はじめに制御ソフトウェアテストにおけるAVLの役割。
AVLは、自動車産業におけるパワートレイン・システムの開発、シミュレーション、試験、統合を行う世界最大の独立系企業です。AVL e-Storage BTEシステム製品ラインは、自動車、オフハイウェイ、海洋、航空、定置型電源アプリケーション用の電動ドライブラインコンポーネントの特性評価と検証のために開発され、最適化されています。e-Storageシステムは、ダイナミックで安定した双方向DC電源を提供し、バッテリーテスターまたはバッテリーエミュレーターとして機能します。自動化システムと組み合わせることで、単一コンポーネント（電気駆動装置、インバーター、バッテリー、燃料電池、スーパーキャパシター）から完全な電動パワートレイン・システムまで、幅広い試験を可能にします。
モジュール式で拡張可能な構造であるため、e-Storageシステムは顧客固有の要件に適合させることができます。動的性能、精度、幅広い電圧範囲、安定性を特徴とし、事前に定義された負荷プロファイルに従うことが可能です。これにより、試験対象デバイスを実際の動作条件にさらすことができるエミュレーションが可能になり、さまざまな可能性のあるシナリオでの動作を実証することができます。
コントローラ・アルゴリズムを実際のターゲット・ハードウェアに早期に移植できるため、多くの問題（特に制御ハードウェアのコンフィギュレーション）をシステム統合前に解決することができる。その結果、開発時間とコストを大幅に削減することができます。
Dr. Roland Greul
BU Electrification and Racing Test Systems
AVL List, Graz, Austria
HIL設計とテストは、最先端の制御戦略を新しいe-Storage製品世代に導入する上で重要な役割を果たします。AVL社は、アジャイル・コントローラ開発プロセス、完全に自動化されたファームウェアテスト、ファームウェア回帰テストを採用し、Typhoon HILのC-HIL技術を使用して何千もの自動テストケースを開発した。ファームウェアテストへのこのアプローチは、R&Dチームが制御アルゴリズム開発とソフトウェア検証の時間と労力を削減するのに役立ち、その結果、新機能と新製品の市場投入までの時間を短縮した。さらに、HILテストベッドがどのデバイスもエミュレートでき、並列動作も可能であるため、デバイスのバリエーションを在庫しておくための投資コストも大幅に削減された。
課題：テスト装置のファームウェアのHILテスト。
AVL e-Storage BTEシステムは、想定される用途に基づき、高ダイナミクス、幅広い電圧範囲（通常8-800 V）、低残留リップル、さまざまな負荷に耐える安定性といった基準を満たす必要があると理解しています。このシステムはまた、バッテリー・テスター、バッテリー・エミュレーター、電動モーター・インバーター・テスターなど、さまざまな用途を満たすように設計されています。この可変性とリアルタイムのフェイルセーフ動作は、徹底的なテストと検証が必要なパワー・エレクトロニクス・システムのデジタル制御用の特殊マイクロコントローラーの実装に依存しています。
この要件を満たすために、開発チームとテストエンジニアは、スケーラブルなハードウェア設計、信頼性の高いアプリケーション・ソフトウェア、高度な制御戦略という3つの重要なシステム要素に同時に取り組む必要があった。寄生効果や非線形性を考慮するだけでは不十分で、組み込み制御システムをハードウェアに実装するには、スイッチング動作をリアルタイムで観察・解析できる開発・テスト環境が必要でした。
ソリューションHILによる組込みソフトウェア開発
組込み制御ソフトウェアを迅速に検証するため、Typhoon HILの6シリーズ・リアルタイム・シミュレーション・デバイスを中核としたHILテストが実施された。使用されているHILテストベッドは、4台のHIL604ユニットとIndustrial Premium Toolbox Package、および自動テストスクリプトを設定するためのTyTest Toolboxで構成されています。パワーコントローラーユニット（PCU）内のマイクロコントローラーの計算能力と動作は、アダプターボードを介したHILシステムとの簡単なインターフェイスによって評価されます。このセットアップは、ラピッドコントロールプロトタイピング（RCP）、ソフトウェアのリグレッションテスト、並列動作や安全性テストを含む全デバイスにわたる完全なファームウェアとそのバリアントの自動テストに使用されます。
HILテストに頼ることで、クローズドループ制御の検証だけでなく、アプリケーションソフトウェアのテストやデバッグを開発の初期段階から行うことができる。これは、エラーの早期発見と修正が容易になるため重要である。このため、HILを使用したソフトウェア開発は、実際のハードウェアを使用した場合の典型的なコストや潜在的な損害が回避されるため、迅速なだけでなく、より安価で安全です。HILシステムは、逆の使い方もできます。様々な条件でシミュレーションされたハードウェア上でソフトウェアを柔軟に評価することで、希望する性能要件に最適なハードウェア構成を簡単に見つけることができます。
これらのテストの忠実度は非常に高く、ハードウェア・プロトタイプ・セットアップから得られた測定値は、HILシミュレーションからのデータとほぼ完全に一致します。全体として、C-HILは、システム仕様、設計、プロトタイピング、テスト、検証、そしてメンテナンスまで、モデルベースシステム開発のV字カーブ全体を通して、最終製品の複数の要素（組み込みソフトウェア、アプリケーションソフトウェア、ハードウェア）をサポートするツールとして機能します。メンテナンスは見落とされがちですが、e-Storage Systemのような製品ファミリーの組込みソフトウェア、ハードウェア、自動テストスクリプトのデジタルコピーを持つことで、プロジェクトの文書化とシステムメンテナンスが簡単になります。
結論HILは制御ソフトウェアの開発と検証をスピードアップします。
HILテスト駆動設計を使用することで、製品開発のV字カーブの全段階を通じて、複数の製品成熟度レベルで製品開発の効率を向上させることができます。パワーエレクトロニクス製品の組込み制御ソフトウェアを開発する場合、HILプラットフォームは、アプリケーション・ソフトウェアやハードウェアの開発と並行して、迅速な制御プロトタイピングを行うことができるため、特に有益です。これは、制御ソフトウェアを検証し、実際の制御ハードウェアに移植し、システム統合前に最適な構成を見つけるために動作をテストできることを意味します。この結果、開発プロセスがスピードアップすると同時に、より安く、より安全になる。
