塔​塔​汽车​公司​使用​NI​工具​构​建​了​用于​混合​动力​汽车​仿真​的​HIL​测试​系统

“利用​NI​模​块​化​硬件​和​可​扩展​的​软件,​我们​构​建​了​一个​能​满足​未来​需求、​可靠​且​适应​性​强​的​HIL​测试​系统。”

- Sanjay Mane,​塔​塔​汽车​公司

挑战:

开发​一个​灵活、​通用​且​可​扩展​的​硬件​在​环​(HIL)​平台,​借此​验证​并联​式​混合​动力​汽车​多个​电子​控制​单元​(ECU)​的​集成。

解决​方案:

利用​PXI​平台​的​可​扩展​性​和​NI VeriStand​软件​的​现成​即​用​功能,​构​建​一个​测试​系统,​可以​在​短短​两​个​月内​同时​测试​六​个​互​联​汽车​ECU。

塔​塔​汽车​公司​简介

塔​塔​汽车​公司​(TATA Motors)​是​印度​最大​的​汽车​公司,​是​商用​汽车​各​细​分​市场​里​的​佼佼者,​在​乘​用​车​领域​也​名列前茅,​并且​在​紧凑​型​车、​中型​车​和​多​用途​运载​车​领域​屡​获​殊​荣。​该​公司​同时​也是​世界​第五​大​卡车​制造​商​和​第四​大​公共​汽车​制造​商。

 

作为​塔​塔​汽车​公司​高级​集成​团队​的​一​员,​我们​的​职责​是​验证​车辆​中​主要​电子​组​件​的​集成​情况,​如​电子​控制​单元​(ECU)​和​仪表​盘。​此外,​还​需​负责​回应​和​解决​报告​的​现场​故障,​并​向​各​团队​提供​反馈。​从​更​广泛​的​角度​来看,​高级​集成​团队​在​车辆​开发​的​设计​阶段​和​车辆​的​最终​部署​之间​起​到了​桥梁​作用。

 

专营​业务

我们​项目​的​目标​是​构​建​一个​通用​的​测试​系统,​可以​轻松​完成​定制,​尽可能​以​更少​的​工作​量​完成​对​任意​ECU​的​测试。​该​系统​还​需要​具有​可​扩展​性,​来​同时​满足​多个​ECU​的​需求,​并​具有​足够​的​灵活​性,​可以​偶尔​与​不同​的​ECU​交互。

 

对于​即将​推出​的​一​款​并联​式​混合​动力​汽车,​我们​决定​在​实验​室​环境​中​集成​所有​的​ECU​和​电子​组​件,​并​使用​硬件​在​环​(HIL)​测试​来​验证​集成。​我们​希望​在​组​装​第​一个​物理​原型​之前,​能​适应​所有​可能​的​现场​情况​并​纠正​问题。​集成​测试​的​结果​非常​有助​于​选择​ECU​软件,​以及​评估​具有​多种​功能​的​多个​供应​商​的​选项。

 

我们​在​最初​构思​车辆​设计​时,​隔离​出了​四​个​主要​的​ECU​组​件,​并​根据​要求​制定​了​测试​计划。​当时,​我们​决定​采用​一个​非​NI HIL​系统​来​满足​我们​的​测试​需求,​于是​后来​采购​了​该​系统。​与此同时,​我们​正在​使用​NI​的​PXI​系统​对​不同​车辆​的​特定​ECU​进行​HIL​测试,​PXI​技术​的​模​块​化​特点​深得​我们​青睐。​在​思考​了​PXI​平台​的​优势​之后,​我们​投资​购买​了​NI​的​实​时​PXI​系统,​希望​能​满足​我们​未来​的​需求。

 

在​接​下来​的​几个​月​里,​随着​车辆​设计​的​发展,​主要​ECU​的​数量​从​四​个​增加到​六​个。​我们​所​购买​的​非​NI HIL​系统​中​通道​不足,​因为​该​系统​是​根据​最初​四​个​ECU​的​要求​量​身​定制​的。​于是​当时​我们​迁移​到了​实​时​NI PXI​系统​中,​并​开始​使用​NI VeriStand​软件。

 

我们​添加​了​一些​模​块,​满足​了​我们​的​通道​要求。​在​熟悉​了​NI VeriStand​一段​时间​后,​我们​在​不到​两​个​月​的​时间​里​为​六​个​ECU​构​建​出了​测试​软件。

