(57)【要約】【課題】仮想制御装置とシミュレーション環境との間の依存性を低減する、シミュレータにおいてシミュレーション環境を用いて仮想制御装置の少なくとも一部をテストするための装置を提供する。【解決手段】仮想制御装置ピンユニット（９）が、少なくとも前記仮想制御装置（２）のソフトウェアコンポーネント（４）の外部データインタフェース（７）と接続させる少なくとも一つの仮想制御装置インタフェース（１０）と、シミュレーション環境（３）のデータインタフェース（８）と接続させる少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース（１１）と、シミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応している少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）とを有している。仮想制御装置ピン（１２）を介して、物理的な仮想制御装置信号が伝送される。【選択図】図３
2014219981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想制御装置（２）及びシミュレーション環境（３）を有しているシミュレータにおいて、前記シミュレーション環境（３）を用いて前記仮想制御装置（２）の少なくとも一部をテストするためのテスト装置（１）であって、
前記仮想制御装置（２）は、少なくとも一つの外部データインタフェース（７）を備えている少なくとも一つのソフトウェアコンポーネント（４，５，６）を含んでおり、
前記シミュレーション環境（３）は、前記仮想制御装置（２）と少なくとも間接的にデータ交換を行うための少なくとも一つのデータインタフェース（８）を含んでいる、テスト装置（１）において、
仮想制御装置ピンユニット（９）が、少なくとも一つの仮想制御装置インタフェース（１０）を有しており、且つ、該仮想制御装置インタフェース（１０）を用いて、少なくとも前記仮想制御装置（２）の前記ソフトウェアコンポーネント（４）の前記外部データインタフェース（７）と接続されており、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース（１１）を有しており、且つ、該シミュレーション環境インタフェースを用いて、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）と接続されており、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、該仮想制御装置ピン（１２）は、シミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応しており、前記仮想制御装置ピン（１２）を介して、物理的な仮想制御装置信号が伝送されることを特徴とする、テスト装置（１）。
【請求項２】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、それにより、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）を介して物理的な仮想制御装置信号も伝送される、請求項１に記載のテスト装置（１）。
【請求項３】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は完全に仮想制御装置ピン（１２）から形成されており、それにより、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）を介して物理的な仮想制御装置信号のみが伝送される、請求項１又は２に記載のテスト装置（１）。
【請求項４】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は仮想制御装置ピン（１２）を有しておらず、それにより、前記仮想制御装置ピンユニット（９）は前記仮想制御装置（２）と前記シミュレーション環境（３）との間の直接的な接続部を形成しており、且つ、前記仮想制御装置ピンユニット（９）は前記少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を前記シミュレーション環境インタフェース（１１）外に有している、請求項１に記載のテスト装置（１）。
【請求項５】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、前記仮想制御装置（２）及び／又は前記仮想制御装置ピンユニット（９）及び／又は前記シミュレーション環境（３）の間で交換可能なデータ（ｒ１）と、該交換可能なデータ（ｒ１）の決定と関連する前記仮想制御装置ピン（Ａ１，Ｂ１）との間の少なくとも一つの対応関係（ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１））を有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項６】
前記対応関係（ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１））に含まれる前記仮想制御装置ピン（１２）の他に、対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための決定規則も、及び／又は、対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記データ（ｒ１）を決定するための決定規則も前記仮想制御装置ピンユニット（９）に記憶されている、請求項５に記載のテスト装置（１）。
【請求項７】
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための前記決定規則は、時間に依存する関数であり、時間に依存する仮想の物理的な時間信号を、特に時間的に制限された時間信号又は時間的に制限されていない時間信号の形態で決定するために使用される、請求項６に記載のテスト装置（１）。
【請求項８】
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記データ（ｒ１）を決定するための前記決定規則は、時間に依存する制御信号を評価し、特に、時間的に制限された時間信号又は時間的に制限されていない時間信号の形態の制御信号を評価する、請求項６に記載のテスト装置（１）。
【請求項９】
