エアバッグ​ECU​自動​テスト​システム

小林 弘一​氏, 株式会社​ケーヒン  第​6​開発​部​第​3課

"従来、​人手​による​作業​により、​一回​あたり​1​日​程度​を​要​し​てい​た​以下​の​よう​な​テスト​項目​について、​作業​の​無人​化​と​試験​時間​の​短縮​が​図​れ​ま​した。 ・​ROM​データ​出荷​テスト​(製品​バリエーション​が​正しく​実装​さ​れ​て​いるか​を​確認​する​テスト) ・​衝突​波形​信号​テスト​(様々​な​衝突​モード​で​規定​の​時間​内​で​点火​する​か​を​確認​する​テスト) " ​

- 小林 弘一​氏, 株式会社​ケーヒン  第​6​開発​部​第​3課

課題:

SRS​エアバッグ​ECU、​および、​歩行​者​保護​ポップアップ​フード​ECU​の​開発​における​機能​テスト​を​自動化​する​こと ​

ソリューション:

システム​構成 ・​計測​用​PC ・​CAN​通信​アダプタ​USB-8473s (ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ) ・​SPI​通信 USB-8451(ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ) ・​シリアル​通信​-​K-​Line​変換​アダプタ​×2 Ser2K (Vector) ・​電源​装置 PWR-400L ×2(菊水​電子​工業) ・​電源​コントローラ PIA4850(菊水​電子​工業) ・​計測​ボード​(絶縁​型​アナログ​出力​12ch、​アナログ​入力​32ch、​デジタル​入出力) (CONTEC) ・​I/​F Box (擬似​センサ​回路、​点火​スク​イブ​擬似​負荷​回路、​リレー​128ch)​(方​南​製作所 製作) 開発​環境 ・​LabVIEW 8.6 ・​NI TestStand 4.2.1 ​

【背景】

近年、​エアバッグ​ECU​では、​車両​の​衝突​安全​性能​向上​に​伴​い、​バス​接続​さ​れ​た​多数​の​G​センサ、​乗員​検知​センサ、​および、​サイド​エアバッグ、​カーテンアバッグ等を展開する多数の点火デバイスから構成され、​製品​も​車種​に​応​じ​た​様々​な​バリエーション​や​応用​製品​が​存在​し​て​おり​ます。​システム​が​複雑​化​する​に​伴​い、​開発​における​テスト​の​効率​化​と​さらなる​品質​向上​が​求め​ら​れ​てい​ます。​弊社​では、​従来、​G​センサ​信号​生成、​点火​信号​計測、​CAN、​K-​Line​通信​等​を​様々​な​計測​器​や​試験​ツール​を​接続​し​て​テスト​を​実施​し​て​おり​ま​した​が、​これら​を​使​っ​た​場合​に、​一連​の​テスト​手順​を​全て​自動化​する​こと​が​困難​で​した。

 

【課題】

SRS​エアバッグ​ECU、​および、​歩行​者​保護​ポップアップ​フード​ECU​の​開発​における​機能​テスト​を​自動化​する​こと

 

【ソリューション】
​システム​構成

・​計測​用​PC
​・​CAN​通信​アダプタ​USB-8473s (ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ)
​・​SPI​通信 USB-8451(ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ)
​・​シリアル​通信​-​K-​Line​変換​アダプタ​×2  Ser2K (Vector)
​・​電源​装置  PWR-400L ×2(菊水​電子​工業)
​・​電源​コントローラ PIA4850(菊水​電子​工業)
​・​計測​ボード​(絶縁​型​アナログ​出力​12ch、​アナログ​入力​32ch、​デジタル​入出力) (CONTEC)
​・​I/​F Box (擬似​センサ​回路、​点火​スク​イブ​擬似​負荷​回路、​リレー​128ch)​(方​南​製作所 製作)

 

 

開発​環境

・​LabVIEW 8.6
​・​NI TestStand 4.2.1

NI​製、​および、​サード​パーティ​製​計測​器​を​組み合わせ​た​自動​テスト​システム​を​構築​し、​これら​を​全て​GUI​で​コントロール​する​アプリケーション​を​LabVIEW​で​開発​しま​した。​さらに、​この​LabVIEW​で​作成​した​GUI​アプリケーション​を​自動化​する​の​に​NI TestStand​を​用​いま​した。​(図​1)

 

