讓所有測(cè)試工程師與時(shí)俱進(jìn)

隨著汽車(chē)變得更加智能，現(xiàn)代汽車(chē)正在經(jīng)歷一場(chǎng)巨大的變革。電氣化、主動(dòng)安全和V2X等趨勢(shì)將改變我們對(duì)交通運(yùn)輸和生活方式。一開(kāi)始的備用攝像頭和停車(chē)輔助等便利功能現(xiàn)在已演變成緊急制動(dòng)等救生功能。汽車(chē)也正在成為它們自己的微電網(wǎng)，不僅能夠存儲(chǔ)能量，還能通過(guò)再生制動(dòng)等技術(shù)恢復(fù)能量。但強(qiáng)大的力量也伴隨著巨大的責(zé)任。這一責(zé)任直接置于汽車(chē)測(cè)試部門(mén)的肩上，他們必須開(kāi)發(fā)測(cè)試功能來(lái)確保這些系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性和安全性。本文將探討這些趨勢(shì)所帶來(lái)的汽車(chē)挑戰(zhàn)，以及測(cè)試工具如何不斷發(fā)展才能跟上創(chuàng)新的步伐。

加強(qiáng)所有汽車(chē)的安全性和機(jī)動(dòng)性

每年全球交通事故造成超過(guò)125萬(wàn)人死亡，數(shù)百萬(wàn)人受傷1。隨著汽車(chē)朝著自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，駕駛員通過(guò)先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)獲得了更高的安全性。為減少交通事故死亡率和改善機(jī)動(dòng)性所做的努力將產(chǎn)生巨大的潛在影響，但不幸的是，今天進(jìn)行上路測(cè)試的自動(dòng)駕駛汽車(chē)卻增加了這一交通事故率。為確保這些汽車(chē)比人類(lèi)駕駛員更安全，必須進(jìn)行更嚴(yán)格的測(cè)試，提供可信賴(lài)且可溯源的結(jié)果，以驗(yàn)證多個(gè)子系統(tǒng)和軟件算法是否正常運(yùn)行。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)將產(chǎn)生前所未有的大量數(shù)據(jù)(系統(tǒng)必須模擬行駛1.4億公里，以證明它們與人類(lèi)駕駛員一樣安全)，但采集數(shù)據(jù)并不是主要挑戰(zhàn)。這些安全系統(tǒng)的重要性要求對(duì)細(xì)節(jié)極度關(guān)注，以及能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析測(cè)試期間出現(xiàn)故障的確切原因。在測(cè)試過(guò)程的任何步驟中，不善的數(shù)據(jù)管理都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出現(xiàn)問(wèn)題或得出錯(cuò)誤的結(jié)論。為了快速獲得所需的信息、保持可追溯性并基于數(shù)據(jù)做出決策，工程師必須能夠?qū)?chē)輛測(cè)試產(chǎn)生的數(shù)TB數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索、處理并生成報(bào)告。

電氣化的角逐

全球超過(guò)五分之一的溫室氣體是由交通工具排放的2。對(duì)氣候變化日益增長(zhǎng)的擔(dān)憂(yōu)要求汽車(chē)制造商遵守更嚴(yán)格的燃油效率法規(guī)，以減少二氧化碳排放。此外，世界各國(guó)政府都宣布要求在特定日期之后只能出售一定數(shù)量的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，甚至禁止出售內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。例如，德國(guó)和英國(guó)分別確定了2030年和2040年之前禁止銷(xiāo)售新汽油和柴油車(chē)輛的最后期限。

圖1.汽車(chē)制造商正在競(jìng)相設(shè)計(jì)更智能的動(dòng)力總成系統(tǒng)，以符合嚴(yán)格的燃油效率法規(guī)。

在重新設(shè)計(jì)智能動(dòng)力總成系統(tǒng)方面，混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車(chē)處于領(lǐng)先地位。汽車(chē)動(dòng)力總成的電氣化提供更大動(dòng)力、更低排放和更舒適的駕駛員體驗(yàn)，但是高功率電子設(shè)備和更快的控制速率使這些部件非常難以驗(yàn)證。尤其是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)集成了兩種不同的動(dòng)力總成技術(shù)，大大增加了測(cè)試的復(fù)雜性。例如，電池組必須在各種情況下特性分析，因?yàn)殡姾珊头烹娞匦栽诤艽蟪潭壬先Q于溫度，而且電池組必須在設(shè)計(jì)的規(guī)格內(nèi)安全地工作而不影響其他子系統(tǒng)。為了滿(mǎn)足受到行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和政府法規(guī)推動(dòng)而日益緊迫的上市時(shí)間要求，以及應(yīng)對(duì)日益增加的測(cè)試復(fù)雜性，汽車(chē)制造商必須采用具有高度混合I/O、更高頻率和分辨率以及更高電壓和電流的靈活測(cè)試系統(tǒng)來(lái)測(cè)試機(jī)械和電力電子元件。

