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汽车“大脑”如何测试?现代汽车专家揭秘测试“好快省”的秘诀

2021-12-07 18:27:52·  来源：恩艾  
　
电子控制单元简称 (ECU，Electrical Control Unit) 会对发动机点火、空燃比、废气再循环等多项参数进行『控制』，被称为汽车的大脑。不仅发动机拥有自己的ECU，
电子控制单元简称 (ECU，Electrical Control Unit) 会对发动机点火、空燃比、废气再循环等多项参数进行『控制』，被称为汽车的大脑。不仅发动机拥有自己的ECU，自动变速器、ABS系统、车载娱乐影音系统、四轮驱动扭矩分配系统、主动悬挂系统、安全气囊+安全带系统等，都有自己的ECU。随着ECU功能越来越复杂，且汽车各个部分的ECU之间的相互依赖关系日益复杂，ECU测试的挑战越来越大。
Hyundai Kefico是现代汽车旗下的子公司，从1972年以来一直致力于生产动力总成汽车电子产品。他们也面临着ECU测试的挑战，今天我们就来拆解下Hyundai Kefico的ECU测试案例。
以下案例由来自Hyundai Kefico的专家Minsuk Ko编写。
首要任务是提高测试系统利用率
过去的ECU功能测试系统需要为各种类型的ECU设计专用的传感器/执行器模拟器、车载通信模块、测试执行引擎和应用程序、测试步骤和测试结果管理工具。换句话说，我们需要为每种新ECU开发新的测试系统，这样一来这些测试工程资产设备仅有一隅用武之地，无法重复利用到其他项目，大大增加了测试成本。
为了解决该问题，我们决定重新设计开发流程，建立了一个通用平台测试系统（Common Platform Tester，CP-Tester）将ECU功能测试系统开发流程进行标准化（图1）。CP-Tester基于我们称之为CP- Standard的标准化测试设备，来定义传感器/执行器仿真、车载通信、测试执行（测试引擎）、操作界面（测试应用程序）和测试结果管理。

图1.整改前后的ECU功能测试开发过程


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剖析让测试时间缩短15％的测试系统

CP-Tester 的一些关键组件可简化测试开发过程。其中一个组件就是测试脚本建模工具CP-Editor，该工具提供了200多个现成的函数，可帮助研发或产品工程师快速开发测试序列以及配置各个测试步骤和参数。这些测试步骤可以匹配到相应的硬件I/O，并根据不同类型的ECU进行重新配置。另一个组件CP-Server 可帮助工程师有效管理测试结果数据，以便根据新测试需求进行改进。
图2.CP-Tester概述
CP-Tester为我们的工程师提供了以下三个优势：

  • 由于CP-Tester能适应各种类型的动力总成ECU，测试系统开发时间显著缩短了
  • 由于测试步骤均可复用于从研发到制造等不同阶段，而且可重新配置，测试工程设备的利用率大幅提高
  • 由于采用标准格式进行数据处理并可溯源，制造测试数据的价值大幅提高
我们之所以选择NI PXI平台，是因为它更适合处理复杂的动力总成ECU。NI PXI解决方案的优点包括：

  • 高通道数（超过200个引脚）且灵活，提供多种排列布局选择
  • I/O配置提供源和测量功能
  • 能够连接假负载（电阻和电感）来正确测试ECU
  • NI-SWITCH提供各种切换选项，且易于使用，可提高I/O的灵活性
  • 能够通过FPGA定制I/O，以实现特殊的传感器通信协议，例如SENT（单边缘渐进传输和SAE J2716）
市场上绝大多数交钥匙ECU测试系统需要10到12个月的时间才能适应新产品的新测试计划，而且需要与供应商进行大量沟通交流，成本也非常高昂。鉴于缩短开发时间的重要性，我们利用NI自动化测试解决方案的优势，在三个月内独立开发出一款灵活的标准测试系统。不仅开发时间缩短了80%，而且未来我们也能够添加新功能，比如具有灵活数据速率的CAN，以满足不断变化的产品需求。
从公司层面来看，尽管ECU的要求更为严苛，但NI PXI平台的定时和同步功能帮助我们缩短了15%的测试时间，并减少30%的测试系统成本，这有助于提升我们在市场上的竞争力。此外，由于NI在全球各地均设有办事处，我们全球各个生产基地均可采购和组装CP-Tester。
在首次部署了17个CP-Tester后，我们的项目投资回报率提高了45%，相比之前的解决方案，节省了100多万美元的成本。
我们基于NI自动化测试平台开发了一个用户定义的可定制测试系统，缩短了制造时动力总成ECU功能测试所需的开发时间，并加快了测试速度。我们的开发时间仅为之前系统的1/6，系统成本减少了30%，而且测试时间加快了15％。
- Minsuk Ko，Hyundai Kefico
我们再来总结下动力总成ECU的挑战和解决方案。
挑战
动力总成电子控制单元(ECU)日益复杂，引脚已然超过200个，测试步骤也超过20,000个，我们需要持续满足不同的制造测试期限，同时确保足够短的测试时间来满足吞吐量需求，并降低测试成本来保持市场竞争力。
解决方案
利用NI测试平台开发了一个标准架构，可针对所有类型的动力总成ECU灵活配置测试系统，并可复用测试脚本和步骤，以确保从研发到制造过程中每个环节的测试覆盖范围都是一致的，并可允许在全球范围内部署和执行标准测试。
如果您的需求是：
  • 满足产品上市时间和质量预期（像Hyundai Kefico一样，缩短了15%的测试时间）
  • 降低总测试成本（像Hyundai Kefico一样，减少30%的测试系统成本）

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