開発​部門​で​使用​する​自動​テストシスム​を​構築​する​にあたり、​以下​の​点​を​考慮​しま​した。
​・​ユーザ​による​テストパターン​の​作成​が​容易​で​ある​こと    
​・​ユーザ​による​テスト​項目​の​選択、​機種​の​選択​が​可能​な​こと     
​・​複数​の​製品​の​バリエーション​に対し、​テストパターン​が​再​利用​可能​で​ある​こと

 

 

システム​解説
​・​テスト​対象

テスト​対象​で​ある​エアバッグ​ECU​は、​衝突​を​検知​する​G​センサ​信号​入力、​エアバッグ​を​展開​する​ため​の​点火​信号​出力、​CAN、​K-​LINE​等​の​通信​ライン​から​構成​さ​れ​てい​ます。​また、​弊社​応用​製品​で​ある​歩行​者​保護​用​ポップアップ​フード​ECU​は、​同様​の​システム​構成​で、​バンパ​に​取り付け​ら​れ​た​歩行​者​の​衝突​を​検知​する​G​センサ、​歩行​者​の​頭部​衝撃​を​軽減​する​ため​に​ボンネット​を​持ち上げる​アクチュエータ​へ​の​点火​信号​出力​から​構成​さ​れ​てい​ます。

 

・​ハード​ウエア

一般に​車載​系​ECU​の​テスト​で​使用​さ​れ​て​いる​HIL​システム​に​相当​する​よう​な、​ECU​入出力​信号​の​模擬、​故障​診断​系​の​欠陥​生成​を​行​って​い​ます。​他の​ECU​と​通信​を​行う​CAN​通信​に​NI USB-8473s、​エアバッグ​ECU​と​バス​通信​で​接続​さ​れる​サテライト​セン​サ​の​状態​を​コントロール​する​SPI​通信​に​NI USB-8451​を​用​い​てい​ます。​また、​外部​テスター、​展開​廃棄​ツール​等​の​K-​Line​通信​に​Vector 製​Ser2K​を​利用​し​てい​ます。​絶縁​型​アナログ​出力​ボード​により、​衝突​時​波形​を​再現​した​G​センサ​の​アナログ​出力​信号​を​生成​し、​アナログ​入力​ボード​により、​点火​信号​の​電圧​監視、​および​衝突​波形​印加​時​における​エアバッグ​展開​用​スク​イブ​に対する​点火​時間​計測​を​行​って​い​ます。

 

リレー​回路​は、​サテライトセンサ、​点火​スク​イブ、​バックル​スイッチ、​イ​グ​ニ​ッ​ション​スイッチ​等​の​制御​および​欠陥​生成​を​行​って​い​ます。

 

電源​(菊水​電子​工業​PWR-400L)​の​制御​に​USB​接続​の​電源​コントローラ​(菊水​電子​工業​PIA4850)​を​用​い​てい​ます。

 

・​GUI​アプリケーション​(LabVIEW)

LabVIEW​を​用​い​て、​多数​の​計測​器​制御​を​ひとつ​の​アプリケーション​に​まとめ、​統合​化​しま​した。​(図​2)

 

LabVIEW​は、​NI​製品​以外​に​も、​様々​な​計測​器​メーカー​に対し​オープン​な​開発​システム​で​あり、​計測​器​メ​―​カー​提供​の​VI​ライブラリ​を​用​い​て、​制御​器、​表示​器​の​よう​な​GUI​の​部品​を​グラフィカル​な​ブロック​と​信号​線​で​結ぶ​こと​で、​一般​の​開発​言語​では​複雑​に​なり​がち​な​アプリケーション​ソフト​を​効率​よく​開発​する​こと​が​でき​ま​した。

 

 

・​自動​テスト​機能​(TestStand)

自動​テスト​機能​を​実現​する​の​に​NI TestStand​を​採用​しま​した。

 

TestStand​による​自動​テスト​シーケンス​を​構築​する​にあたり、​TestStand​側​で​GUI​アプリケーション​を​コントロール​する​手法​を​適用​しま​した。​TestStand​側​では​計測​器​へ​アクセス​する​際、​LabVIEW​による​GUI​アプリケーション​に対し、​「GUI​から​値​を​取得」、​「GUI​へ​の​値​設定」​といった​シンプル​な​API​を​介​し​て​行​って​い​ます。​(図​3)

 

この​方法​では、​以下​の​よう​な​メリット​が​あり​ます。

 

・​ユーザー​側​で​テスト​シ​-​ケンス​を​作成​する​際、​GUI​の​操作​手順​を​記述​する​ため、​直感​的​にわか​りや​すく、​テスト​を​実行​した​とき、​実行​過程​を​視覚​的​に​確認​できる。

