 검증 등의 시뮬레이션을 수행한다.
In the simulation system of a vehicle model for Hills according to an embodiment of the present invention, first, in the case of the ECU device 20 to which a commercial ECU is applied, the Hills device 30 checks the ECU operation status, checks the input / output signal, and calibrates the ECU. It also performs simulations such as mass production ECU function verification.

다음, ECU RCP를 적용한 ECU 장치(20)의 경우에 힐스 장치(30)는 ECU 로직 개발, 다양한 구동 드라이버 개발 적용, 가상 부하 적용, 페일 세이프(Fail safe)를 통한 보상 기술 검증, 및 신뢰성 검증, 신규 ECU 개발에 적용한다.
Next, in the case of the ECU device 20 to which the ECU RCP is applied, the Hills device 30 includes ECU logic development, various driving driver development application, virtual load application, compensation technology verification through fail safe, and reliability verification, Applied to new ECU development.

즉, ECU RCP를 적용한 ECU 장치(20)는 메인 프로세서(35)의 제어 알고리즘에 따라 동작되면서 소정의 입력 조건에 따라 조작변수(센서신호, 액추에이터의 구동 신호)를 출력한다.
That is, the ECU device 20 to which the ECU RCP is applied is operated according to the control algorithm of the main processor 35 and outputs operation variables (sensor signal, drive signal of the actuator) according to a predetermined input condition.

이때, 상기 힐스 장치(30)는 ECU RCP 개발을 위해 고속 입출력 및 실시간성을 확보(Looping time:1msec 이하, 샘플링 타입: 0.01msec)하고, 솔레노이드, DC 모터, 전류 감지 드라이버 등의 드라이버에 대응할 수 있으며, 자동코드 생성 구현, DC 부하 사용 및 역전류에 대한 스위칭 기능을 구현하여 가상 부하 적용이 가능하다.
At this time, the Hills device 30 secures high-speed input and output and real-time for the development of ECU RCP (Looping time: 1msec or less, sampling type: 0.01msec), and can correspond to drivers such as solenoid, DC motor, current sensing driver, etc. In addition, the virtual load can be applied by implementing automatic code generation, DC load use, and switching against reverse current.

그러므로, 상기 힐스 장치(30)는 실제 하드웨어인 ECU 장치(20)와 실시간 시뮬레이션 되는 정교한 모델이 폐루프를 이루어 구축되고, 실제 ECU를 테스트할 수 있는 가상적인 환경을 제공하고, 실시간 시뮬레이션용 차량 동역학 모델을 매칭하고, 상용 상세 차량 모델링 툴인 카심(CarSim)과의 인터페이스 환경을 구축한다.
Therefore, the Hills device 30 is constructed by a closed loop of the ECU device 20 which is real hardware and a sophisticated model which is simulated in real time, provides a virtual environment for testing the real ECU, and provides vehicle dynamics for real time simulation. Models are matched and interfaced with CarSim, a commercially available detailed vehicle modeling tool.

그러면, 상기 힐스 장치(30)의 데이터 수집 보드(32)는 인터페이스 보드(40)를 통해 ECU 장치(20)의 출력값을 수집하고, 상기 힐스 장치(30)는 ECU 장치(20)의 출력값을 이용해 ECU의 디지털 및 아날로그 신호 체계를 분석하고, 센서부(10) 및 액추에이터부(23)의 신호 분석 및 모델링을 수행하며, CAN/LIN/FlexRay 각 통신 네트워크별 실시간 네트워크 관리, RTOS(Real-Time OS)를 통한 실시간 네트워크 관리를 구현하고, 실시간 차량 모델을 이용한 대상 ECU RCP에 따른 전체 차량 거동을 분석한다.
Then, the data collection board 32 of the hill device 30 collects the output value of the ECU device 20 through the interface board 40, the hill device 30 uses the output value of the ECU device 20 Analyze the digital and analog signal system of ECU, perform signal analysis and modeling of sensor unit 10 and actuator unit 23, real-time network management for each CAN / LIN / FlexRay communication network, Real-Time OS Real-time network management is implemented through the real-time network management, and the overall vehicle behavior according to the target ECU RCP is analyzed using the real-time vehicle model.

따라서, 본 발명은 차량 개발 초기 단계에서부터 ECU RCP를 적용한 힐스 장치를 활용하면 저렴함 비용으로 ECU 연구 개발을 수행할 수 있고, 체계적인 ECU 튜닝 프로세스를 통한 국제적 환경 규제 법규에 대응 및 배기가스 저감과 환경 오염 감소 기술에 활용할 수 있으며, 고정밀 ECU 튜닝을 통한 에너지 효율 향상에 의한 연비 개선 및 차량 안전성 개선에도 활용할 수 있다.
Therefore, the present invention can be carried out at the initial stage of vehicle development using the Hills device applying the ECU RCP, it is possible to carry out ECU research and development at a low cost, and to comply with international environmental regulations and regulations through a systematic ECU tuning process, and to reduce emissions and pollution It can be used for reduction technology, and also for improving fuel efficiency and vehicle safety by improving energy efficiency through high-precision ECU tuning.

