隨著汽車變得更加智能，現(xiàn)代汽車正在經(jīng)歷一場巨大的變革。電氣化、主動安全和V2X等趨勢將改變我們對交通運輸和生活方式。一開始的備用攝像頭和停車輔助等便利功能現(xiàn)在已演變成緊急制動等救生功能。汽車也正在成為它們自己的微電網(wǎng)，不僅能夠存儲能量，還能通過再生制動等技術(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)任直接置于汽車測試部門的肩上，他們必須開發(fā)測試功能來確保這些系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性和安全性。本文將探討這些趨勢所帶來的汽車挑戰(zhàn)，以及測試工具如何不斷發(fā)展才能跟上創(chuàng)新的步伐。
加強(qiáng)所有汽車的安全性和機(jī)動性
每年全球交通事故造成超過125萬人死亡，數(shù)百萬人受傷1。隨著汽車朝著自動駕駛方向發(fā)展，駕駛員通過先進(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)行上路測試的自動駕駛汽車卻增加了這一交通事故率。為確保這些汽車比人類駕駛員更安全，必須進(jìn)行更嚴(yán)格的測試，提供可信賴且可溯源的結(jié)果，以驗證多個子系統(tǒng)和軟件算法是否正常運行。
自動駕駛汽車將產(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)的重要性要求對細(xì)節(jié)極度關(guān)注，以及能夠通過數(shù)據(jù)分析測試期間出現(xiàn)故障的確切原因。在測試過程的任何步驟中，不善的數(shù)據(jù)管理都會導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)出現(xiàn)問題或得出錯誤的結(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)囕v測試產(chǎn)生的數(shù)TB數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索、處理并生成報告。
電氣化的角逐
全球超過五分之一的溫室氣體是由交通工具排放的2。對氣候變化日益增長的擔(dān)憂要求汽車制造商遵守更嚴(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，甚至禁止出售內(nèi)燃機(jī)汽車。例如，德國和英國分別確定了2030年和2040年之前禁止銷售新汽油和柴油車輛的最后期限。
圖1.汽車制造商正在競相設(shè)計更智能的動力總成系統(tǒng)，以符合嚴(yán)格的燃油效率法規(guī)。
在重新設(shè)計智能動力總成系統(tǒng)方面，混合動力和全電動汽車處于領(lǐng)先地位。汽車動力總成的電氣化提供更大動力、更低排放和更舒適的駕駛員體驗，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證。尤其是混合動力電動汽車集成了兩種不同的動力總成技術(shù)，大大增加了測試的復(fù)雜性。例如，電池組必須在各種情況下特性分析，因為電荷和放電特性在很大程度上取決于溫度，而且電池組必須在設(shè)計的規(guī)格內(nèi)安全地工作而不影響其他子系統(tǒng)。為了滿足受到行業(yè)競爭和政府法規(guī)推動而日益緊迫的上市時間要求，以及應(yīng)對日益增加的測試復(fù)雜性，汽車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試系統(tǒng)來測試機(jī)械和電力電子元件。
電動汽車的增長也震動了汽車供應(yīng)鏈。 OEM采購經(jīng)理正在尋找可以提供更多電動汽車零件的供應(yīng)商。 LG是汽車供應(yīng)鏈的新成員，為雪佛蘭沃爾特提供超過50％的零件，包括電池、幾乎整個動力總成、連接和信息娛樂模塊。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)來開發(fā)專業(yè)化產(chǎn)品，因此測試部門也試圖讓相同人員操作相同的設(shè)備來滿足新的測試要求。測試經(jīng)理可以使用針對特定應(yīng)用的工具來完善現(xiàn)有測試配置，提高效率，這些工具可以動態(tài)地進(jìn)行重新配置，使更多用戶能夠獲取關(guān)于特定測試的重要信息。
汽車是新型智能手機(jī)嗎？
汽車早就不再是從A點到達(dá)B點的一種交通方式。私家汽車購買和使用方式的演變過程與智能手機(jī)的發(fā)展類似。盡管燃油效率、性能和價格等實際因素仍然是重要的考量因素，信息娛樂、駕駛員輔助和連接（即汽車的軟件和體驗）正在越來越多地影響消費者的購買決定。汽車制造商正在利用其他行業(yè)的創(chuàng)新來獲得競爭優(yōu)勢，并滿足客戶對新功能不斷增長的需求。主動安全系統(tǒng)正在利用雷達(dá)、攝像機(jī)和激光雷達(dá)等航空航天/國防工業(yè)的技術(shù)，并結(jié)合傳感器融合方法，使汽車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和無線以及車載通信）的信息娛樂系統(tǒng)，汽車和消費電子產(chǎn)品之間的界限已然變得模糊不清。