前記決定規則は、前記仮想制御装置ピンユニット（９）における明示的な計算規則である、及び／又は、前記仮想制御装置（２）の少なくとも一つの計算規則への少なくとも一つの参照指示である、及び／又は、前記シミュレーション環境（３）の少なくとも一つの計算規則への少なくとも一つの参照指示である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１０】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）において、前記物理的な仮想制御装置信号の特性が規定されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１１】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）において、
前記外部データインタフェース（７）及び／又は前記データインタフェース（８）を接続するためのコード、及び／又は、
前記仮想制御装置（２）及び／又は前記仮想制御装置ピンユニット（９）及び／又は前記シミュレーション環境（３）の間で交換可能なデータ（ｒ１）と、該交換可能なデータ（ｒ１）の決定と関連する前記仮想制御装置ピン（Ａ１，Ａ２）との対応関係を形成するためのコード、及び／又は、
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための決定規則及び／又は計算規則を実現するためのコード、及び／又は、
物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））としての、時間に依存する仮想の物理的な時間信号を実現するためのコード、及び／又は、
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記交換可能なデータ（ｒ１）を決定するための決定規則を実現するためのコード、
を生成する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１２】
前記仮想制御装置（２）のコード、前記シミュレーション環境（３）のコード、及び、請求項１１に従い前記仮想制御装置ピンユニット（９）によって生成されるコードが一つの共通のシミュレーション、特にリアルタイムシミュレーションにおいて実行される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１３】
シミュレートすべき実際の制御装置の、ピンに関連付けられた物理的なインタフェースを仮想的にマッピングするための仮想制御装置ピンユニット（９）において、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つの仮想制御装置インタフェース（１０）、少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース（１１）及び少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、
前記仮想制御装置インタフェース（１０）を用いて、仮想制御装置（２）のソフトウェアコンポーネント（４）の少なくとも一つの外部インタフェース（７）とのデータコネクションを確立することができ、
前記シミュレーション環境インタフェース（１１）を用いて、シミュレーション環境（３）のデータインタフェース（８）との少なくとも一つのデータコネクションを確立することができ、
前記仮想制御装置ピン（１２）はシミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応し、
前記仮想制御装置ピン（１２）を介して物理的な仮想制御装置信号が伝送される、
ことを特徴とする、仮想制御装置ピンユニット（９）。
【請求項１４】
請求項２乃至１２の内の少なくとも一項の特徴部分に記載の構成を備えている、請求項１３に記載の仮想制御装置ピンユニット（９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想制御装置及びシミュレーション環境を有しているシミュレータにおいて、シミュレーション環境を用いて仮想制御装置の少なくとも一部をテストするためのテスト装置に関し、仮想制御装置は、少なくとも一つの外部データインタフェースを備えている少なくとも一つのソフトウェアコンポーネントを含んでおり、また、シミュレーション環境は、仮想制御装置と少なくとも間接的にデータ交換を行うための少なくとも一つのデータインタフェースを含んでいる。
【背景技術】
【０００２】
今日、仮想的なものではない制御装置、即ち「実際の」制御装置の大部分は、大抵は制御技術的な（複雑でもある）複数のタスクを制御装置において実現するリアルタイム能力のあるオペレーションシステムが設けられていることが多いＩ／Ｏ（Ｉ／Ｏ＝インプット／アウトプット）インタフェースを備えている小型コンピュータであると解される。制御装置の開発は、産業的な実務から公知であるように、広範囲にわたる装置技術的な種々のシステムの技術的な開発の中核を成している。例としては、自動車の分野、航空学並びに宇宙航空学、更には工業上の生産技術的なシステムにおける制御装置の使用が挙げられる。
【０００３】
最終製品において使用される量産制御装置のテストは、制御装置において実現すべき閉ループ制御又は開ループ制御の既に完了した多数の開発ステップの最終段階である。それらの開発ステップは通常の場合、いわゆるＶモデル又はＶサイクルで表される。制御装置の構成要素と解することができ、また多くの技術的なシステムの機能にとって不可欠である制御ユニットの開発の開始に際し、制御アルゴリズムの算術的なモデリングが、算術的なグラフィックモデリング環境を備えているコンピュータにおいて行われる。更には、制御装置における制御ユニットと制御すべきプロセスとの相互作用も重要なので、制御装置の環境も算術的にモデリングされる。そのような機能的な算術的考察では、大抵の場合は、シミュレーションをリアルタイムで行うことは必要とされない（オフラインシミュレーション）。
【０００４】
後続のステップにおいては、事前に設計された制御アルゴリズムがラピッドコントロールプロトタイピング（Rapid-Control-Prototyping）を用いて、適切なＩ／Ｏインタフェースを介して実際の物理的な処理対象と接続されている、即ち、例えば自動車のモータと接続されている、大抵はリアルタイム能力を有している高性能のハードウェアに伝送される。このリアルタイム能力を有しているハードウェアは、通常の場合、後に使用される量産制御装置と関係性を有していなければならないものではなく、実際のところは、事前に設計された制御の原理的な機能の検証が重要である。
【０００５】
