기타 시스템

하드웨어와 소프트웨어를 통합한 실시간 테스트 환경 구축

  HILS란

가전이나 자동차 등의 임베디스 시스템 개발에서는 제어 대상을 시뮬레이터로 대체하여 테스트를 하고 있습니다. 시뮬레이터를 이용함으로써 제어 대상의 실제 기기가 완제품이 아니어도 컨트롤러(제어부)의 검증이 가능합니다.
HILS란 Hardware In the Loop Simulator 또는 Hardware In the Loop System의 약자로 시뮬레이션을 이용한 테스트 시스템입니다.
시뮬레이터를 동작시키기 위해서는 제어부 / 제어 대상의 행동을 나타내는 모델을 작성하고 그 모델을 기반으로 시뮬레이션을 활용함으로써 개발 기간의 비약적인 단축과 조기 테스트 실시를 할 수 있습니다. 모델을 이용한 개발은 제어 대상의 모델화뿐만 아니라 제어부의 모델화를 포함해 다양한 변형이 있습니다.
HILS는 모델을 적극적으로 활용하는 「모델 베이스 개발」의 하나입니다.

장점

HILS 테스트를 도입하면 다음과 같은 장점이 있습니다.

• - 병행 개발
      제어대상이 완성 제품이 아니더라도 컨트롤러를 병행하여 개발할 수 있습니다.
• - 품질 향상
      개발 상류 공정에서 컨트롤러 품질의 타당성을 확인할 수 있습니다.
• - 자동 시험
      시나리오를 실행시켜 테스트 결과를 자동으로 판정할 수 있습니다.
• - 엣지 케이스
  충돌・사고 등 실제 기기에서는 곤란・위험한 케이스의 테스트를 할 수 있습니다.

HILS 예

파워 슬라이딩 도어와 제어 유닛 개발 예

파워 슬라이딩 도어를 모델링하여 컨트롤러를 테스트합니다.

• - 파워 슬라이딩 도어는 모터, 도어, 각종 센서로 구성되어 있습니다.
• - 파워 슬라이딩 도어를 모델링하여 I/O 디바이스와 PC로 구성된 시뮬레이터로 대체합니다.
• - 제어 대상 모델은 플랜트까지 한다고 부릅니다.
• - I/O 디바이스는 컨틀롤러와 물리적으로 연결합니다.
• - PC에서 모델을 시뮬레이션하고 컨트롤러와의 신호 교환을 I/O 디바이스를 통해 수행합니다.

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HILS 구축 지원

HILS의 구축에 있어서 실제로 모델이 동작해 검증이 가능한 상태로 완성하려면 시뮬레이션에 관한 하드웨어, 소프트웨어의 지식이 동시에 필요합니다.
현실 테스트 시스템 구축에서는 노이즈의 영향이나 동작 타이밍 등 고려해야 할 것이 많이 있습니다.

• 제어 대상 시뮬레이터용 하드웨어 선정
  • - I/O 디바이스 사양 검토 : 채널 수 / 샘플 속도 / 전압 / 전류
  • - 시뮬레이터용 PC 선정 : 코어 수 / 메모리 용량 / 속도
  • - 외부 기기 (전원, 측정기 등) 선정 : 전원 용량 / 통신 규약
    
    
• 시뮬레이터에서 실행할 플랜트 모델 생성
  • - 플랜트 모델 사양 검토 : 모델화하고자 하는 디바이스 선정
  • - 플랜트 모델 작성 : 적절한 모델 작성 도구
  • - 시뮬레이터에 플랜트 모델 구현：FPGA／OS
    
    
• 테스트 시나리오 작성
  • 단일 기능 시나리오 정의 ＜상세 설계＞
  • 단일 기능을 결합한 시나리오 정의 ＜기본 설정＞
  • 시스템 전체의 종합적인 시나리오 정의 ＜요건 정의＞

오토모티브

자동차 분야에서는 자율 주행, 모터, 배터리 등 풍부한 실적이 있습니다.

대형 특수 차량의 자율 주행

건설이나 물류 분야 등에서는 심각한 인력 부족, 창고 작업의 효율화 등의 관점에서 자율 주행의 요구가 높아지고 있습니다.

과제

• - 일반 차량의 레벨 2의 ADAS, 레벨 3의 연구 개발에 자주 사용되는 CarSim이나 CarMaker등의 시뮬레이터에는 대형 운송 차량에 대응되는 차량 모델이 없습니다.
• - 대형 운송 차량을 제어하려면 제어하고자 하는 차량에 필요한 수단 또는 도구를 준비할 필요가 있습니다.

                                                                                                                                                                            [차량 모델]

시뮬레이션

NF에서는 오토모티브 관련 HILS에 대해 많은 실적을 가지고 있습니다. 공장이나 항만 등에서 자재를 운반하는 대형 특수 차량의 자율 주행 시뮬레이션에 대해 실현 가능성 체크, 실차 데이터 수집, HILS, 실차 테스트까지 최적의 솔루션을 제공합니다.

  [제어 로직]

개발 Flow

   [제어 시나리오]

엔진 시뮬레이터

• 하드 웨어
  • - 컨트롤러 / 시뮬레이터
• 모델
  • - 자동차 엔진의 동작을 모의하는 플랜트 모델
     입력 :  스로틀 개도 / 연료 분사량 / 점화 시기
     출력 : 엔진 회전수 / 엔진 토크
• 시나리오
  • - 모드 운전 (JC08／10・15／WTCS)

파워 일렉트로닉스

각종 모의 전원 라인업을 통해 통전 상태로 테스트 하는 것도 가능합니다.

파워 컨디셔너(PCS)

• - 파워 컨디셔너의 컨트롤러부를 평가하기 위해 실제 기기가 준비되어 있지 않아도 DC/DC 컨버터와 인버터를 시뮬레이터로 대체함으로써 조기에 시험을 시작할 수 있습니다.
• - 주로 제어 신호의 교환에 대한 평가를 할 수 있습니다.
• - 파워 컨디셔너 1대의 동작 확인을 끝내고 실제 기기가 준비되면 실제 운용전에 태양광 발전과 전력 계통을 시뮬레이터로 대체하는 것으로 평가가 가능합니다. 
• - 목적에 맞는 각종 전원 기기를 제공해 드립니다.

전력 계통 시뮬레이션

전력 계통을 모의해 분산 전원의 파워 컨디셔너나 전력 계통내의 각종 제어 기기등을 평가합니다.

• - 발전소・변전소・송전선・부하 등을 전원기기 모델로 가상 재현
• - 계통 고장 분석이나 재생 에너지 대량 연계 시 계통에 미치는 영향 및 대책 검토 가능
• - PSS(전력 계통 안정화 장치)나 AVR(자동 전압 조정 장치)등의 각종 전력 제어 장치 개발에 대응 가능
• - 계통 모의를 진행하기 위해 목적에 맞는 각종 전원 기기 제공 가능

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