내쇼날인스트루먼트(ni.com/korea, 이하 NI) 가 일본 스바루(https://www.subaru.com/, Subaru)와 같은 주요 자동차 제조기업들이 전기자동차 테스트에 필요한 실제 도로 환경 시뮬레이션에 NI HIL(Hardware-in-the-Loop) 기술을 도입해, 환경 요소를 제거하고 테스트 시간 및 비용을 절감했다고 밝혔다.

일반적으로 차량 성능 및 안전 응답 검사는 시험장이나 공공 도로에서 완성차를 이용해 진행한다. 하지만 날씨나 변덕스러운 도로표면 상태 등의 제약 때문에 재현 가능한 테스트를 적시에 수행하기가 쉽지 않다. 또한 전기차는 상호 의존적인 서브시스템이 많아 일반 차량에 비해 상당히 복잡하다. 이처럼 복잡한 테스트 환경은 짧은 개발 주기와 한정된 예산 때문에 어려움을 겪는 자동차 테스트 엔지니어의 업무 난이도를 가중시킨다.

스바루는 이러한 문제들을 해결하고자, 검증 테스트에 실제 도로 대신 NI PXI 제품 및 랩뷰(LabVIEW) 소프트웨어에 기반한 NI HIL 시뮬레이션 솔루션을 적용했다. HIL 시스템 도입을 통해 실제 차량 진단 전에 환경 요소를 제거한 뒤, 가상 환경에서 차량 임베디드 컨트롤러를 효율적으로 철저하게 테스트할 수 있었다.

스바루 전기동력장치 연구 및 실험 부서 담당자인 다이스케 우미구치(Daisuke Umiguchi)는 "NI PXI 제품과 랩뷰를 사용해 단 1~2주 만에 맞춤형 HIL 시스템을 완벽하게 구현하고, 자체 소프트웨어를 개발할 수 있었다"라며, "타사 제품과 비교할 때 약 1/3 수준으로 구매비를 절감할 수 있었고, 랩뷰 환경에 익숙했기 때문에 개발 외주 비용의 1/6 수준으로 자체 소프트웨어를 개발할 수 있었다"고 밝혔다.

스바루는 추가로 호리바(HORIBA) 사의 제어기 구동 동력계와 버추얼 메카닉스(Virtual Mechanics) 사의 CarSim 차량 동역학 시뮬레이션 소프트웨어도 구비해 실제 도로 상태와 동일한 부하 조건을 생성했다. 이 구동 시스템은 산출된 값을 실시간으로 NI HIL 시스템으로 전송하여 HIL 시스템 상의 모델과 구동 시스템 모델 간의 폐루프(closed-loop) 제어를 생성한다. 결과적으로, HIL 인터랙션 시스템을 이용해 테스트 전 과정에 걸쳐 차량에 적절한 부하를 적용할 수 있게 된다.

스바루는 전기차 개발 마지막 단계에서 최종 품질 검사를 위해 이 NI 테스트 시스템을 사용할 예정이며, 추후에는 모든 차종에 확대 적용할 계획이다. 또한, 이번 NI 시스템을 채택함으로써 기존 방식에 비해 작업(테스트) 시간이 절반으로 줄 것으로 예상하고 있다.

차량 시뮬레이션 및 테스트용 NI HIL 시스템 개발 방법에 대한 보다 자세한 내용은 ni.com/en-us/innovations/automotive/hardware-in-the-loop.html에서 확인할 수 있다.