更なるステップにおいては、自動的な量産コード生成の枠内で、量産制御装置において後に実際に使用される可能性の高いターゲットプロセッサにおいて制御が実行される。従って、ターゲットハードウェアは、このステップにおいて量産制御装置に近いものになるが、しかしながら量産制御装置とは同一のものではない。更なるステップにおいては、通常は後の開発段階において漸く存在する量産制御装置が、ハードウェアインザループ（ＨＩＬ：Hardware-in-the-Loop）テストの枠内で検査される。ここでは、そのステップにおいて物理的に存在する量産制御装置が、その物理的な制御装置インタフェースを用いて、高性能のシミュレータと接続される。シミュレータは、テストすべき量産制御装置の必要な特性量をシミュレートし、また入出力量を量産制御装置と交換する。量産制御装置の物理的な制御装置インタフェースのピンは、ケーブルハーネスを介してシミュレータと接続されている。つまり、シミュレーション環境においては、自動車モータの必要とされる全ての特性量（場合によっては、モータ、ドライブトレイン、滑走輪及び走行制御システムを有している自動車全体の必要とされる全ての特性量）をシミュレートし、量産制御装置の特性をシミュレーション環境との相互作用下で安全に検査することができる。
【０００６】
いわゆるＨＩＬシミュレーションの枠内でテストされる量産制御装置は、最終的に、「本物の」ターゲットシステムにおいてテストされ、即ち例えば自動車に組み込まれて、本物の物理的な環境でテストされる。そのような本物の物理的な環境は、それ以前はシミュレーション環境において見せ掛けのものでしかなかったものである。
【０００７】
上記において概略的に説明したような、制御ユニットの開発における開発プロセスは非常に優れたものであることが実証されている。しかしながらこの開発プロセスでは必然的に、開発の最終段階になったときに漸く量産制御装置が開発プロセスに組み込まれることになり、従って、その検査も後の開発段階において漸く可能になる。量産制御装置が実際に存在する以前では、上述の開発プロセスでは、抽象的な機能レベルでの機能しかテストできず、従って実際にはアプリケーションソフトウェアのレベルでしかテストできない。後に量産制御装置において使用されるソフトウェアコンポーネントの有用な部分は、早期の開発段階においては一緒にテストされない。それらのソフトウェアコンポーネントには、例えば、アプリケーションソフトウェアと、ハードウェアレベルに近い、即ちローレベルのソフトウェア層とを仲介するランタイム環境が属する。ハードウェアレベルに近いソフトウェアコンポーネントは、例えば、オペレーションシステム、プラットフォームに依存しないベースソフトウェア（システムサービス、通信サービス、Ｉ／Ｏハードウェア抽象化層等）、また最終的には、オペレーションシステム及びベースソフトウェアのプラットフォームに依存する部分である。
【０００８】
量産制御装置のこれらの広範な部分を早期に開発プロセスに組み込むために、上述のソフトウェアコンポーネントは（少なくとも部分的に）いわゆる仮想制御装置の枠内でクローンが作成され、シミュレータにおいてシミュレートされる（非特許文献１を参照されたい）。シミュレータにおいては、いずれにせよ仮想制御装置が、同様にシミュレータに存在するシミュレーション環境と対話する。即ち、インタラクションが行われる。このインタラクションは、仮想制御装置のソフトウェアコンポーネントの少なくとも一つの外部データインタフェース及びシミュレーション環境のデータインタフェースを介するデータ交換によって行われる。仮想制御装置のどのソフトウェアコンポーネントが外部データインタフェースを提供するかは、前述のソフトウェア層の内のどのソフトウェア層が仮想制御装置にマッピングされるかに依存する。仮想制御装置に抽象的なアプリケーションソフトウェアのみがマッピングされている場合には、アプリケーションソフトウェアのソフトウェアコンポーネントが外部データインタフェースをシミュレーション環境に提供する。これに対して、付加的にランタイム環境も仮想制御装置の構成要素である場合には、外部データインタフェースはランタイム環境のソフトウェアコンポーネントによって提供される。更に下位のソフトウェア層、例えばオペレーションシステム又はベースソフトウェアコンポーネントのソフトウェア層がマッピングされる場合には、それらのソフトウェアコンポーネントが外部データインタフェースをシミュレーション環境に提供する。
【０００９】
シミュレーション環境はその都度、仮想制御装置において再現されるソフトウェアコンポーネントに依存して、仮想制御装置のソフトウェアコンポーネントの外部データインタフェースに適合されなければならないことは明らかである。外部データインタフェースを有しているソフトウェアコンポーネントに関連する、仮想制御装置の何らかの変更によって、シミュレーション環境の変更並びにシミュレーション環境のデータインタフェースの変更も行われることは不可避であり、このことは大きな労力を要し、また開発プロセスにおけるエラーソースにも繋がる。更に、ＨＩＬシミュレーションの枠内においては、即ち、制御装置が物理的に存在しており、仮想のものとしてはもはや存在していない場合には、特定の仮想制御装置に適合されたシミュレーション環境を直接的に使用するために必要とされる、物理的な制御装置インタフェースのピンに関連する特性量をシミュレーション環境のデータインタフェースには与えられていないので、そのようなシミュレーション環境を直接的に使用できないことが多いことも欠点である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】dSPACE Catalog 2012：「SystemDesk V-ECU Generation Module」及び「dSPACE Offline Simulator」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って本発明の課題は、仮想制御装置とシミュレーション環境との間の依存性を低減する、シミュレータにおいてシミュレーション環境を用いて仮想制御装置の少なくとも一部をテストするための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題は、差し当たりまた本質的に、冒頭で述べたテスト装置において、仮想制御装置ピンユニットが少なくとも一つの仮想制御装置インタフェースを有しており、且つ、仮想制御装置インタフェースを用いて少なくとも、仮想制御装置のソフトウェアコンポーネントの外部データインタフェースと接続されており、仮想制御装置ピンユニットが少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェースを有しており、且つ、シミュレーション環境インタフェースを用いてシミュレーション環境のデータインタフェースと接続されており、また、仮想制御装置ピンユニットが、シミュレーションすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応する、少なくとも一つの仮想制御装置ピンを有しており、この仮想制御装置ピンを介して仮想の物理的な制御信号を伝送できることによって解決される。