電動(dòng)汽車(chē)的增長(zhǎng)也震動(dòng)了汽車(chē)供應(yīng)鏈。 OEM采購(gòu)經(jīng)理正在尋找可以提供更多電動(dòng)汽車(chē)零件的供應(yīng)商。 LG是汽車(chē)供應(yīng)鏈的新成員，為雪佛蘭沃爾特提供超過(guò)50%的零件，包括電池、幾乎整個(gè)動(dòng)力總成、連接和信息娛樂(lè)模塊。雖然機(jī)械部件仍然很重要，但它們可以快速商品化，傳統(tǒng)的一級(jí)供應(yīng)商正在進(jìn)行創(chuàng)新以保持差異化。由于他們采用新技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)化產(chǎn)品，因此測(cè)試部門(mén)也試圖讓相同人員操作相同的設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足新的測(cè)試要求。測(cè)試經(jīng)理可以使用針對(duì)特定應(yīng)用的工具來(lái)完善現(xiàn)有測(cè)試配置，提高效率，這些工具可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重新配置，使更多用戶(hù)能夠獲取關(guān)于特定測(cè)試的重要信息。

汽車(chē)是新型智能手機(jī)嗎?

汽車(chē)早就不再是從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的一種交通方式。私家汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)和使用方式的演變過(guò)程與智能手機(jī)的發(fā)展類(lèi)似。盡管燃油效率、性能和價(jià)格等實(shí)際因素仍然是重要的考量因素，信息娛樂(lè)、駕駛員輔助和連接(即汽車(chē)的軟件和體驗(yàn))正在越來(lái)越多地影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)決定。汽車(chē)制造商正在利用其他行業(yè)的創(chuàng)新來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)新功能不斷增長(zhǎng)的需求。主動(dòng)安全系統(tǒng)正在利用雷達(dá)、攝像機(jī)和激光雷達(dá)等航空航天/國(guó)防工業(yè)的技術(shù)，并結(jié)合傳感器融合方法，使汽車(chē)能夠更全面地了解周邊的環(huán)境。隨著工程師加入功能豐富(包括音頻、視頻、RF和無(wú)線以及車(chē)載通信)的信息娛樂(lè)系統(tǒng)，汽車(chē)和消費(fèi)電子產(chǎn)品之間的界限已然變得模糊不清。

圖2.現(xiàn)代車(chē)輛結(jié)合了航空航天、能源和移動(dòng)設(shè)備等其他行業(yè)的技術(shù)，大大增加了測(cè)試的復(fù)雜性。

這些技術(shù)不斷發(fā)展，進(jìn)一步增加了汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程的復(fù)雜性。例如，目前有兩種針對(duì)V2X的競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)--802.11p aka DSRC和LTE V2X。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，汽車(chē)制造商必須準(zhǔn)備好將兩種標(biāo)準(zhǔn)集成在一起，這意味著驗(yàn)證測(cè)試必須能夠輕松修改為最新標(biāo)準(zhǔn)，而無(wú)需花費(fèi)大量成本或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行返工。此外，多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)并不是唯一的問(wèn)題。各國(guó)政府正試圖確定管理自動(dòng)駕駛汽車(chē)的最佳方法，許多法規(guī)仍在制定中。隨著新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷出現(xiàn)，為了避免落后于快速創(chuàng)新的步伐，具有互操作性、廣泛I/O和同步性的開(kāi)放式測(cè)試平臺(tái)對(duì)于滿(mǎn)足未來(lái)的驗(yàn)證測(cè)試需求至關(guān)重要。

現(xiàn)今狀況

這些趨勢(shì)使得汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程各個(gè)階段都面臨著新的挑戰(zhàn)，包括供應(yīng)鏈。類(lèi)似的主題一次又一次地出現(xiàn)，但表現(xiàn)方式卻各不相同。采用新設(shè)計(jì)且快速發(fā)展的組件和系統(tǒng)正在不斷增加系統(tǒng)復(fù)雜性。同時(shí)，不斷變化的法規(guī)要求越來(lái)越大量的測(cè)試，而且需要提供準(zhǔn)確且可溯源的結(jié)果。不斷加快的創(chuàng)新速度往往令組織措手不及，無(wú)法對(duì)預(yù)算和測(cè)試方法進(jìn)行及時(shí)調(diào)整;這迫使測(cè)試部門(mén)不得不想辦法少花錢(qián)多辦事。