圖2.現(xiàn)代車輛結(jié)合了航空航天、能源和移動設(shè)備等其他行業(yè)的技術(shù)，大大增加了測試的復(fù)雜性。
這些技術(shù)不斷發(fā)展，進(jìn)一步增加了汽車開發(fā)過程的復(fù)雜性。例如，目前有兩種針對V2X的競爭標(biāo)準(zhǔn)--802.11p aka DSRC和LTE V2X。為了保持競爭力，汽車制造商必須準(zhǔn)備好將兩種標(biāo)準(zhǔn)集成在一起，這意味著驗證測試必須能夠輕松修改為最新標(biāo)準(zhǔn)，而無需花費大量成本或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行返工。此外，多個競爭標(biāo)準(zhǔn)并不是唯一的問題。各國政府正試圖確定管理自動駕駛汽車的最佳方法，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和同步性的開放式測試平臺對于滿足未來的驗證測試需求至關(guān)重要。
現(xiàn)今狀況
這些趨勢使得汽車開發(fā)過程各個階段都面臨著新的挑戰(zhàn)，包括供應(yīng)鏈。類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，不斷變化的法規(guī)要求越來越大量的測試，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，無法對預(yù)算和測試方法進(jìn)行及時調(diào)整;這迫使測試部門不得不想辦法少花錢多辦事。
測試經(jīng)理面臨著多個方面的挑戰(zhàn)，不僅需要在不斷縮減的時間期限內(nèi)構(gòu)建日益復(fù)雜的混合測量測試系統(tǒng)，而且還需要管理爆炸式增長的采集數(shù)據(jù)。而且不只是汽車行業(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)用專用的工具來優(yōu)化測試工作流程，而且還需要擴(kuò)展性來適應(yīng)不同的需求。例如，NI軟件定義的開放式平臺可允許工程師選擇自己喜歡的工具并充分利用其專業(yè)知識，從而靈活地滿足不斷變化的需求。 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、靈活的測試系統(tǒng)，以驗證新的和快速發(fā)展的技術(shù) - 所有這些都無需編程。
圖3. FlexLogger可幫助汽車測試部門快速捕獲準(zhǔn)確且記錄完整的數(shù)據(jù)，無需編程即可獲得關(guān)鍵信息。
自動駕駛汽車已經(jīng)成為一個熱門話題，但即使看似簡單的部件（如前大燈或汽車座椅）也變成了日益復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，將ECU、傳感器、驅(qū)動器和通信結(jié)合到汽車的其余部分。為了滿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)制之間的相互依賴性。
FlexLogger提供了針對特定傳感器的工作流程，可簡化測試配置，工程師只需進(jìn)行簡單的培訓(xùn)即可開始采集和記錄同步的混合測量數(shù)據(jù)。您可以快速集成模擬傳感器、數(shù)字脈沖頻率、CAN信號和計算通道，這些數(shù)據(jù)都記錄為通用TDMS文件格式，以便對其進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，從而準(zhǔn)確分析整個系統(tǒng)的特性。這樣可以避免大量的數(shù)據(jù)后期處理，對不同來源的時間戳數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析，加快獲取信息的速度。
隨著測試量的增加，記錄的數(shù)據(jù)量也在飛速增長，在沒有有效的數(shù)據(jù)管理策略的情況下，找到特定的測試結(jié)果變得越來越具有挑戰(zhàn)性。不詳細(xì)的文檔說明是重復(fù)測試的主要原因，采集的數(shù)據(jù)中只有5％實際進(jìn)行了分析。基于NI在數(shù)據(jù)管理方面的專業(yè)知識，F(xiàn)lexLogger可通過自動捕獲記錄完整的數(shù)據(jù)來幫助提高可追溯性，并提供有關(guān)測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。測試部門可以使用NI客戶端和服務(wù)器端數(shù)據(jù)管理軟件進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問并整合整個測試組織的資料，以便查找、分析和報告大量數(shù)據(jù)。
汽車行業(yè)的創(chuàng)新并沒有放緩的跡象。 NI一直是全球OEM和供應(yīng)商值得信賴的合作伙伴，提供靈活且面向未來的測試系統(tǒng)，具有最廣泛的I/O、系統(tǒng)級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)整個產(chǎn)品設(shè)計周期，以幫助汽車測試部門降低成本，縮短部署時間并最大限度地提高測試覆蓋率。