19 B Y PA S S F O R C L O S E D - L O O P T E S T S A Functional View 新しいテスト手法 Function-in-the-Loop Jürgen Crepin、Dr. Wolfgang Eismann、ETAS ECU機能検証に向けたバイパス手法の導入 HiL（Hardware-in-the-Loop）テストシステムは、電子システムのさまざまな開発分野で一般的になってきました。自動車環境（ドライバー、車両、路面、外部環境など）をシミュレートすれば、ECU（電子制御ユニット）の機能や故障診断のクローズドループテストを、実験室で簡単に実施できます。しかし、一般的にHiLシステムが接続できるのはECUの電気的なインターフェース経由に限られ、ECU内部のソフトウェア変数と直かに情報交換を行うことは通常はできません。一方、SiL（Software-in-the-Loop）システムはすべての内部ソフトウェア変数にアクセスできますが、物理的な実ECUは対象外です。そこでETASでは、ラピッドプロトタイピングで使用実績のある機能バイパステクノロジを利用して新たなテスト手法FiL（Function-in-the-Loop）を開発しました。いかなるECUも、その中心となるのは中央演算処理装置（CPU）です。CPUは制御ファンクションを実行し、その結果はハードウェアインターフェースを通じて外部に図1：HiLとFiLのインターフェースハードウェア（パワートレイン用途の例）接続されます。HiLテストシステムは、このECUのハードウェアインターフェースとハードウェア HiL FiL 電気的な信号コネクタで通信して、シミュレートしたセンサ値（アクセルペダルなど）やシミュレートしたセットポイントジェネレータ等の値を受け渡します。HiLシステバッテリノードコントローラ • • クランクシャフト信号とカムシャフト信号の • • • - アナログ／デジタルコンバータ（例、スロットルポジション信号） • - デジタル／アナログコンバータ（例、ラムダセンサ信号） • - PWM入出力（空気流量センサ信号） • - 抵抗負荷、容量負荷、誘導負荷 • - 角度同期出力ムはこれら電気的な信号出力により、ECU で実行する制御ファンクションを起動し、インジェクション信号と点火信号の制御ファンクションは出力値を計算して車角度同期測定載アクチュエータを駆動します。その駆動出力は再度電気インターフェース経由で HiLシステムに戻り、制御対象モデルが使用します。これによりクローズドループ制御回路が形成されます。ここでのECUの電気的な動作は、実車の場合と同様です。（インジェクタおよびセンサ信号など） 20 B Y PA S S F O R C L O S E D - L O O P T E S T S アクセルの位置や冷却水の温度など、制御対象モデルで計算されるセットポイント図2：FiLシステムの概要ブロック図ジェネレータやセンサの物理値は、HiL出力ドライバソフトウェアとハードウェア（信号処理回路など）で電気信号に変換しユーザーインターフェースホストコンピュータます。あるいは、データバス（ CAN や FlexRayなど）に送られます。ちなみにこれらの電気接続は、信号特性を正確に模擬するために専門的な知識や経験が必要です。また、ECUがスロットルバブルの起動などドライバー・車両・環境で構成される全体のモデルアクチュエータを駆動するために生成するリアルタイムコンピュータＰＷＭ信号は、専用の信号処理回路と必要な機能を備えた専用Ｉ/Ｏハードウェアで収集します。次の手順として、HiLシステムは入力ドライバソフトウェアで、この電気信号を、プラントモデルのための物理値にマイクロコントローラ変換します。ソフトウェアレイヤ HiLを用いたECUテストは、たとえばECU ECU 場クレームとなった現象の再現といった用制御ファンクションドライバーハードウェアインターフェースで最終ソフトウェアリリーステストや、市途が一般的です。HiLテストは本質的に再現性があり、テスト環境を1回作成すれば、ドライバーや車両を危険にさらすことなく、エミュレータプローブ（ETK）リアルタイムに複数回実行できるという点 ECU りません。また、自動テストを実行できるで、HiLテストの必要性には疑う余地があので、短時間に広範囲のテストを行えるといったメリットもあります。 FiL – 新しい代替手法 ECUの電気的インターフェースを直接使用しないECU内部の制御ファンクションのテストでは、HiLシステムに必要な複雑な電気接続ハードウェアが不要です。通常、SiL 図3：ラピッドプロトタイピング用バイパスフックと Function-in-the-Loop システムによる妥当性確認を完了した制御ラピッドプロトタイピングフックファンクションは、ECUに組み込んだ後は Fil HiLシステムでテストします。この作業のフック簡略化のため、ETASでは、FiLテストシステムを用意しています。これは、実績のある機能バイパステクノロジを利用していま読取り書込み読取り書込み制御対象モデルす。