測(cè)試經(jīng)理面臨著多個(gè)方面的挑戰(zhàn)，不僅需要在不斷縮減的時(shí)間期限內(nèi)構(gòu)建日益復(fù)雜的混合測(cè)量測(cè)試系統(tǒng)，而且還需要管理爆炸式增長(zhǎng)的采集數(shù)據(jù)。而且不只是汽車(chē)行業(yè)，這些挑戰(zhàn)也滲透到重型設(shè)備、航空航天、工業(yè)設(shè)備和院校科研等鄰近行業(yè)。為了克服這些挑戰(zhàn)，工程師需要特定應(yīng)用專(zhuān)用的工具來(lái)優(yōu)化測(cè)試工作流程，而且還需要擴(kuò)展性來(lái)適應(yīng)不同的需求。例如，NI軟件定義的開(kāi)放式平臺(tái)可允許工程師選擇自己喜歡的工具并充分利用其專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從而靈活地滿(mǎn)足不斷變化的需求。 FlexLogger™軟件是NI最新的基于配置的數(shù)據(jù)記錄工具，可幫助更多的工程師和技術(shù)人員構(gòu)建準(zhǔn)確、靈活的測(cè)試系統(tǒng)，以驗(yàn)證新的和快速發(fā)展的技術(shù) - 所有這些都無(wú)需編程。

圖3. FlexLogger可幫助汽車(chē)測(cè)試部門(mén)快速捕獲準(zhǔn)確且記錄完整的數(shù)據(jù)，無(wú)需編程即可獲得關(guān)鍵信息。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)成為一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，但即使看似簡(jiǎn)單的部件(如前大燈或汽車(chē)座椅)也變成了日益復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，將ECU、傳感器、驅(qū)動(dòng)器和通信結(jié)合到汽車(chē)的其余部分。為了滿(mǎn)足確保安全性所需的質(zhì)量和可靠性，工程師必須了解這些系統(tǒng)中電氣和機(jī)械組件與工業(yè)I/O和通信機(jī)制之間的相互依賴(lài)性。

FlexLogger提供了針對(duì)特定傳感器的工作流程，可簡(jiǎn)化測(cè)試配置，工程師只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可開(kāi)始采集和記錄同步的混合測(cè)量數(shù)據(jù)。您可以快速集成模擬傳感器、數(shù)字脈沖頻率、CAN信號(hào)和計(jì)算通道，這些數(shù)據(jù)都記錄為通用TDMS文件格式，以便對(duì)其進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，從而準(zhǔn)確分析整個(gè)系統(tǒng)的特性。這樣可以避免大量的數(shù)據(jù)后期處理，對(duì)不同來(lái)源的時(shí)間戳數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和分析，加快獲取信息的速度。

隨著測(cè)試量的增加，記錄的數(shù)據(jù)量也在飛速增長(zhǎng)，在沒(méi)有有效的數(shù)據(jù)管理策略的情況下，找到特定的測(cè)試結(jié)果變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。不詳細(xì)的文檔說(shuō)明是重復(fù)測(cè)試的主要原因，采集的數(shù)據(jù)中只有5%實(shí)際進(jìn)行了分析?；贜I在數(shù)據(jù)管理方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，F(xiàn)lexLogger可通過(guò)自動(dòng)捕獲記錄完整的數(shù)據(jù)來(lái)幫助提高可追溯性，并提供有關(guān)測(cè)試配置的描述性元數(shù)據(jù)，包括傳感器和硬件采集設(shè)置。測(cè)試部門(mén)可以使用NI客戶(hù)端和服務(wù)器端數(shù)據(jù)管理軟件進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)并整合整個(gè)測(cè)試組織的資料，以便查找、分析和報(bào)告大量數(shù)據(jù)。

汽車(chē)行業(yè)的創(chuàng)新并沒(méi)有放緩的跡象。 NI一直是全球OEM和供應(yīng)商值得信賴(lài)的合作伙伴，提供靈活且面向未來(lái)的測(cè)試系統(tǒng)，具有最廣泛的I/O、系統(tǒng)級(jí)同步以及龐大的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)。 FlexLogger是可互操作的工作流程的一部分，旨在服務(wù)整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，以幫助汽車(chē)測(cè)試部門(mén)降低成本，縮短部署時(shí)間并最大限度地提高測(cè)試覆蓋率。