启动速度扩展功率转换测试

Ash Mistry,Lunar Energy测试高级总监

 

案例分析要点

 

  • Lunar Energy构建了一个可复用的测试平台,在不增加测试工程人员的前提下,支持数十种产品变体。
  • 基于NI的统一测试架构提升了可追溯性,并缩短了各生产项目的开发周期。
  • 测试团队扩展了验证与可靠性测试的规模,从而有效满足预期生产效率。
Lunar Energy家用电池单元安装在灰泥墙面上的特写。

“我们不是制造工具;而是经过确认验证产品推向市场。NI产品我们提供经验平台,有助小型团队实现大规模执行。”

Ash Mistry,Lunar Energy测试高级总监

挑战

Lunar Energy需要对数十种变体的、日益复杂的功率转换和储能产品进行验证,同时确保测试开发工作完全由公司内部完成。控制器与电力电子测试工具分散、测试开发工作内容重叠、复用性较差,导致扩大生产规模时,可追溯性不佳。

解决方案

Lunar采用基于NI产品的测试架构进行标准化,使用NI PXI和NI CompactDAQ硬件,以及NI软件LabVIEW、TestStand、VeriStand、SystemLink™和OptimalPlus,统一控制器与电力电子测试。模块化测试序列、确定性同步和集中式数据记录,有助于实现跨开发与生产环节的可扩展、可追溯验证。

初期面向规模需求系统

 

五年多前,在加入Lunar Energy时,我们还在探索公司未来的发展方向。但是从一开始,我们的重点就很明确:打造更优质耐用的功率转换与储能系统,同时保证所用方式可支持未来生产规模的扩大,而不会产生限制。

 

这一理念直接延伸到了测试环节。作为一家初创公司,我们的资金不足以支持组建大型团队,也无法构建分散的所有权结构。实际上,我们的测试组织已成为全公司的验证合作伙伴,支持开发、认证、可靠性以及生产线终端测试。

 

内部掌控测试开发

 

我们早期就决定在内部完成全部测试开发工作。同时,希望保持对测试IP的控制权,避免被供应商锁定,并确保测试知识随产品一同演进。如今,我们的团队支持数十种测试变体,涵盖控制器嵌入式固件、无线通信接口以及AC/DC功率转换组件。

 

这一选择与制造方式密切相关。通过本地化生产,并与工程团队保持紧密协同,我们在设计、测试与生产之间实现了快速反馈周期。处于同一时区(或相邻时区),使我们能够提供即时支持、实时排查故障,并快速实施工程变更,而不会拖慢生产或使团队超负荷。

 

同时拥有测试开发能力和紧密制造协作,因此,我们能够以“信任但验证”的心态运作。此外,我们还可以直接查看良率、测试设备行为和流程运行状态,因此能够立即根据这些数据采取行动。如果采用分散工具或外包测试开发,将很难实现这种紧密集成。

 


图1:本地化制造能够实时解决问题、加快量产并确保产品质量始终如一。

 

小型团队要完成这些目标,则需要明确规则。如果每个变体都需要一套新的测试系统或定制代码,我们就无法跟上进度了。

 

可靠性测试早期经验

 

在扩大生产规模之前,我们在可靠性和加速寿命测试上投入了大量资源。通过搭建可并行测试20至30个单元的大型测试台架,施加电气应力和极限条件以验证长期性能,并推导出有意义的保修模型。

 

这些早期项目塑造了我们的思维方式。我们认识到,可复用性和可重复性不仅仅是“锦上添花”,而是高效运营的必要因素。

 

分散独立测试方法力不从心原因

 

在传统的生产线终端测试设置中,控制器测试与电力电子验证通常分别进行。我们很快发现,随着产品组合扩展到逆变器、储能、转换器及其他品类,这种方法会导致测试逻辑重复、同步难题以及维护开销增加。

 

更重要的是,分散互相独立并不利于可追溯性。当测试覆盖范围扩大时,跨设备、跨版本、跨时间关联结果的能力变得至关重要。

 

基于统一NI架构进行标准化

 

为规避这些陷阱,我们基于NI产品测试架构进行了标准化,该架构基于清晰定义的角色而非彼此独立的工具来构建。

图2:Lunar Energy基于NI产品的系统架构,实现了自动化测试、第三方集成以及集中化的资产与数据管理。

 

NI PXI测量与仪器模块提供确定性信号采集、通信和同步层,构成精确、可重复的功率与控制测试的基础。基于该基础设施,LabVIEW作为集成层,支持在单一测试环境中协同调度NI和第三方仪器。

 

NI TestStand作为序列引擎,为针对数十种变体的测试执行提供一致的框架;而NI VeriStand则在需要确定性行为的场景中,支持实时控制与闭环测试。NI SystemLink软件通过集中化测试数据、配置和系统可见性来完善该架构,从而在我们不断扩展的测试站群中实现可追溯性和长期可维护性。

 

总之,该架构为控制器与电力电子测试创建了统一环境,同时在需要时仍可集成第三方仪器,从而将“测试内容”与“测试方法”分离开来。构建模块化测试序列,在各变体间直接复用而无需重写;同时确定性同步确保测量、控制操作和功率激励在系统扩展和演进中始终保持紧密一致。

 

扩大而不增加人员

 

随着产量攀升,其优势变得显而易见。我们能够支持更多产品、更多变体以及更广的测试覆盖,而无需按比例扩大团队。工程师可以利用相同的基础设施和测试逻辑,从开发调试无缝过渡到生产验证。由于数据始终以集中一致的方式记录,可追溯性便成为内置特性,而非“马后炮”。

 

博大

 

如今,我们的测试系统足以支撑媲美大型企业的业务规模与交付效率。工具退居幕后,这正是我们所期望的-它们是执行工作的工具,而非工作本身。我们利用成熟的前沿工具,并非为了进行基础设施试验,而是为了更快、更有信心地交付可靠产品。

 

图3:基于NI技术的测试站通过针对不同产品变体提供可重复使用、高性能的验证,助力Lunar Energy加速发展。

 

发展而生

 

随着Lunar不断发展,产品和需求也将持续优化。我们现有的测试平台与我们共同发展,提供了实现无中断扩展所需的长期稳定性。添加新功能、新变体和新验证要求,同时无需推倒重来或引入脆弱性。

  

这种灵活性确保了无论现在还是未来几年,测试都不会成为创新的瓶颈。

 

图3:基于NI技术的测试站通过针对不同产品变体提供可重复使用、高性能的验证,助力Lunar Energy加速发展。