한편, 본 발명은 지능화/고급화되고 있는 전자제어 시스템 개발에 대응하여 차세대 차량용 ECU의 개발 기술을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각종 지능형 샤시제어장치(ABS, TCS, ESP, ECS, CDC, 4WS, EPS, UCC, GCC, X-by-Wire 시스템 등)의 개발 및 평가에 활용되어 시스템의 신뢰성 향상 및 개발기간 단축에 기여할 수 있다.
On the other hand, the present invention can not only improve the development technology of the next-generation vehicle ECU in response to the development of intelligent / advanced electronic control system, but also various intelligent chassis control devices (ABS, TCS, ESP, ECS, CDC, 4WS, EPS). , UCC, GCC, X-by-Wire system, etc.) can be used to contribute to improving system reliability and shortening development time.

상기에서는 승용 차량의 분야에서 수행되는 것으로 한정되지 않으며, 상용 차량과 건설 장비 산업분야, 그리고 자동차 경주에서 사용될 수 있고, 이러한 자동차 분야 외에도 우주항공, 국방, 조선, 그리고 산업 자동화 분야에서도 적용될 수 있다. 이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
The present invention is not limited to that performed in the field of passenger vehicles, and may be used in commercial vehicle and construction equipment industries, and automobile racing, and in addition to these automobile fields, it may be applied in aerospace, defense, shipbuilding, and industrial automation. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

10 : 센서부 20 : ECU 장치
23 : 액추에이터 구동부 30 : 힐스 장치
31 : 네트워크 인터페이스 모듈 32 : 데이터 수집 보드
33 : 사용자 인터페이스 소프트웨어 모듈
34 : 차량 자세 제어 모듈
35 : 메인 프로세서 40 : 인터페이스 보드
50 : 로드 시뮬레이터 60 : 호스트 PC
70 : 모니터링 시스템10: sensor unit 20: ECU device
23: actuator drive unit 30: Hills device
31: network interface module 32: data acquisition board
33: user interface software module
34: vehicle attitude control module
35: main processor 40: interface board
50: road simulator 60: host PC
70: monitoring system

Claims

A sensor unit to which an external sensor signal is input to reproduce driving of the vehicle model;
An ECU device which processes and executes a signal input from the sensor unit;
An actuator unit for driving the vehicle model according to the control of the ECU device;
Hills device for performing the performance test of the ECU device while making a virtual driving by driving the actuator unit,
An interface board responsible for real time signal processing and communication interface between the ECU device and the Hills device;
A road simulator for performing real-time calculation of the vehicle model and performing high-speed processing of input / output signals to the sensor unit and the actuator unit;
It consists of a control host computer which is responsible for monitoring input and output signals for the vehicle model, parameter calibration, ECU test automation and report generation, and operation and control of the road simulator, and the host computer automatically codes the ECU device to which the ECU RCP is applied. Simulation system of a vehicle model for hills (HILS), characterized in that for generating and transmitting

The system of claim 1, wherein the ECU device comprises an embedded system to which an ECU RCP is applied, and a driver for driving at least one vehicle element having a communication function.

According to claim 1, wherein the Hills device is a network interface module for the communication via the road simulator and communication protocols such as CAN, LIN, FlexRay, RS-232,
User interface software modules that combine operating software, real-time software and software such as dynamic plant models, metallabs / simulinks,
A vehicle attitude control module including a vehicle equation to achieve a virtual driving test of the vehicle model;
A data acquisition board for collecting output values of the ECU device through the interface board;
Simulation system of a vehicle model for Hills (HILS), characterized in that the main processor for implementing the output value of the ECU device collected by the data acquisition board in a Fault / Safe mode according to a control algorithm

4. The data collection board of claim 3, wherein the data acquisition board includes an I / O board for processing analog / digital signals, and driver operation information, communication information, sensor signal information, and actuators with the ECU device through the I / O board. Simulation system of a vehicle model for hills (HILS), characterized in that for transmitting and receiving information to and from the main processor

The Hills (HILS) according to claim 1, further comprising a vehicle monitoring system which transmits and receives data to and from the ECU device, monitors an actuator unit, and processes a corresponding fault / error when a fault / error occurs, and informs a driver. System of vehicle models