TATA Motors met en œuvre un système de test HIL destiné à la simulation de véhicules hybrides à l’aide des outils NI

À propos de Tata Motors

TATA Motors est la plus grande société automobile d’Inde. Leader dans la fabrication de véhicules commerciaux et figurant parmi les principaux fournisseurs de véhicules particuliers, elle a remporté de nombreux prix dans les segments des véhicules compacts, de taille moyenne et utilitaires. Elle est également le cinquième plus grand fabricant de camions et le quatrième plus grand constructeur de bus au monde.

Les membres de l’équipe d’intégration avancée de TATA Motors sont responsables de la validation de l’intégration de composants électroniques majeurs dans les véhicules, comme les unités de contrôle électronique et les groupes d’instrumentation. Cette tâche implique également d’apporter des réponses et des solutions aux défaillances repérées sur le terrain, et de faire parvenir les retours aux équipes concernées. Plus généralement, l’équipe d’intégration avancée sert de relais entre la phase de conception d’un véhicule et son déploiement final.

Détails de l’application

L’objectif de notre projet était de construire un système de test universel pouvant être facilement personnalisé afin de tester n’importe quelle unité de contrôle électronique, moyennant un minimum d’efforts. Le système en question devait également être évolutif pour gérer plusieurs unités de contrôle électronique simultanément, et assez souple pour interagir avec elles de temps en temps.

Pour l’un des prochains véhicules hybrides parallèles, nous avons décidé d’intégrer tous les composants et les unités de contrôle électronique en laboratoire, et de valider l’intégration à l’aide d’un test hardware-in-the-loop (HIL). Nous voulions être en mesure d’anticiper tous les scénarios de terrain possibles et de remédier aux problèmes avant d’assembler le premier prototype physique. Les résultats de ce test d’intégration allaient grandement faciliter notre choix de logiciel pour les unités de contrôle électronique ainsi que notre sélection de fournisseur et de fonctionnalités.

Lorsque nous avons commencé à concevoir ce véhicule, nous avons isolé quatre composants d’unité de contrôle électronique et élaboré le plan de test en fonction des spécifications de ces derniers. À ce stade, nous n’avions pas opté pour les produits NI pour construire notre système HIL. Cette solution s’est plus tard avérée nécessaire. À la même période, nous utilisions un système PXI de NI pour effectuer les tests HIL d’une unité de contrôle électronique particulière pour un autre véhicule, et nous avons beaucoup apprécié la modularité de la technologie PXI. Nous avons étudié les avantages de la plate-forme PXI et investi dans un système PXI temps réel de NI que nous avions l’intention d’utiliser dans le cadre de projets ultérieurs.

Quelques mois plus tard, avec l’avancement de la conception du véhicule, le nombre d’unités de contrôle électronique majeures est passé de quatre à six. Notre système HIL non-NI, construit sur mesure sur la base de nos spécifications initiales, manquait de voies. C’est à ce moment que nous avons migré vers le système PXI temps réel de NI et commencé à travailler avec le logiciel NI VeriStand.

Nous avons ajouté quelques modules pour satisfaire à nos besoins en termes de voies. Après avoir passé quelque temps sur NI VeriStand, nous avons été en mesure de construire le logiciel de test dédié à nos six unités de contrôle électronique en moins de deux mois.

Architecture du système

Plusieurs modèles de production s’exécutaient simultanément dans le moteur NI VeriStand, qui communiquait avec les unités de contrôle électronique respectives par le biais d’E/S physiques sur un réseau CAN (Controller Area Network). Les unités de contrôle électronique communiquaient tour à tour entre elles via un réseau CAN partagé. Nous avons intégré quelques composants physiques dans la configuration, notamment la soupape de recyclage des gaz d’échappement, les moteurs et les charges électriques.

Dans la plupart des cas, les E/S du modèle sont associés aux E/S matérielles. Cependant, certains signaux non standard, tels que la came et la manivelle, nécessitaient un traitement en ligne. Nous avons utilisé le module NI LabVIEW FPGA et la technologie d’E/S reconfigurables (RIO) de NI afin d’intégrer le traitement du signal et la capture de données haute vitesse pour ces signaux sous NI VeriStand, qui offre une très grande souplesse.

Au cours des tests, nous avons simulé des conditions de conduite et surveillé le réseau CAN pour repérer les trames d’erreur et les messages de diagnostic générés par les unités de contrôle électronique. Ces trames ont servi d’indicateurs de la qualité de l’intégration et nous ont permis d’identifier de potentielles défaillances. Nous avons également isolé quelques problèmes liés au firmware des unités de contrôle électronique. À l’issue de ces tests, nous avons envoyé un retour d’informations à l’équipe de conception, ainsi qu’aux fournisseurs de composants.

Principaux avantages

Le système de test HIL reposant sur les produits NI nous a permis de pallier les difficultés posées par notre configuration initiale et d’améliorer notre productivité à bien des égards. Parmi les principaux avantages de ce système, citons :

• Son évolutivité : Les projets confiés à notre équipe nécessitaient des systèmes de test évolutifs que la plate-forme PXI nous a permis de construire. Le nombre de voies requises par le système pouvait augmenter avec l’avancement du projet, c’est pourquoi une solution sur mesure n’aurait pas été adaptée. La possibilité d’ajouter facilement des modules au châssis PXI a grandement simplifié le processus de mise à niveau, et nous avons pu construire un système adaptable et pérenne.
• Sa souplesse : Nous voulions créer un système réutilisable pour le test d’unités de contrôle électronique dans le cadre de projets relatifs à d’autres modèles de véhicules. Notre système de test comprenait des modules matériels génériques et un logiciel personnalisable pour garantir une certaine souplesse. Nous pouvons à présent utiliser la même configuration pour d’autres ensembles d’unités de contrôle électronique en n’apportant que deux modifications : construire un nouveau projet NI VeriStand avec de nouveaux modèles de production, et recâbler les connections physiques au nouvel ensemble d’unités de contrôle électronique.
• Notre productivité : Nous n’avions pas toujours les unités de contrôle électronique à disposition pour effectuer nos tests. Dans ces moments-là, nous utilisions leurs modèles de simulation pour les connecter au modèle de production. La facilité de connexion des E/S matérielles aux modèles d’E/S et de paramètres a contribué à l’amélioration de notre productivité. J’ai travaillé exclusivement sur le projet NI VeriStand, qui a abouti en moins d’un mois.
• La qualité du matériel : Comparé à notre autre système, le matériel PXI était largement supérieur en termes de qualité et de fiabilité. De plus, les possibilités de programmation FPGA nous ont permis d’obtenir des réponses du système proches de la perfection.

Pourquoi avons-nous choisi la plate-forme HIL de NI ?

Avec les matériels modulaires et les solutions logicielles extensibles de NI, nous avons construit un système de test HIL pérenne, fiable et adaptable. La possibilité de personnaliser nous-même le système nous a permis d’être confiants vis-à-vis des résultats des tests, et le support continu de NI nous a aidé à atteindre nos objectifs plus rapidement.

Informations sur l’auteur :

Sanjay Mane
TATA Motors