｜工業基礎專欄｜雲端硬體迴路模擬系統

工研院機械所為提升所內工程師對車輛控制器進行的驗證效率，針對移動載具通用控制器設計與模擬平台建構雲端硬體迴路模擬系統，使得車輛技術相關領域開發得以在模擬系統上實現，大幅縮短工程師開發時程，並且提高技術的可靠度。本系統大致可分成以下功能

1. 車體動態模擬

使用剛體動力學(Rigid body dynamics library)作為車體機構系統的建立，完成車體動態模型包含懸吊、轉向以及輪胎模型，完成連槓設計以及完成滾動系統演算法。

2. 道路與環境系統

使用虛幻引擎(Unreal Engine 4, UE4)建立3D道路系統、車體與環境耦合、水風霧物質系統以及光影系統。

3. 虛擬車輛控制系統

使用思鈦科技的Simulink建立虛擬電動汽車控制器(Vehicle Control Unit, VCU)、虛擬電池管理系統(Battery Management System, BMS)以及虛擬微控制單元(Microcontroller Unit, MCU)。

4. 即時模擬設備

包含即時核心(RT Kernel)、現場可程式化邏輯閘陣列卡(FPGA I/O Card)以及硬體迴路系統(Hardware in the loop, HIL)。

5. 真實控制系統

包含虛擬控制實體化以及使用者介面(User Interface, UI)。

6. 車輛元件模擬

包含虛擬馬達、虛擬電池以及虛擬充電系統等。

上述功能之間利用資料分散式服務(Data Distribution Service, DDS)軟體技術進行資料傳輸及分享的即時性，透過資料分散式服務我們可以進行即時的控制器模擬。並且透過使用者介面以及雲端伺服器達到雲端硬體迴路模擬的效果如圖1及圖2所示。