 

 

 

系统​架构

多个​工厂​模型​可​同时​在​NI VeriStand​引擎​中​执行,​该​引擎​在​控制器​局​域​网​(CAN)​网络​中​通过​物理​I/​O​与​各自​的​ECU​进行​通信,​而​ECU​则​通过​共享​的​CAN​网络​相互​通信。​我们​将​一些​物理​组​件​与​该​系统​相​集成,​包括​废气​再​循环​阀、​电机​和​电力​负载。

 

在​大​多数​情况​下,​模型​I/​O​与​硬件​I/​O​对应。​然而,​某些​非​标准​信号​(例如​凸轮轴​和​曲轴​信号)​需要​进行​在​线​处理。我们​使用​NI LabVIEW FPGA​模​块​和​NI​可​重​配置​I/​O (RIO)​技术,​将​这些​信号​的​高速​数据​采集​和​信号​处理​集成​到​NI VeriStand​中,​为​我们​带来​了​出色​的​灵活​性。

 

 

 

在​测试​过程​中,​我们​仿真​了​驾驶​条件​并​监测​了​CAN​网络​中​各种​ECU​的​错误​帧​和​诊断​信息。​这些​帧​作为​集成​质量​的​一个​指标,​可以​帮助​我们​识别​潜在​的​故障。​我们​还​隔离​了​ECU​的​固​件​问题。​然后,​将​这些​测试​的​反馈​信息​发送​给​设计​团队,​在​某些​情况​下,​还​发送​给​了​组​件​供应​商。

 

 

主要​优势​

基于​NI​产品​的​HIL​测试​系统​帮助​我们​解决​了​先前​系统​的​问题,​并​在​许多​方面​提高​了​我们​的​生产​力。​其中​一些​主要​优势​包括:

 

  • 可​扩展​性:​我们​需要​为​分配​给​团队​的​项目​提供​可​扩展​的​测试​系统,​而​PXI​帮助​我们​实现​了​这​一点。​对​系统​通道​的​需求​可能​会​随着​时间​的​推移​而​增加,​使得​量​身​定制​的​解决​方案​成为​了​一种​阻碍。​我们​可以​轻松​向​PXI​机​箱​添加​模​块,​升级​过程​相当​简单,​能够​在​很大程度上​确保​我们​的​系统​满足​未来​需求。
  • 灵活​性:​我们​希望​创建​一个​可以​复​用​的​系统,​以便​未来​可以​测试​其他​车​型​的​ECU。​我们​的​测试​系统​包括​通用​硬件​模​块​和​可​自​定义​的​软件,​灵活​高效。​只需​做​两​点​改变,​我们​便​可以​对​不同​的​ECU​使用​相同​的​系统​设置:​用​新的​工厂​模型​建立​一个​新的​NI VeriStand​项目;​重新​对​新的​ECU​进行​物理​连接​布线。
  • 生产​力:​有​的​时候,​我们​没有​用于​测试​的​物理​ECU。​在​这种​情况​下,​我们​可以​使用​ECU​仿真​模型​来​代替,​然后​映射​工厂​模型。​将​硬件​I/​O​与​模型​I/​O​和​参数​进行​映射​十分​便利,​大大​提高​了​生产​力。​我们​只​负责​NI VeriStand​项目,​在​不到​一个​月​的​时间​里​就​完成​了​软件​的​开发。
  • 硬件​质量:​与​我们​的​备用​系统​相比,​PXI​硬件​在​质量​和​可靠性​方面​都很​出色。​另外,​我们​还​可以​选择​对​FPGA​进行​编​程,​帮助​我们​实现​了​理想​的​系统​响应。

 

 

 

为何​选择​NI HIL​平台

利用​NI​模​块​化​硬件​和​可​扩展​的​软件,​我们​构​建​了​一个​能​满足​未来​需求、​可靠​且​适应​性​强​的​HIL​测试​系统。​可​自行​定制​系统​的​能力​让​我们​对​测试​结果​充满了​信心,​NI​的​持续​支持​也​帮助​我们​更​迅速​地​实现​了​目标。

 

作者​信息:

Sanjay Mane
塔​塔​汽车​公司

图​1. ​ ​整体​系统​架构 ​
图​2. ​ ​系统​用户​界面 ​
图​3. ​ ​HIL​系统​设置​</​df> ​