现代汽车电控系统开发一般都采用虚实结合的开发流程。其中硬件在环HIL（Hardware-in-Loop）仿真技术对纯电动汽车各控制系统的开发有着重要意义。 硬件在环技术，可以提高系统开发效率、降低系统开发难度与成本、提高开发质量、减少系统开发风险。通过将系统中的关键硬件与复杂的仿真模型集成，可以并行开发系统软件、硬件，进行性能评估和各种测试。包括系统极限测试和严酷环境测试等。所以硬件在环技术已成为现代采用并行工程开发车辆控制系统不可缺少的一环。作为一种虚实结合调试和验证控制单元的开发平台，硬件在环仿真系统首先应该包括一系列非常友好的用户界面以便用户设置参数来选择功能、显示结果和进行文档处理等等；其次作为一种系统控制平台应能合理地调度系统中存在的各种程序线程，从而提高硬件在环仿真系统的响应速度。并且作为一种调试和验证硬件的系统控制平台，它还应具有驱动硬件接口卡的能力，根据对硬件在环仿真系统控制平台的要求和开发系统控制程序的难易程度。 二、硬件在环仿真平台搭建步骤
硬件在环仿真环境针对用户的被测车型进行建模仿真，并将其运行于与控制器闭环工作的实时环境中，实现对各个电控单元的复杂测试。这种测试手段的好处在于：将测试过程从试验台架中分离、模拟被控对象的各种工况、模拟复杂的故障模式、快速重现故障模式、实现多个控制器的集成测试、实现测试自动化、易于维护和扩展测试能力。
硬件在环仿真原理如图1所示，在传统测试中，BMS和真实被控对象（动力电池、实车）形成闭环系统进行控制；在硬件在环仿真测试中，BMS和仿真系统（硬件和软件）形成闭环系统进行控制。由于硬件在环仿真系统使用了仿真模型替代真实的被控对象，因此仿真模型必须精确地提供仿真被控对象的性能，包括其输入、输出特性，响应特性等等。使用硬件在环仿真的用户必须为仿真控制对象建立可运行的实时模型。
图1 硬件在环仿真原理
现有的商业模型都提供了参数化的实时模型，用户只需要修改参数就可以完成大部分模型的设计工作。模型的参数通常通过实验确定。如动力电池模型中的参数，需要根据动力电池特征数据（电量、电压、内阻、SOC、放电倍率、充电倍率、DOD、SOH、SOP等）经过预处理得到。商业模型往往不能完全满足用户的需求。
对于BMS的测试，必须保证车辆、动力电池模型运行在实时环境中，才能保证控制的准确性。基于MATLAB平台的Simulink模型仿真是非实时仿真，也称为离线仿真。MATLAB也提供外部模式仿真，即将Simulink编译成动态链接库（DLL）文件，使用Windows操作系统运行编译后的模型，但由于Windows是非实时操作系统，因此基于Windows操作系统的仿真是非实时仿真。实时仿真需要专业的实时仿真硬件，以及在仿真硬件上运行的实时操作系统（RTOS）。实时模型模型需要增加接口模块，与实时操作系统一起经过目标平台编译器编译后，才能构成实时仿真系统。
在实施HIL测试前，需要明确一些基本的内容，比如测试对象、测试目的、对测试内容的要求、对测试结果的分析程度，具体的软硬件指标等。此外，还需要准备一些需要在测试中
使用的真实硬件（BMS、传感器、执行机构、接插件等）。对一个复杂的硬件在环仿真系统，需要在被测对象（各个BMS）和实时硬件接口之间增加一些模拟的负载、信号调理、故障注入单元等。所以需要对被测对象和整个硬件在环仿真项目之间的IO进行详细的定义，即严格定义信号的接收通道和所经过的线束，并将其作为详细的操作指南。
测试系统I/O确定后，需要针对测试系统的输入、输出接口进行模型开发。模型包含了两部分的内容，一部分为被控对象模型（车辆动力学模型、电机模型、动力电池模型等）的开发，用于模拟真实的被控对象；一部分为I/O模型的开发，主要是用于电控单元（各个BMS）的输入/输出信号与模型的连接。
硬件的制作是为了完成测试所进行的特定开发内容，主要是一些信号调理单元、负载驱动单元、负载仿真、数据采集系统的开发。模型开发完毕以后，需要与硬件系统一起进行集成和调试，包括系统开环测试和系统闭环测试。这一阶段需要确认硬件在环仿真系统收发的信号符合测试需求，BMS可以正确的接收到HIL设备的信号，BMS与硬件在环仿真设备可正常闭环运行。
三、BMS硬件在环仿真平台的硬件结构
电池管理系统硬件在环仿真平台是基于NI公司软硬件产品以及外围的调理，故障注入，负载仿真等软硬件构成的一套硬件在环仿真系统，其主要功能是美容加湿器针对BMSU进行集成测试和网络测试。此仿真实验台还为BMS的测试保留一定的扩展功能。
B水面曲线MS测试系统针对被测车型或控制单元进行建模仿真，并将其运行于与控制器闭环工作的实时环境中，实现对各个电控单元的复杂测试。该测试平台的主要功能用于：控制器电控单元的硬件在环仿真、电控单元的功能认证、控制器在各种工况运行下的性能、网络的匹配。同时，该集成测试平台还将用于：模拟被控对象的各种工况，比如极限工况下控制器的反应；模拟复杂的故障模式，模拟常见的电器故障对控制器的故障诊断功能进行考核；快速重现故障模式，场馆座椅快速故障模型，捕捉可能以及潜在的控制器隐患；实现测试自动化，大规模的集成测试提高测试的效率，缩短测试周期。
图2 BMS硬件在环仿真平台的硬件结构
全热交换机BMS仿真实验台通常包含3个部分：若干个实时车辆仿真器(分布式系统包含若干实时车辆仿真器硬件、复杂程度不等的车辆动力学模型)、实验工程管理软件、实验台架(比如黄板用来按真实负载、控制器等)。
四、硬件在环仿真平台的硬件组成
实时车辆仿真器硬件是软件运行的平台和载体。实时车辆仿真器硬件通常又包含实时硬件和外围硬件。实时硬件提供实时模型的运行的硬件环境(实时处理器加实时操作系统RTOS)、把模型计算的数据转换为真实物理信号(实时IO输出)、采集反应执行器真实状态的真实物理量(电压、电流、位移、速度等)转换为模型可以识别的参数参与模型的计算。
外围硬件对实时IO信号提供驱动(包括电压的放大、电流的放大)、保护(短路保护、过压过流保护等)以及信号的转换(比如电压量到电流量的转换、电流到电压的转化、电平的转换等)。外围硬件通常还包括为了特殊的测试目而开发的硬件比如故障注入(模拟常见的电器故障，比如导线的开路、短路等)、电子负载(模拟执行器电机、电磁阀等)、电流测量模块等。
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