【００１３】
本発明による仮想制御装置ピンユニットは、仮想制御装置とシミュレーション環境との間を仲介し、これによって基本的には、仮想制御装置が変更された際にもシミュレーション環境とそのデータインタフェースは変更されないようにすることができる。更に、仮想制御装置ピンが付加的に提供されることによって、実際の制御装置が必ず有しているインタフェースも規定することができる。つまり、実際の制御装置の物理的なインタフェースの仮想的なマッピングも規定することができる。これによって、シミュレータにおいては、仮想制御装置とシミュレーション環境との間のインタフェースのピンに関連付けられた定義及び処理を行うことができる。
【００１４】
仮想制御装置ピンユニットの仮想制御装置ピンを介して交換される情報は、ここでは確かに実際の制御装置の本物の物理的な制御信号、即ち電圧、電流、端子抵抗ではないが、しかしながらそれらの物理的な特性量は計算されて、その値が相応のデータとして交換されるという点においては「仮想の物理的な制御信号」である。仮想制御装置において抽象的なソフトウェア層のみがマッピングされている場合には、即ち、例えばアプリケーションソフトウェア又はランタイム環境のみがマッピングされている場合には、仮想制御装置の外部データインタフェースは抽象的で機能的なものでしかなく、本物の制御装置を信号的には再現できない。例えば、アプリケーションソフトウェアのコンポーネントから圧力値又は温度値（例えば９５０ｂａｒ又は２７５℃）が供給されるが、しかしながら、実際の制御装置においては物理的なインタフェースのピンを介して、例えば電圧の形態、電流の形態（２ｍＡ〜２０ｍＡインタフェース）又は変調された信号の形態で交換される、相応に電気的にコーディングされた特性量は供給されない場合には、仮想制御装置ピンユニットが少なくとも一つの仮想制御装置ピンにそのような仮想の物理的な制御信号を一つだけ伝送することによって、即ち、対応する実際の物理的な制御信号の値を伝送することによって、仮想制御装置ピンユニットはこのギャップを埋めることができる。
【００１５】
テスト装置の一つの有利な実施例によれば、仮想制御装置ピンユニットのシミュレーション環境インタフェースが少なくとも一つの仮想制御装置ピンを有しており、それにより、シミュレーション環境のデータインタフェースを介して物理的な仮想制御装置信号も伝送することができる。従ってこのことは、シミュレーション環境のデータインタフェースが、実際の制御装置の物理的なインタフェースの物理的な制御装置信号に自動的に適合されているので特に有利である。そのようにして設計されたシミュレーション環境は、ＨＩＬシミュレーションにおいては一般的であるように、物理的なＩ／Ｏインタフェースを介して接続されている実際の制御装置と共にＨＩＬシミュレータにおいて運転することにも直接的に適している。
【００１６】
本発明によるテスト装置の一つの発展形態においては、仮想制御装置ピンユニットのシミュレーション環境インタフェースが完全に仮想制御装置ピンによって形成されており、それにより、シミュレーション環境のデータインタフェースを介して、専ら物理的な仮想制御装置信号が伝送される。そのように構成されている仮想の制御装置ピンユニットの利点は、シミュレーション環境を実際に、開発プロセス全体にわたり変更せずに維持でき、仮想制御装置のソフトウェアコンポーネントの外部データインタフェースが変更された場合には、いずれにせよ変更する必要がないことである。シミュレーション環境は仮想制御装置のレベルがハードウェアに近いことに依存しない。
【００１７】
本発明によるテスト装置の別の有利な発展形態においては、仮想制御装置ピンユニットのシミュレーション環境インタフェースが仮想制御装置ピンを有しておらず、それにより、仮想制御装置ピンユニットが仮想制御装置とシミュレーション環境との間の直接的な接続部を形成し、また仮想制御装置ピンユニットはシミュレーション環境インタフェース外の少なくとも一つの仮想制御装置ピンを有している。その種の仮想制御装置ピンを介して、期待される信号が仮想制御装置ピンに生じているか否かを検査することができ、それにより、シミュレーション環境自体が物理的な仮想制御装置信号を使用しない場合であっても、仮想制御装置の信号的な検査が実現される。
【００１８】
総じて、上記において述べたように、種々の実施例を組み合わせた形態も勿論実現できる。つまり、例えば仮想制御装置ピンを、シミュレーション環境インタフェースの構成要素としても、シミュレーション環境インタフェース外の構成要素としても設けることができる。
【００１９】
本発明によるテスト装置の一つの有利な実施例においては、仮想制御装置ピンユニットが、仮想制御装置及び／又は仮想制御装置ピンユニット及び／又はシミュレーション環境の間で交換可能なデータと、その交換可能なデータの決定と関連する仮想制御装置ピンとの間の少なくとも一つの対応関係を有している。この対応関係によって、仮想制御装置ピンユニットにおいては、全体として交換すべきデータの決定にとって重要な仮想制御装置ピンを求めることができる。何故ならば、その仮想制御装置ピンの対応する物理的な仮想制御装置信号が交換可能なデータの決定に必要とされるからである。上述のテスト装置の一つの発展形態においては、上述の対応関係を含む仮想制御装置ピンの他に、対応する物理的な仮想制御装置信号を決定するための決定規則もそれぞれ仮想制御装置ピンユニットに格納されている。これによって、仮想制御装置ピンユニットは、相応の物理的な仮想制御装置信号を自身で求めることができるようになるか、又はその仮想の物理的な制御信号の計算を別の場所で、例えばシミュレーション環境において行うことによって求めることができるようになる。
【００２０】
冒頭で述べた課題は、更に、シミュレーションすべき実際の制御装置のピンに関連付けられた物理的なインタフェースを仮想的にマッピングするための、仮想制御装置ピンユニットでもって解決され、この仮想制御装置ピンユニットは少なくとも一つの仮想の制御装置インタフェース、少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース及び少なくとも一つの仮想制御装置ピンを有しており、仮想制御装置インタフェースを用いて、仮想制御装置のソフトウェアコンポーネントの少なくとも一つの外部インタフェースとのデータコネクションを確立することができ、シミュレーション環境インタフェースを用いて、シミュレーション環境のデータインタフェースとの少なくとも一つのデータコネクションを確立することができ、仮想制御装置ピンはシミュレーションすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応し、また、仮想制御装置ピンを介して物理的な仮想制御装置信号を伝送することができる。