FiLテストシステムでは、HiLシステムで必要な信号処理ハードウェアが不要なので、コストや手間は明らかに軽減でき、さらに、実際のECUハードウェアに組み込まれた制御ファンクションをテストできます。 A：ラピッドプロトタイピング向けバイパス B：FiL向けバイパスパワートレインECU用途において、HiLシステムよりFiLの方がコスト節減の可能性がある例として、図1を参照してください。 R E A LT I M E S ECUを動作させるには、車両システムに応の入力にソフトウェアフックが必要です。い展開が期待されます。したがって FiL じた電源と、電気的に制御できる適切なしたがって、FiLテストではフックインス（Function-in-the-Loop）テストは、ECU I/Ｏコネクタが必要です。エンジン制御ユトールに対応する高度な柔軟性がECUソフ開発の成功の鍵となる重要な構成要素になニットを動作させるには、通常、カムシャトウェアに必要になります。一般的にフッる可能性があります。フトセンサとクランクシャフトセンサの出クインストールは、ECUサプライヤのソフ力信号をECUに与える必要があります。こトウェアリリースプロセスにすでに組み込れは、それぞれの監視機能がCPUの外部にまれています。しかし、多くの場合OEM 頻繁に接続し、それらがFiLアクセスの範囲はコスト面と開発期間の短縮要求から、外になるためです。しかしFiLシステムの場 ECUサプライヤに依頼せずに、自身でソフ合、HiLシステムに必要な電気的入出力信トウェアフックのインストールに対応する号と電気負荷を与えるさまざまなハード方法が求められます。ウェアを省くことができます。必要な配線は明らかに簡素化でき、電気信号入出力そのような背景から、ETASは、EHOOKS ハードウェアのソフトウェアドライバの調ツールの開発ではRobert Bosch GmbH社整の手間が大幅に軽減されるため、確認すと提携しました。このソフトウェアツールべきハードウェア構成要素を省略できるの（EHOOKS）では、ECUサプライヤの手をで、さらなるコスト節約が期待されます。わずらわすことなくECU制御機能にソフト FiLテストを実現するには、ECUソフトウェ EHOOKSでは、ECUソフトウェアの内部アのソフトウェアフックが重要な役割を果構造に関する情報を利用して、フックの高たします。自動車産業ではこのテクノロジい信頼性を保証しています。このような情ウェアフックをインストールできます。はかなり以前から制御ファンクションのラ報は、一般的にはECUサプライヤの所有情ピッドプロトタイピングに利用されてきま報だと考えられますが、セキュアな状態でした。この活用方法では、ETASが開発しベースの制御ファンクションと、外部ラ EHOOKSに利用できます。ETASは市場の ECUが幅広くFiLに対応できるよう、さまざまなECUメーカーと連携して、このツーピッドプロトタイピングコントローラで実ルの対応範囲の拡張計画を進めています。行する新規開発ファンクションとの間でリ一方で、FiLテクノロジはソフトウェアフッアルタイム接続を実現します。クベースのバイパス手法に限定されたテクソフトウェアフックサービスベースの手法（サービスベースバラピッドプロトタイピングとFiLのいずれのイパス）等のすでに確立されたさまざまな場合も、ECUの制御ファンクションにソフバイパステクノロジと組み合わせて展開でトウェアフックをインストールする必要がきます。たエミュレータプローブ（ETK）が、ECU ノロジではありません。FiLテクノロジは、あります。ソフトウェアフックは、テスト対象のファンクションの入力と出力の両方まとめまたはいずれかを、外部のシミュレーショ参照してください。ラピッドプロトタイピ FiL（Function-in-the-Loop）は、従来の確立されたテスト手法であるMiL（Modelin-the-Loop）、SiL（Software-in-theLoop）、HiL（Hardware-in-the-Loop）の補完手段として有効です。ECUインターフェースETKを、ETASのマルチコアLABCAR-RTPC などHiL テストシステムのシングでは、このファンクションは実質的にミュレーション環境に接続すると、特に、新しい関数fRP(x)に置き換えることができ、制御ファンクション間の複雑な相互連携に f(x)の出力にソフトウェアフックを挿入す関するテストなど、新しいテストへの可能れば外部のリアルタイムシステムで実行で性が広がります。HiLシステムと比べてFiL きます。の魅力は、その経済性と柔軟性にあります。ン信号と接続します。テスト対象ファンクションの出力は、ソフトウェアフックなしでアクセスできます。ラピッドプロトタイピングとFiLにおけるソフトウェアフックの展開の違いについては、図2の副関数f(x)を一方、FiLテストシステムの場合、この副関 EHOOKSによるソフトウェアフックの生成数をプラントモデルに接続するため、f(x) 自由度の向上により、FiLテクノロジの幅広 J 1/2010 21