HILテストとは
HIL（Hardware-in-the-Loop）テストとは、シミュレートされた現実的な環境で実際のECU（電子制御ユニット）をテストすることを指します。これらのHILシミュレーションテストは再現可能な形式であり自動化できるため、ラボで365日24時間体制で総合的なテストを行えるだけでなく、妥当性確認の期間を短縮したり、広範囲のHILテストシナリオに対応したりすることができます。また、テスト対象デバイスや周辺環境に安全上の問題を引き起こすことなく、HILテストベンチで重大なコーナーケースのテストを実施することができます。
HILテストの利点
- 小規模なHILテストシステムから大規模なHILテストシステムに拡張可能
- 車両全体のHIL（Hardware-in-the-Loop）シミュレーションや実際のコンポーネントの統合
- 通信テスト
- バスおよびレストバスシミュレーション
お客様の声
コンポーネントの垣根を超えるdSPACE HILシステムのおかげで、私たちはステアリングやブレーキなどの機械コンポーネントをセンサと直接連携させてテストし、すべてが適切に協調して動作しているかを確認できるようになりました。dSPACEソリューションの最強の利点は、完璧にシンクロする時間同期および完全なクローズドループでのセットアップです。
多数の予備テストをHILシステムで行えたおかげで、最初にリリースされたFCUのソフトウェアは即座に動作しました。すべての基本的な入出力だけでなく、クローズドループの制御ループも確認することにより、実際のシステムへの実装前にソフトウェアの正常な動作を確保することができました。
私の見解では、dSPACEは市場で最も優れたHILハードウェアおよびソフトウェアを提供するベンダーです。総じて、dSPACEのHILシステムには非常に満足しており、これらが当社のソフトウェアテスト能力の向上に大きく貢献しています。
一般的なHILテストシステム
HILテストシステムは、シミュレーションハードウェアと付属のソフトウェアで構成されます。HILテストシステムには、テスト対象のユニットが接続されます。通常、このユニットは、1つ以上の電子制御ユニット（ECU）であり、テスト対象となる新しい制御ロジックまたはテスト対象となるECUソフトウェアを含んでいます。使用事例によっては、さらにステアリングシステムやブレーキシステムなど、実際のハードウェアコンポーネントをテストシステムに追加することもできます。
テストマネージメント
プラットフォームおよびI/O設定
試験およびビジュアル表示
テストオートメーション
HILリアルタイムハードウェアおよびI/Oハードウェア
シミュレーションモデル
詳説 – HILシミュレーションのテスト段階とテストシステム
機能テスト
機能テストでは、ECUベーシックソフトウェアとの相互作用を含めた、単一または少数の機能のテストに重点が置かれます。この種のテストは通常、最終的なリリーステスト以上に機能開発に不可欠な要素です。そのため、テストの主眼は試験的使用に置かれており、体系的なテストオートメーションは行われません。したがって、機能テスト用のHIL（Hardware-in-the-Loop）テストシステムには、汎用バスおよびネットワークインターフェース、動作レベルおよびプロトコルレベルでのレストバスシミュレーション、テスト用設計インターフェース（XCPなど）が必要となります。多くの場合、この種のテストは機能開発者自身が行います。また、テストシステムは開発者のデスク上に設置できることが必要です。
ECUコンポーネントテスト
ECUテストの一般的な用途は、ソフトウェアの統合テストからフェールセーフおよびフェールオペレーショナルテスト、ECUリリーステストまで多様です。そのため、テストは高度に自動化されており、ECUの要件に基づいて多数のバリアントに対応できるようになっています。
ECUをテストするためのテストシステムには、電気的欠陥シミュレーションを含むスケーラブルなI/Oおよびバス／ネットワークインターフェースが必要です。また、バスやネットワークのテストには、動作レベルやプロトコルレベルでのレストバスシミュレーション、および広範な操作が必要です。
実際のコンポーネントのテストでは、総合的なプラントモデルやシミュレーション性能を必要に応じて向上させることができなければなりません。テストシステムの機能は、変化するプロジェクト要件に合わせて調整できるのが理想的です。
ECUドメインおよびネットワークテスト
ECUドメインおよびネットワークのテストでは、分散化した機能のエンドトゥエンドテストを行います。これには、スリープテストやウェークアップテストに加え、車両のECUネットワークのフェールセーフテストやフェールオペレーショナルテストが含まれます。この種のテストシステムでは、幅広いI/Oチャンネルとバスおよびネットワークインターフェースが必要となります。
複数のリアルタイムシステムがクラスタ化された環境では、多数のプラントモデルを同期させて処理する必要があります。複雑なモデルやシナリオに対処するために、強力なシミュレーション性能やマルチプロセッサ機能が必要です。
ECUネットワークのテストシステムでは高度に自動化されたテストプログラムを昼夜実行することも多くありますが、これは総合的なテスト管理システムによって可能になっています。
専門トピック
安全でセキュアなバスおよびネットワーク通信の検証
分散化された車両システムのHILテストでは、車載通信ネットワークの検証が極めて重要です。dSPACEは、CAN FD、LIN、FlexRay、車載Ethernetなどのバスシステムを、より高度なプロトコルと組み合わせてシミュレートおよび解析できる総合的なソリューションを提供しています。これらのソリューションは、完全なレストバスシミュレーション、ゲートウェイ機能、欠陥挿入をサポートしており、リアルタイム条件下でのECU通信動作の検証を可能にします。統合されたツールにより、高精度のタイミング解析、信号操作、安全およびセキュリティメカニズムのシミュレーションを実施できると同時に、機能的な正確性とOEMの仕様や業界規格への準拠も保証されます。
自動車のサイバーセキュリティに関する規制や規格では、車両のコンポーネント間の通信を保護することにより、外部の脅威からそれらを保護することが義務付けられています。これは、SecOC、MACsec、IPsec、(d)TLSなど、バスやネットワークレベルのセキュリティプロトコルを使用することで実現されます。車両とその電子制御ユニットの開発中は、サイバーセキュリティ目標の妥当性を確認するために、実装された対策の十分なテストを実施する必要があります。
dSPACE HILテストシステムは、次のようなサイバーセキュリティテストを実施する場合に最適です。
- 実装されたセキュリティメカニズムの仕様に従った機能テストおよび適合性テスト（安全性とセキュリティの依存関係テストを含む）。
- ファジングおよびペネトレーションテスト：未確認の弱点や脆弱性を最小限に抑え、サイバーセキュリティ目標を検証し、不合理なリスクが残存していないことを確認するための探索的テスト。
VILおよびHILによる現実に即した検証
VIL（Vehicle-in-the-Loop）テストは、デジタル検証に現実世界の動特性を追加することで、HIL（Hardware-in-the-Loop）セットアップを強化します。VILでは、運転環境とシナリオをリアルタイムにシミュレートし、ADASに関連するセンサにスティミュラス信号を入力することにより、運転支援／自動運転システム（ADAS/ADS）に関する車両全体のテストが可能になります。ADAS-VILテストは、ADAS-HILテストの特殊なケースです。この場合、ループ内の「ハードウェア」は車両全体です。