【００２１】
本発明による仮想制御装置ピンユニットは、更に、本発明によるテスト装置及びそのテスト装置において実現される仮想制御装置ピンユニットと関連させて上記において説明した特性によって特徴付けられている。
【００２２】
詳細には、本発明によるテスト装置及び本発明による仮想制御ピンユニットを種々に構成及び発展させることができる。これに関しては、請求項１及び１０に従属する請求項、並びに、添付の図面を参照する本発明の有利な実施例に関する以下の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】シミュレータを用いて実際の制御装置をテストするための、従来技術から公知のテスト構造を示す。
【図２】シミュレーション環境を用いて仮想制御装置をテストするための、従来技術から公知のテスト装置を示す。
【図３】仮想制御装置ピンユニットを用いて仮想制御装置をテストするための、本発明によるテスト装置の第１の実施例を示す。
【図４】仮想制御装置ピンユニットを用いて仮想制御装置をテストするための、本発明によるテスト装置の第２の実施例を示す。
【図５】仮想制御装置ピンユニットを用いる、本発明によるテスト装置の第３の実施例を示す。
【図６ａ】仮想制御装置と仮想制御装置ピンユニットとシミュレーション環境との間でのデータ交換の第１の実現形態を示す。
【図６ｂ】仮想制御装置と仮想制御装置ピンユニットとシミュレーション環境との間でのデータ交換の第２の実現形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明によるテスト装置を説明するために、先ず図１には、ＨＩＬテストの原理に従う、従来技術から公知のテスト構造が示されている。図示されているテスト構造において仮想制御装置は存在しない。ここではテストの対象が実際の制御装置１０１，１０２である。実際の制御装置１０１，１０２は物理的なインタフェース１０３，１０４及びケーブルハーネス１０５，１０６を介して、シミュレータ１０９の対応するＩ／Ｏインタフェース１０７，１０８と接続されている。シミュレータ１０９自体は、Ｉ／Ｏインタフェース１０７，１０８の他に、算術的な車両モデルを対象とするシミュレーション環境１１０も有しており、これはブロック図１１１によって示唆されている。図１に示されているテスト構造は、量産制御装置１０１，１０２が開発プロセスの最終段階に入ったときに初めて得られる。この状況になって初めて、実際の制御装置１０１，１０２のソフトウェアコンポーネントをシミュレータと協働させてテストすることができる。
【００２５】
制御ユニットの開発の先行のステップにおいても、実際の制御装置１０１，１０２において後に実行されるソフトウェアのコンポーネントを既に実現するために、図２に概略的に示されている従来技術から公知のテスト装置１が導入されており、この公知のテスト装置１によって、シミュレーション環境３を用いて仮想制御装置２のテストを実現することができる。その種のテスト装置１はシミュレータ上で運転される。シミュレータは図２から図６には明示的に示していない。
【００２６】
仮想制御装置２は複数のソフトウェアコンポーネント４，５，６を有しており、それらのソフトウェアコンポーネント４，５，６は種々の抽象的なソフトウェア層に属している。それらの種々のソフトウェア層は図２において水平方向の線ａ，ｂによって示唆されている。図示されている実施例において、ソフトウェアコンポーネント６．１，６．２，６．３及び６．４はアプリケーション層のコンポーネントであり、このアプリケーション層ではソフトウェアがマシンに完全に依存せずに、即ち、ターゲットプラットフォームに依存せずに実施されている。それよりも下位にある全てのソフトウェア層はハードウェアレベルに近いもの、即ちローレベルである。図示されている実施例において、ソフトウェアコンポーネント５はランタイム環境を有しており、またソフトウェアコンポーネント４．１，４．２及び４．３は、例えばオペレーションシステムの形態及び種々の通信サービスの形態の、プラットフォームに依存しないベースソフトウェア及びプラットフォームに依存するベースソフトウェアを有している。ソフトウェアコンポーネント４，５，６は、後に実際の制御装置においても使用されるべきソフトウェアコンポーネントであるが、しかしながらそれらのソフトウェアコンポーネントは仮想制御装置２の枠内でシミュレータにおいて運転される。このシミュレータは、装置としては後の実際の制御装置とは全く異なるものである。
【００２７】
ソフトウェアコンポーネント４はシミュレーション環境３と接続されている。このために、ソフトウェアコンポーネント４は外部データインタフェース７．１，７．２及び７．３を有している。相応に、シミュレーション環境はデータインタフェース８．１，８．２及び８．３を有している。図２に示されている仮想制御装置２は非常にハードウェアに近いレベルでモデリングされている。実際のところ、常にそのようなモデリングが行われているのではなく、仮想制御装置２の他のモデリングでは例えば、ソフトウェアコンポーネント６．１〜６．４のみがアプリケーションレベルに存在していることも考えられ、従ってその種の仮想制御装置はソフトウェアコンポーネント４及び５を有していない。その場合、ソフトウェアコンポーネント６のインタフェースが外部データインタフェースである。何故ならば、データ交換を保証できるようにするためには、ソフトウェアコンポーネント６のインタフェースがシミュレーション環境３と接続させなければならないからである。この例から、従来技術では仮想制御装置２の変更によってシミュレーション環境３を広範囲に適合させなければならず、これは相応の欠点、例えばソフトウェアのメンテナンスが必要になり、また変更に欠陥が多く含まれる等の欠点を内包していることが分かる。
【００２８】
図３には、仮想制御装置２及びシミュレーション環境３を備えている、本発明によるテスト装置１が示されており、この本発明によるテスト装置１では、仮想制御装置２とシミュレーション環境３との間を仲介する仮想制御装置ピンユニット９も設けられている。仮想制御装置ピンユニット９は仮想制御装置インタフェース１０．１，１０．２，１０．３を有しており、それらの仮想制御装置インタフェース１０．１，１０．２，１０．３を用いて、仮想制御装置ピンユニット９は、仮想制御装置２のソフトウェアコンポーネント４．１，４．２，４．３の外部データインタフェース７．１，７．２，７．３と接続されている。仮想制御装置ピンユニット９は更にシミュレーション環境インタフェース１１．１，１１．２，１１．３を有しており、且つ、それらのシミュレーション環境インタフェース１１．１，１１．２，１１．３を用いて、シミュレーション環境３のデータインタフェース８．１，８．２，８．３と接続されている。ここではそれら全てがコンピュータ上で実現されるコンポーネントであるので、インタフェースは実体を有するものではなく、それらのインタフェースは、人工的なインタフェースを介してデータを交換できるという意味において機能的なものであると解される。
