塔塔汽车公司使用NI工具构建了用于混合动力汽车仿真的HIL测试系统

塔塔汽车公司简介

塔塔汽车公司(TATA Motors)是印度最大的汽车公司，是商用汽车各细分市场里的佼佼者，在乘用车领域也名列前茅，并且在紧凑型车、中型车和多用途运载车领域屡获殊荣。该公司同时也是世界第五大卡车制造商和第四大公共汽车制造商。

作为塔塔汽车公司高级集成团队的一员，我们的职责是验证车辆中主要电子组件的集成情况，如电子控制单元(ECU)和仪表盘。此外，还需负责回应和解决报告的现场故障，并向各团队提供反馈。从更广泛的角度来看，高级集成团队在车辆开发的设计阶段和车辆的最终部署之间起到了桥梁作用。

专营业务

我们项目的目标是构建一个通用的测试系统，可以轻松完成定制，尽可能以更少的工作量完成对任意ECU的测试。该系统还需要具有可扩展性，来同时满足多个ECU的需求，并具有足够的灵活性，可以偶尔与不同的ECU交互。

对于即将推出的一款并联式混合动力汽车，我们决定在实验室环境中集成所有的ECU和电子组件，并使用硬件在环(HIL)测试来验证集成。我们希望在组装第一个物理原型之前，能适应所有可能的现场情况并纠正问题。集成测试的结果非常有助于选择ECU软件，以及评估具有多种功能的多个供应商的选项。

我们在最初构思车辆设计时，隔离出了四个主要的ECU组件，并根据要求制定了测试计划。当时，我们决定采用一个非NI HIL系统来满足我们的测试需求，于是后来采购了该系统。与此同时，我们正在使用NI的PXI系统对不同车辆的特定ECU进行HIL测试，PXI技术的模块化特点深得我们青睐。在思考了PXI平台的优势之后，我们投资购买了NI的实时PXI系统，希望能满足我们未来的需求。

在接下来的几个月里，随着车辆设计的发展，主要ECU的数量从四个增加到六个。我们所购买的非NI HIL系统中通道不足，因为该系统是根据最初四个ECU的要求量身定制的。于是当时我们迁移到了实时NI PXI系统中，并开始使用NI VeriStand软件。

我们添加了一些模块，满足了我们的通道要求。在熟悉了NI VeriStand一段时间后，我们在不到两个月的时间里为六个ECU构建出了测试软件。

系统架构

多个工厂模型可同时在NI VeriStand引擎中执行，该引擎在控制器局域网(CAN)网络中通过物理I/O与各自的ECU进行通信，而ECU则通过共享的CAN网络相互通信。我们将一些物理组件与该系统相集成，包括废气再循环阀、电机和电力负载。

在大多数情况下，模型I/O与硬件I/O对应。然而，某些非标准信号（例如凸轮轴和曲轴信号）需要进行在线处理。我们使用NI LabVIEW FPGA模块和NI可重配置I/O (RIO)技术，将这些信号的高速数据采集和信号处理集成到NI VeriStand中，为我们带来了出色的灵活性。

在测试过程中，我们仿真了驾驶条件并监测了CAN网络中各种ECU的错误帧和诊断信息。这些帧作为集成质量的一个指标，可以帮助我们识别潜在的故障。我们还隔离了ECU的固件问题。然后，将这些测试的反馈信息发送给设计团队，在某些情况下，还发送给了组件供应商。

主要优势​

基于NI产品的HIL测试系统帮助我们解决了先前系统的问题，并在许多方面提高了我们的生产力。其中一些主要优势包括：

• 可扩展性：我们需要为分配给团队的项目提供可扩展的测试系统，而PXI帮助我们实现了这一点。对系统通道的需求可能会随着时间的推移而增加，使得量身定制的解决方案成为了一种阻碍。我们可以轻松向PXI机箱添加模块，升级过程相当简单，能够在很大程度上确保我们的系统满足未来需求。
• 灵活性：我们希望创建一个可以复用的系统，以便未来可以测试其他车型的ECU。我们的测试系统包括通用硬件模块和可自定义的软件，灵活高效。只需做两点改变，我们便可以对不同的ECU使用相同的系统设置：用新的工厂模型建立一个新的NI VeriStand项目；重新对新的ECU进行物理连接布线。
• 生产力：有的时候，我们没有用于测试的物理ECU。在这种情况下，我们可以使用ECU仿真模型来代替，然后映射工厂模型。将硬件I/O与模型I/O和参数进行映射十分便利，大大提高了生产力。我们只负责NI VeriStand项目，在不到一个月的时间里就完成了软件的开发。
• 硬件质量：与我们的备用系统相比，PXI硬件在质量和可靠性方面都很出色。另外，我们还可以选择对FPGA进行编程，帮助我们实现了理想的系统响应。

为何选择NI HIL平台

利用NI模块化硬件和可扩展的软件，我们构建了一个能满足未来需求、可靠且适应性强的HIL测试系统。可自行定制系统的能力让我们对测试结果充满了信心，NI的持续支持也帮助我们更迅速地实现了目标。

作者信息：

Sanjay Mane
塔塔汽车公司