现代Kefico使用NI PXI硬件标准化ECU生产测试
案例分析要点
现代 Kefico 通过在多种 ECU 类型之间部署可重用、基于脚本的 PXI 平台,减少了对特定产品测试器的开发依赖。
通用测试平台通过对测试规范更改的快速响应提高了测试逻辑的可重用性，从而加快了新产品的部署。
“迁移到统一的NI PXI架构后，各个项目的硬件和软件变得一致，许多不确定性消失了。现在，我们可以专注于测试要求，而不是处理系统间的差异。”
—Won-Kyung HAM, Ph.D, Manufacturing Engineering Team 1, Hyundai Kefico
挑战
复杂的车辆电子设备需要越来越多的硬件、软件和通信接口交互。仅独立测试组件是不够的，必须确保系统在许多边缘分支上保持一致的行为。挑战不仅在于技术复杂性，还在于如何在产品快速发展的同时保持测试架构的稳定性。
解决方案
通用测试系统可通过脚本驱动的灵活性在一个平台上测试多种产品。通过构建通用和可扩展的功能测试系统，现代凯菲科实现了测试流程定义、执行和维护的标准化 — — 减少了对特定产品测试人员的依赖,提高了开发效率和生产可扩展性。
为什么要标准化测试设备？
现代凯菲科负责一系列汽车电子元件的研究、开发、验证和生产。
随着车辆变得越来越复杂，我们开发的测试设备必须处理更大的数据量、更多的通信协议和更严格的可靠性要求。该要求意味着生产测试团队不仅要关注硬件级别的验证，还要确保测试系统能够支持日益集成的以软件为中心的ECU。它促使我将更深入的技术理解与参与开发和生产的人员之间更紧密的协调结合起来。
此外,随着汽车动力传动系统的发展,支持电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车和燃烧汽车所需的组件范围已大幅扩展,更不用说充电基础设施和车身控制模块。这种复杂性给测试团队带来了挑战，因为每种产品类型要求不同的功能测试流程，但专用的特定产品测试设备开发无法扩展。
有鉴于此，我们在现代凯菲科的团队需要设计一个标准化测试架构，以满足以下要求：
使用灵活的测试系统支持多种产品类型
允许工程师一次性开发测试流程
将这些程序直接应用于生产测试设备
目标是标准化执行、隔离硬件依赖关系并保持测试逻辑产品特定且独立于设备。
架构要求
实现自适应、可重用的测试系统架构的主要目标包括：
产品类型的灵活性－支持具有不同测试流程的多个汽车电子组件，例如车辆控制系统、电池管理系统、电力控制、氢气供应系统、发动机控制单元和变速器控制
问题分离－将测试流程开发与测试设备硬件分离
直接适用性－工程师开发的测试程序必须在生产测试设备上按原样运行
可重用性－测试流程应可跨产品和生产线重用
方法
我们围绕三个中心支柱设计了一个通用平台(CP)，如图1所示：
脚本开发－工程师将测试方法、序列和规范定义为标准化测试脚本
集中管理－集中管理和发布测试脚本
硬件抽象－生产测试设备在标准化测试平台上执行脚本
图1.通用平台工作流概念
测试脚本层提供标准化的测试脚本，用于定义产品特定的测试逻辑：测试方法、执行序列、规范和标准。该测试逻辑与测试设备配置和硬件分离，如图2所示。
测试执行框架是所有产品共享的通用执行引擎。该框架可解释测试脚本、控制测试执行流程、处理测量和结果评估、管理错误处理和记录，与产品类型无关。
图2.测试执行框架架构
最后，无论设备类型或供应商如何，硬件抽象层在测试执行框架和物理硬件之间提供了标准化的控制接口，从而使相同的测试脚本和执行框架能够在不同的硬件配置上运行，如图3所示。
图3.硬件抽象
硬件抽象可在不破坏测试标准化的前提下实现硬件灵活性。
我们通过标准化核心架构并使用PXI模块化硬件结构来部署基于PXI的CP-Tester，这使得配置更改变得更加容易。PXI平台还提供了简洁的软件接口层，因此集成新功能或协议仅需最少的重新设计。因此，我们可以通过重用相同的架构并仅更新必要的模块来支持主要的电动汽车项目。
如今，CP-Tester正在通过该标准化平台的若干变体测试现代凯菲科生产设施中的多种电子控制单元。为使少于200个引脚的各种ECU类型的测试标准化，广泛使用了多个NI PXI矩阵模块。在典型配置中，两个PXI机箱以菊花链拓扑连接。除矩阵外，其他模块包括PXI模块化仪器和PXI可重配置多功能I/O模块。下表列出了一些范例测试器配置。
CP：通用控制单元
DUT：主动力系控制单元（ECU、TCU、PCU）和EV控制单元（VCU、SCU、CVMS等）
NI PXI硬件：矩阵开关、DMM、DAQ、SMU、CAN、可变电阻
其他硬件：电源、虚拟负载、函数发生器
CP：无线RF能力测试
DUT：无线BMU和CMU
硬件：无线测试系统、电源、带UART模块的F/Q调试器
CP：电机控制单元
NI PXI硬件：矩阵开关、DMM、DAQ、CAN、可变电阻
值和影响
在使用基于PXI的标准化硬件之前，一切都感觉像一个黑盒子。每个系统集成商构建测试器的方式各不相同；甚至基本功能标准化也很困难，而且每个项目都是从头开始的。矩阵开关就是很好的例子。之前，每个供应商都有不同的矩阵创建方法，因此连线感觉不一致。这使得即使是简单的函数也难以标准化。移至PXI矩阵开关后，所有测试器的连线和通道行为都相同，因此功能标准化最终变得简单明了。
CP-Tester的标准化价值包括下列优点：
更快地部署新产品
快速响应测试规范更改
减少了对特定产品测试设备的依赖
提高了测试逻辑的可重用性
测试逻辑、执行和硬件的明确分离
标准化硬件和软件在多个项目中被证明可靠后，开发变得更加容易，我们可以专注于实际测试，而不是每次构建一个新系统。随着时间的流逝,我们认识到标准化不是一个单一对象,而是一种文化。如果不不断更新，系统就会断开。现在,整个团队将保持参与,以确保其在所有项目中运行和改进。
通过可扩展的硬件和清晰的测试方法，我相信我们能够扩展现有系统，因此我专注于如何在传统架构中不引起问题的情况下集成新需求。它改变了我的思维模式，从替换设置转向寻找可控的可扩展升级方法。