【００２９】
仮想制御装置ピンユニット９は更に仮想制御装置ピン１２を有しており、この仮想制御装置ピン１２は、シミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応している。この仮想制御装置ピン１２を介して、物理的な仮想制御装置信号を伝送することができる。つまり、仮想制御装置ピン１２を用いて、実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンが再現される。従ってここでは、このピンの物理的な制御装置信号に対応する特性量がデータとして伝送される。つまり、仮想制御装置ピン１２は、模倣すべき実際の制御装置の実際の物理的なインタフェースの物理的な信号によって設定されている仮想制御装置２への視点を実現することができる。例えば、仮想制御装置２のアプリケーションレベルの温度がＴ＝２０℃の形で処理される場合には、これと同じ情報が仮想制御装置ピン１２を介して、例えば信号Ｕ＝２．３５として出力される。仮想制御装置ピンユニット９はいかなる場合においても、仮想制御装置２への信号の視点を実現し、この信号の視点を種々のやり方で利用することができる。
【００３０】
図４による実施例においては、仮想制御装置ピンユニット９のシミュレーション環境インタフェース１１が仮想制御装置ピン１２を含んでおり、それにより、シミュレーション環境３のデータインタフェース８を介して物理的な仮想制御装置信号も伝送することができる。
【００３１】
図５による実施例においては、仮想制御装置ピンユニット９のシミュレーション環境インタフェース１１が全て仮想制御装置ピン１２によって構成されており、それにより、シミュレーション環境３のデータインタフェース８を介して、専ら物理的な仮想制御装置信号が伝送される。これは、シミュレーション環境３がこれによって仮想制御装置２のモデリングの変更に全く依存しないので有利である。図５に従い形成されたシミュレーション環境３は、仮想制御装置２が実際の制御装置に置き換えられたときに、実際には変更されずシミュレータにおいて使用することができる。何故ならば、シミュレーション環境３は既に、実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに合わせられているからである。勿論、その場合には、相応のＩ／Ｏ機能をシミュレータに設ける必要があり、それによって実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンも検討することができるが、しかしながら機能的には、シミュレーション環境３をもはや変更する必要はない。
【００３２】
図５によるシミュレーション環境３は、仮想制御装置２のモデリングの、場合によっては変化するモデリングに依存せずに、制御ユニットの開発プロセス全体にわたり使用することができる。仮想制御装置２のモデリングを変更することによって必要になる適合は、仮想制御装置ピンユニット９において行うことができる。仮想制御装置ピンユニット９も適合する必要があるにもかかわらず、図５による解決手段は有利である。何故ならば、シミュレーション環境３は仮想のテストから実際のテストへと移行する際の如何なる場合においてもＨＩＬシミュレータにおいて更に使用できるからであり、このことは、これ以外の場合には不可能である。
【００３３】
図６ａ及び図６ｂには、特に仮想制御装置ピン１２がシミュレーション環境３の補完的なインタフェースとして利用される場合における、仮想制御装置２と、仮想制御装置ピン９と、シミュレーション環境３との間で、それぞれのインタフェースを介してどのようにしてデータ交換を実現することができるかがそれぞれ示されている。図６ａには、仮想制御装置２がシミュレーション環境３のインタフェースのデータｒ１を、ここでは関数呼び出しによって要求することが示されている。仮想制御装置ピンユニット９は関数呼び出しを受け取り、仮想制御装置ピンユニット９に格納されている対応関係ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１）にアクセスする。この対応関係は、仮想制御装置２及び／又は仮想制御装置ピンユニット９及び／又はシミュレーション環境３との間で交換可能なデータｒ１と、その交換可能なデータの決定と関連する仮想制御装置ピンＡ１，Ｂ１との対応関係である。仮想制御装置ピンユニット９においては、上述の対応関係に含まれる仮想制御装置ピンＡ１，Ｂ１の他に、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を決定するための決定規則も格納されており、それにより、それらの物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を求めることができる。これによって、仮想制御装置ピンＡ１，Ｂ１の電気的な信号値がシミュレーション環境３に実際に供給される。別のツール、例えば実験ツール及びテストオートメーションツールも、シミュレーション環境３における使用に依存せずに、物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を使用することができる。データｒ１の計算に必要とされる関数１は、続けて、仮想制御装置ピンユニット９によって、シミュレーション環境３において呼び出され、それによって、データｒ１が計算され、仮想制御装置ピンユニット９に戻され、その仮想制御装置ピンユニット９から仮想制御装置２へと転送される。別の実施例において、テスト装置は、対応関係ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１）に含まれる仮想の制御装置ピン１２の他に、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）からデータｒ１を決定するための決定規則も仮想制御装置ピンユニット９に格納されていることを特徴とする。この場合には、特に、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）からデータｒ１を決定するための決定規則が時間に依存する制御信号を評価し、特に、時間的に制限された時間信号又は時間的に制限されていない時間信号の形態の制御信号を評価する。
【００３４】
一つの別の実施例においては、結果（ここではｒ１）の直接的な応答を省略することができ、それにより応答は全く行われないか、又は、同一の若しくは別の物理的な仮想制御装置信号に関する応答のみが行われる。
