Hyundai Kefico 使用 NI PXI 硬體將 ECU 生產測試標準化

​為何要將測試設備標準化? 

​Hyundai Kefico 負責研究、開發、驗證與生產一系列汽車電子元件。  

​隨著車輛日益複雜,我們開發的測試設備必須因應更多資料、更多通訊協定,以及更嚴格的穩定性需求。正因如此,量產測試團隊不但要專心進行硬體層級的驗證,也要確保測試系統能夠支援日益整合且以軟體為主的 ECU。這也促使我的職務結合了更深入的技術理解與開發與生產相關人員之間的協調。 

​此外,隨著車輛動力總成不斷演進,支援電動車、混合動力車、燃料電池與燃燒車輛所需的元件,更別提充充電基礎設施與車身控制模組,都大幅擴充。由於每種產品類型都需要不同的功能測試程序,因此測試團隊會面臨如此複雜的挑戰,但無法擴充專屬的特定產品測試設備開發作業。 

​因此,我們的 Hyundai Kefico 團隊必須設計出符合下列需求的標準化測試架構:  

• ​透過靈活的測試系統支援多種產品類型 

• ​讓工程師能開發測試程序一次 

• ​將這些程序直接套用至生產測試設備 

​其目標是將執行作業標準化、隔離硬體相依性,並讓測試邏輯確實符合特定產品的條件,同時又能獨立於設備。 

​架構需求 

​我們針對可調整且可重複使用的測試系統架構所設定的主要目標包括: 

• ​產品類型的靈活性—支援多種汽車電子元件,並搭配不同的測試程序,例如車輛控制系統、電池管理系統、電力控制、水力供應系統、引擎控制單元與傳動控制  

• ​分離顧慮—從測試設備硬體開發離線測試程序 

• ​直接適用—工程師開發的測試程序必須以生產測試設備的方式執行 

• ​可重複使用性—測試程序應可跨產品與生產線重複使用 

   

​方法  

​我們以三個核心支柱設計出一個通用平台 (CP),如圖 1 所示: 

• ​指令碼開發—工程師將測試方法、序列與規格定義為標準化測試指令碼 

• ​中央管理—測試指令碼會集中管理與分配 

• ​硬體抽象化—生產測試設備在標準化測試平台上執行指令碼 

   

   

  

​圖 1. 常見平台工作流程概念

​測試指令碼層提供標準化測試指令碼,用於定義特定產品的測試邏輯:測試方法、執行序列、規格與條件。如圖 2 所示,此測試邏輯與測試設備的設定與硬體分開。

​測試執行架構是所有產品共用的執行引擎。此架構可解讀測試指令碼、控制測試執行流程、處理量測與結果評估,以及管理錯誤處理與記錄,無論產品類型為何。 

​圖 2.測試執行架構 (Test Execution Framework) 架構

​最後,無論裝置類型或廠商為何,硬體抽象層可在測試執行架構與實體硬體之間提供標準化控制介面,讓相同的測試指令碼與執行架構能夠在不同的硬體設定上執行,如圖 3 所示。

​圖 3.硬體抽象層

​硬體抽象化可在不影響測試標準化的情況下發揮硬體靈活性。

​我們將核心架構標準化,並使用 PXI 的模組化硬體架構,以部署 PXI 架構的 CP-Tester,進而大幅簡化設定變更。PXI 平台也提供乾淨的軟體介面層,因此整合新功能或協定幾乎不需要重新設計。因此,我們只能重複使用相同的架構並更新必要的模組,以支援大型電動車專案。

​目前 Hyundai Kefico 生產設施採用 CP-Tester,透過數種標準化平台來測試多種電子控制單元。為了以不到 200 個針腳標準化各種 ECU 類型的測試作業,我們會廣泛運用多個 NI PXI 矩陣模組。在一般配置中,兩個 PXI 機箱會以菊鏈拓撲連接。除了矩陣之外,其他模組還包含 PXI 模組化儀器與 PXI 可重設多功能 I/O 模組。下列為測試機設定範例。

​CP:一般控制單位

• ​DUT:主要的動力總成控制單元 (ECU、TCU、PCU) 與電動車控制單元 (VCU、SCU、CVMS 等)

• ​NI PXI 硬體:矩陣切換器、DMM、DAQ、SMU、CAN、可變電阻器

• ​其他硬體:電源供應器,假裝負載,函式產生器

   

​CP:無線 RF 功能測試

• ​DUT:無線 BMU 與 CMU

• ​硬體:Wireless Test System, power supply, F/Q debugger with UART module, 無線測試系統, 電源供應器, 含 UART 模組的 F/Q 除錯器

   

​CP:馬達控制單位

• ​NI PXI 硬體:矩陣切換器、DMM、DAQ、CAN、可變電阻器

   

​價值與影響

​在使用標準化的 PXI 架構硬體之前,所有裝置的感覺就像一種黑盒子。每位系統整合商的測試機建置方式各不相同;即便是基本的功能標準化作業也不容易,而且每個專案都從頭開始。矩陣切換器就是一個很好的例子。在此之前,每家廠商的矩陣建構方式各不相同,因此路由感覺不一致。即使是簡單的函式也難以標準化。改用 PXI 矩陣切換器後,所有測試機的路由與通道行為都變得相同,因此功能標準化最終變得簡單明瞭。

​CP-Tester 的標準化價值包含下列優點:

• ​加快新產品的部署速度

• ​快速響應測試規格變更

• ​降低對特定產品特定測試設備的依賴程度

• ​提升測試邏輯的重複使用性

• ​清晰分隔測試邏輯、執行與硬體

   

​標準化軟硬體在多個專案當中備受肯定之後,開發作業變得更加輕鬆,而且我們可以專注於實際測試,不必每次都建立新的系統。隨著時間的推移,我們發現標準化並非單一目標,而是文化。如果我們不持續更新這個現有系統,就會斷路。現在整個團隊都能持續參與,讓整個專案保持正常運作並改善。

​有了可擴充的硬體與明確的測試方法,我相信我們可以擴充現有系統,因此我會著重探討如何整合新的需求,而不會在舊版架構中造成問題。這也使得我的思維從取代設定轉變為尋找受控且可擴充的升級方式。