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Sanjay Mane, TATA Motors
Desarrollar una plataforma hardware-in-the-loop (HIL) escalable, flexible y universal para validar la integración de múltiples unidades de control electrónico (ECUs) para un vehículo híbrido paralelo.
Usar la escalabilidad de la plataforma PXI y la funcionalidad lista para usar del software NI VeriStand para construir un sistema de pruebas que podría probar seis ECUs de vehículos interconectados juntas en solo dos meses.
TATA Motors es la compañía de automóviles más grande de la India. Es líder en vehículos comerciales en cada segmento y entre los primeros en vehículos de pasajeros, con productos reconocidos en los segmentos de vehículos compactos, medianos y utilitarios. También es el quinto fabricante de camiones y el cuarto fabricante de autobuses más grande del mundo.
Como parte del Equipo de Integración Avanzada de TATA Motors, nuestra responsabilidad es validar la integración de los principales componentes electrónicos en un vehículo, como las unidades de control electrónico (ECU) y los grupos de instrumentos. Esta responsabilidad también incluye responder y resolver fallas en campo reportadas y brindar retroalimentación a los respectivos equipos. En una perspectiva más amplia, el Equipo de Integración Avanzada sirve como puente entre la fase del diseño del desarrollo del vehículo y la implementación final del vehículo.
El objetivo de nuestro proyecto era construir una configuración de prueba universal que pudiera personalizarse fácilmente para probar cualquier ECU con un esfuerzo mínimo. El sistema también necesitaba ser escalable para atender a múltiples ECUs simultáneamente y lo suficientemente flexible como para interactuar con diferentes ECUs en ocasiones.
Para uno de los próximos vehículos híbridos en paralelo, decidimos integrar todas las ECUs y componentes electrónicos en un entorno de laboratorio y validar la integración usando una prueba de hardware-in-the-loop (HIL). Queríamos atender todos los escenarios en campo probables y rectificar los problemas antes de ensamblar el primer prototipo físico. Los resultados de la prueba de integración podrían ayudar significativamente con la selección del software de la ECU y la evaluación de opciones de varios proveedores con múltiples funcionalidades.
Cuando conceptualizamos inicialmente el diseño del vehículo, aislamos cuatro componentes principales de la ECU e ideamos el plan de pruebas según los requisitos. En ese momento, nos decidimos por un sistema HIL que no es de NI para satisfacer nuestras necesidades de prueba. Más tarde adquirimos ese sistema. Durante el mismo período, usamos un sistema PXI de NI para realizar pruebas HIL de una ECU en particular para un vehículo diferente, y realmente nos gustó la modularidad de la tecnología PXI. Consideramos los beneficios de la plataforma PXI e invertimos en un sistema PXI en tiempo real de NI que podríamos usar para nuestros futuros requisitos.
A medida que el diseño del vehículo evolucionó en los próximos meses, el número de ECUs principales aumentó de cuatro a seis. Éramos canales cortos en el sistema HIL que no era de NI, que se hizo a la medida para nuestro requisito inicial de cuatro ECUs. En ese momento, migramos al sistema NI PXI en tiempo real y comenzamos a trabajar con el software NI VeriStand.
Agregamos algunos módulos para cumplir con nuestros requisitos de canales. Al emplear NI VeriStand por algún tiempo, pudimos construir el software de pruebas para seis ECUs en menos de dos meses.
Múltiples modelos de planta ejecutados simultáneamente dentro del motor NI VeriStand, que se comunicaba con las respectivas ECUs a través de E/S físicas por una red de controladores de área (CAN). Las ECUs, a su vez, se comunicaron entre sí a través de una red CAN compartida. Integramos algunos componentes físicos con la configuración, incluyendo la válvula de recirculación de gases de escape, los motores y las cargas eléctricas.
En la mayoría de los casos, la E/S del modelo se asignó a la E/S del hardware. Sin embargo, ciertas señales no estándares, como la leva y la manivela, requerían procesamiento en línea. Usamos el Módulo NI LabVIEW FPGA y la tecnología de E/S reconfigurable (RIO) para integrar captura de datos de alta velocidad y procesamiento de señales para estas señales en NI VeriStand, lo cual nos ofreció una inmensa flexibilidad.
Durante la prueba, simulamos las condiciones de conducción y monitoreamos la red CAN para detectar marcos de error y mensajes de diagnóstico de varias ECUs. Estos marcos sirvieron como indicador de la calidad de la integración y nos ayudaron a identificar posibles fallas. También aislamos los problemas de firmware de la ECU. Enviamos comentarios sobre estas pruebas al equipo de diseño y, en algunos casos, a los proveedores de componentes.
El sistema de pruebas HIL basado en productos de NI nos ayudó a abordar las inquietudes con nuestra configuración anterior y también mejoró nuestra productividad de muchas maneras. Algunos de los principales beneficios incluyen:
"Con hardware modular y software expansible de NI, desarrollamos un sistema de pruebas HIL flexible, preparado para el futuro y adaptable." La capacidad de personalizar el sistema por nuestra cuenta nos hizo confiar en los resultados de las pruebas y el soporte continuo de NI nos ayudó a lograr nuestros objetivos más rápido.
Sanjay Mane
TATA Motors