【００３５】
一つの別の実施例においては、仮想制御装置が上述の機能に関して、シミュレーション環境に対する補完的なインタフェースとして、又はシミュレーション環境に対するただ一つのインタフェースとして使用される。この場合には、シミュレーション環境の応答（例えば関数function1aの実行結果）が、物理的な仮想制御装置信号（この実施例においてはｕ（Ａ１）及び／又はｕ（Ｂ１））の変化のみから得られる。
【００３６】
反対方向における情報の流れは図６ｂに示されており、従ってここでは情報流れの起点はシミュレーション環境３である。この過程は図６ａに示した過程に類似するが、混同を回避するために、ここでは仮想制御装置ピンに関しては符号Ａ２，Ｂ２を使用しており、また、必要とされる関数呼び出しに関してはfunction2を使用している。
【００３７】
図６ａと関連させて説明した実施例は意味的に、６ｂを参照する応答方向にも相応に当てはまる。
【００３８】
図６ａ及び図６ｂに示したテスト装置では、仮想制御装置２と仮想制御装置ピンユニット９とシミュレーション環境３との間で専用のデータが交換される。一つの別の実施例においては、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を決定するための決定規則が、時間に依存する仮想の物理的な時間信号の決定に使用される、時間に依存する関数である。典型的な時間に依存する信号は、例えば、パラメータ化された専用信号経過（「信号パターン」）の形態で存在しているか、又は、パラメータ化された変調信号（例えばＰＷＭ信号）の形態で存在していることが考えられる。有利には、決定規則は、仮想制御装置ピンユニット９における明示的な決定規則である。別の有利な実施例においては、決定規則は、仮想制御装置の少なくとも一つの決定規則への参照指示、及び／又は、シミュレーション環境の少なくとも一つの決定規則への参照指示を本質とする。
【００３９】
図６ａの場合においては、物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を求めるための対応関係及び決定規則は、外部情報によって仮想制御装置ピンユニット９にロードされている。ここでは説明しない別の実施例においては、テスト装置がユーザに、ここでは詳細には検討しない情報を格納するための入力手段を提供する。
【００４０】
上記において説明した各テスト装置１の仮想制御装置ピンユニット９は、コード生成に適しているように、即ち、上記において説明した機能をプログラム技術的に実施することに適しているコード生成に適しているように構成されている。そのようなコードは特に、外部データインタフェース７及び／又はデータインタフェース８と（データにより）接続するためのコードである。代替的又は付加的に、そのようなコードは、仮想制御装置２及び／又は仮想制御装置ピンユニット９及び／又はシミュレーション環境３の間で交換可能なデータｒ１と、その交換可能なデータｒ１の決定と関連する仮想制御装置ピンＡ１，Ａ２との対応関係を形成するためのコードである。更に代替的又は付加的に、そのようなコードは、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）を決定するための計算規則及び／又は決定規則を実現するためのコード、及び／又は、物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）としての、時間に依存する仮想の物理的な時間信号を実現するためのコード、及び／又は、対応する物理的な仮想制御装置信号ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１）から交換可能なデータｒ１を決定するための決定規則を実現するためのコードである。
【００４１】
仮想制御装置ピンユニット９によって生成されるコードを、最終的に、仮想制御装置２のコード及びシミュレーション環境３のコードと共に、共通のシミュレーションにおいて実行することができ、その場合、シミュレーションはリアルタイムシミュレーションである。
【図１】
2014219981.tif 000003
【図２】
2014219981.tif 000004
【図３】
2014219981.tif 000005
【図４】
2014219981.tif 000006
【図５】
2014219981.tif 000007
【図６ａ】
2014219981.tif 000008
【図６ｂ】
2014219981.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月29日(2014.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想制御装置（２）及びシミュレーション環境（３）を有しているシミュレータにおいて、前記シミュレーション環境（３）を用いて前記仮想制御装置（２）の少なくとも一部をテストするためのテスト装置（１）であって、
前記仮想制御装置（２）は、少なくとも一つの外部データインタフェース（７）を備えている少なくとも一つのソフトウェアコンポーネント（４，５，６）を含んでおり、
前記シミュレーション環境（３）は、前記仮想制御装置（２）と少なくとも間接的にデータ交換を行うための少なくとも一つのデータインタフェース（８）を含んでいる、テスト装置（１）において、
仮想制御装置ピンユニット（９）が、少なくとも一つの仮想制御装置インタフェース（１０）を有しており、且つ、該仮想制御装置インタフェース（１０）を用いて、少なくとも前記仮想制御装置（２）の前記ソフトウェアコンポーネント（４）の前記外部データインタフェース（７）と接続されており、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース（１１）を有しており、且つ、該シミュレーション環境インタフェースを用いて、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）と接続されており、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、該仮想制御装置ピン（１２）は、シミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応しており、前記仮想制御装置ピン（１２）を介して、物理的な仮想制御装置信号が伝送されることを特徴とする、テスト装置（１）。
【請求項２】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、それにより、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）を介して物理的な仮想制御装置信号も伝送される、請求項１に記載のテスト装置（１）。