 

・​GUI​アプリケーション​と​自動​テスト​機能​を​分離​する​こと​で、​アプリケーション​部​を​シンプル​に​作成​でき、​自動​テスト​機能​を​後​から​容易​に​追加​する​こと​が​できる。

 

・​ハード​ウエア​処理​部​を​仮想​化​する​こと​で、​実​ハード​ウエア​の​ない​環境​でも​テスト​シーケンス​を​構築​でき、​テスト​シーケンス​の​外部​委託​による​作成​が​行い​やすい。

 

今回、​TestStand​による​自動​テスト​機能​を​構築​する​にあたり、​外部​委託​を​行い、​仮想​化​した​GUI​アプリケーション​を​用​い​て​実​ハード​ウエア​が​ない​環境​で​テスト​シーケンス​を​作製​し​て​いただき、​弊社​に​て​動作​確認​を​行う​形態​を​とる​こと​が​でき​ま​した。

 

TestStand​の​標準​設定​では、​主に​製造​部門​で​の​テスト​用途​向け​に、​同一​検査​を​繰り返し​行う​テスト​プロセス​と​な​って​い​ます​が、​開発​部門​で​利用​し​やすい​よう、​シーケンス​の​選択​実行​と​機種​ごと​の​選択​が​行える​よう​な​フロント​エンド​を​作成​し、​簡易​的​な​カスタマイズ​を​行​って​い​ます。​(図​4)

 

また、​ユーザー​側​で​シーケンス​を​作成​し​やすい​よう、​よく​使う​共通​の​手順​を​ライブラリ​化​し、​各​シーケンス​は​簡潔​な​ステップ​で​記述​できる​よう​にし​てい​ます。​また、​同じ​テスト​項目​で​あれ​ば、​様々​な​機種​バリエーション​に対し​も​パラメータ​の​切り替え​で​対応​できる​よう、​シーケンス​を​記述​し​てい​ます。

 

今回、​初めて​TestStand​を​使用​しま​した​が、​メリット​として、​テスト​シーケンス​を​記述​すると、​特別​な​プログラム​を​作成​し​なく​とも​実行​結果​の​詳細​な​レポート​が​自動​生成​さ​れる​点​が​挙​げ​ら​れ​ます。

 

 

【結果】

従来、​人手​による​作業​により、​一回​あたり​1​日​程度​を​要​し​てい​た​以下​の​よう​な​テスト​項目​について、​作業​の​無人​化​と​試験​時間​の​短縮​が​図​れ​ま​した。

 

・​ROM​データ​出荷​テスト​(製品​バリエーション​が​正しく​実装​さ​れ​て​いるか​を​確認​する​テスト)
​・​衝突​波形​信号​テスト​(様々​な​衝突​モード​で​規定​の​時間​内​で​点火​する​か​を​確認​する​テスト)

今後​は、​要求​仕様​と​リンク​した​テスト​項目​の​多く​を​TestStand​による​自動​テスト​シーケンス​で、​製品​の​仕様​変更​時​など​に​再​テスト​が​容易​で、​人手​による​検証​作業​の​少ない、​効率​的​で​安定​した​開発​プロセス​の​実現​を​図​って​いき​たい​と​考え​て​おり​ます。

最後​に、​今回、​自動​テスト​システム​の​構築​にあたり、​リレー​回路、​擬似​負荷、​擬似​センサ​を​含む​特注​の​I/​F Box​製作​に​(株)​方​南​製作所​様​の​ご​協力​を​頂​き​ま​した。​また、​TestStand​を​導入​する​にあたり、​itk​エンジニアリング​(株)​様​の​ご​支援​を​いただき​ま​した。​ここ​に​御礼​申​し​上げ​ます。

開発​部門​で​の​TestStand​を​用​い​た​自動​テスト​システム​の​事例​として、​本​レポート​が​ご​参考​に​な​れ​ば​幸い​です。

 

著者​情報:

小林 弘一氏
​株式会社​ケーヒン  第​6​開発​部​第​3課

​ ​システム ​
図​1. ​ ​自動​テスト​システム​構成 ​
図​2. ​ ​実行​画面 ​
図​3. ​ ​TestStand​による​LabVIEW GUI​操作​用​API ​
図​4. ​ ​フロント​エンド​画面​と​シーケンス​を​選択​実行​する​ため​の​TestStand​シーケンス ​