【請求項３】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は完全に仮想制御装置ピン（１２）から形成されており、それにより、前記シミュレーション環境（３）の前記データインタフェース（８）を介して物理的な仮想制御装置信号のみが伝送される、請求項１又は２に記載のテスト装置（１）。
【請求項４】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）の前記シミュレーション環境インタフェース（１１）は仮想制御装置ピン（１２）を有しておらず、それにより、前記仮想制御装置ピンユニット（９）は前記仮想制御装置（２）と前記シミュレーション環境（３）との間の直接的な接続部を形成しており、且つ、前記仮想制御装置ピンユニット（９）は前記少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を前記シミュレーション環境インタフェース（１１）外に有している、請求項１に記載のテスト装置（１）。
【請求項５】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、前記仮想制御装置（２）及び／又は前記仮想制御装置ピンユニット（９）及び／又は前記シミュレーション環境（３）の間で交換可能なデータ（ｒ１）と、該交換可能なデータ（ｒ１）の決定と関連する前記仮想制御装置ピン（Ａ１，Ｂ１）との間の少なくとも一つの対応関係（ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１））を有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項６】
前記対応関係（ｒ１：ｆ（Ａ１，Ｂ１））に含まれる前記仮想制御装置ピン（１２）の他に、対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための決定規則も、及び／又は、対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記データ（ｒ１）を決定するための決定規則も前記仮想制御装置ピンユニット（９）に記憶されている、請求項５に記載のテスト装置（１）。
【請求項７】
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための前記決定規則は、時間に依存する関数であり、時間に依存する仮想の物理的な時間信号を、時間的に制限された時間信号又は時間的に制限されていない時間信号の形態で決定するために使用される、請求項６に記載のテスト装置（１）。
【請求項８】
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記データ（ｒ１）を決定するための前記決定規則は、時間的に制限された時間信号又は時間的に制限されていない時間信号の形態の、時間に依存する制御信号を評価する、請求項６に記載のテスト装置（１）。
【請求項９】
前記決定規則は、前記仮想制御装置ピンユニット（９）における明示的な計算規則である、及び／又は、前記仮想制御装置（２）の少なくとも一つの計算規則への少なくとも一つの参照指示である、及び／又は、前記シミュレーション環境（３）の少なくとも一つの計算規則への少なくとも一つの参照指示である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１０】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）において、前記物理的な仮想制御装置信号の特性が規定されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１１】
前記仮想制御装置ピンユニット（９）において、
前記外部データインタフェース（７）及び／又は前記データインタフェース（８）を接続するためのコード、及び／又は、
前記仮想制御装置（２）及び／又は前記仮想制御装置ピンユニット（９）及び／又は前記シミュレーション環境（３）の間で交換可能なデータ（ｒ１）と、該交換可能なデータ（ｒ１）の決定と関連する前記仮想制御装置ピン（Ａ１，Ａ２）との対応関係を形成するためのコード、及び／又は、
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））を決定するための決定規則及び／又は計算規則を実現するためのコード、及び／又は、
物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））としての、時間に依存する仮想の物理的な時間信号を実現するためのコード、及び／又は、
前記対応する物理的な仮想制御装置信号（ｕ（Ａ１），ｕ（Ｂ１））から前記交換可能なデータ（ｒ１）を決定するための決定規則を実現するためのコード、
を生成する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１２】
前記仮想制御装置（２）のコード、前記シミュレーション環境（３）のコード、及び、請求項１１に従い前記仮想制御装置ピンユニット（９）によって生成されるコードが一つの共通のシミュレーションにおいて実行される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のテスト装置（１）。
【請求項１３】
シミュレートすべき実際の制御装置の、ピンに関連付けられた物理的なインタフェースを仮想的にマッピングするための仮想制御装置ピンユニット（９）において、
前記仮想制御装置ピンユニット（９）は、少なくとも一つの仮想制御装置インタフェース（１０）、少なくとも一つのシミュレーション環境インタフェース（１１）及び少なくとも一つの仮想制御装置ピン（１２）を有しており、
前記仮想制御装置インタフェース（１０）を用いて、仮想制御装置（２）のソフトウェアコンポーネント（４）の少なくとも一つの外部インタフェース（７）とのデータコネクションを確立することができ、
前記シミュレーション環境インタフェース（１１）を用いて、シミュレーション環境（３）のデータインタフェース（８）との少なくとも一つのデータコネクションを確立することができ、
前記仮想制御装置ピン（１２）はシミュレートすべき実際の制御装置の物理的なインタフェースのピンに対応し、
前記仮想制御装置ピン（１２）を介して物理的な仮想制御装置信号が伝送される、
ことを特徴とする、仮想制御装置ピンユニット（９）。
【請求項１４】
請求項２乃至１２の内の少なくとも一項の特徴部分に記載の構成を備えている、請求項１３に記載の仮想制御装置ピンユニット（９）。