人人均可利用飛速發展的技術

　　作者：Anjelica Warren，NI汽車產品市場經理

　　隨著汽車變得更加智能，現代汽車正在經歷一場巨大的變革。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，不僅能夠存儲能量，還能通過再生制動等技術恢復能量。但強大的力量也伴隨著巨大的責任。這一責任直接置于汽車測試部門的肩上，他們必須開發測試功能來確保這些系統的質量、可靠性和安全性。本文將探討這些趨勢所帶來的汽車挑戰，以及測試工具如何不斷發展才能跟上創新的步伐。

　　加強所有汽車的安全性和機動性

　　每年全球交通事故造成超過125萬人死亡，數百萬人受傷1。隨著汽車朝著自動駕駛方向發展，駕駛員通過先進的駕駛輔助系統（ADAS）獲得了更高的安全性。為減少交通事故死亡率和改善機動性所做的努力將產生巨大的潛在影響，但不幸的是，今天進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，必須進行更嚴格的測試，提供可信賴且可溯源的結果，以驗證多個子系統和軟件算法是否正常運行。

　　自動駕駛汽車將產生前所未有的大量數據（系統必須模擬行駛1.4億公里，以證明它們與人類駕駛員一樣安全），但采集數據并不是主要挑戰。這些安全系統的重要性要求對細節極度關注，以及能夠通過數據分析測試期間出現故障的確切原因。在測試過程的任何步驟中，不善的數據管理都會導致產品開發出現問題或得出錯誤的結論。為了快速獲得所需的信息、保持可追溯性并基于數據做出決策，工程師必須能夠對車輛測試產生的數TB數據進行搜索、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憂要求汽車制造商遵守更嚴格的燃油效率法規，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量的內燃機汽車，甚至禁止出售內燃機汽車。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計更智能的動力總成系統，以符合嚴格的燃油效率法規。

　　在重新設計智能動力總成系統方面，混合動力和全電動汽車處于領先地位。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，大大增加了測試的復雜性。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計的規格內安全地工作而不影響其他子系統。為了滿足受到行業競爭和政府法規推動而日益緊迫的上市時間要求，以及應對日益增加的測試復雜性，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來測試機械和電力電子元件。

　　電動汽車的增長也震動了汽車供應鏈。 OEM采購經理正在尋找可以提供更多電動汽車零件的供應商。 LG是汽車供應鏈的新成員，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。雖然機械部件仍然很重要，但它們可以快速商品化，傳統的一級供應商正在進行創新以保持差異化。由于他們采用新技術來開發專業化產品，因此測試部門也試圖讓相同人員操作相同的設備來滿足新的測試要求。測試經理可以使用針對特定應用的工具來完善現有測試配置，提高效率，這些工具可以動態地進行重新配置，使更多用戶能夠獲取關于特定測試的重要信息。

　　汽車是新型智能手機嗎？

　　汽車早就不再是從A點到達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的發展類似。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的創新來獲得競爭優勢，并滿足客戶對新功能不斷增長的需求。主動安全系統正在利用雷達、攝像機和激光雷達等航空航天/國防工業的技術，并結合傳感器融合方法，使汽車能夠更全面地了解周邊的環境。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，汽車和消費電子產品之間的界限已然變得模糊不清。

　　圖2.現代車輛結合了航空航天、能源和移動設備等其他行業的技術，大大增加了測試的復雜性。

　　這些技術不斷發展，進一步增加了汽車開發過程的復雜性。例如，目前有兩種針對V2X的競爭標準--802.11p aka DSRC和LTE V2X。為了保持競爭力，汽車制造商必須準備好將兩種標準集成在一起，這意味著驗證測試必須能夠輕松修改為最新標準，而無需花費大量成本或對系統進行返工。此外，多個競爭標準并不是唯一的問題。各國政府正試圖確定管理自動駕駛汽車的最佳方法，許多法規仍在制定中。隨著新技術和標準的不斷出現，為了避免落后于快速創新的步伐，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重要。

　　現今狀況

　　這些趨勢使得汽車開發過程各個階段都面臨著新的挑戰，包括供應鏈。類似的主題一次又一次地出現，但表現方式卻各不相同。采用新設計且快速發展的組件和系統正在不斷增加系統復雜性。同時，不斷變化的法規要求越來越大量的測試，而且需要提供準確且可溯源的結果。不斷加快的創新速度往往令組織措手不及，無法對預算和測試方法進行及時調整;這迫使測試部門不得不想辦法少花錢多辦事。

　　測試經理面臨著多個方面的挑戰，不僅需要在不斷縮減的時間期限內構建日益復雜的混合測量測試系統，而且還需要管理爆炸式增長的采集數據。而且不只是汽車行業，這些挑戰也滲透到重型設備、航空航天、工業設備和院校科研等鄰近行業。為了克服這些挑戰，工程師需要特定應用專用的工具來優化測試工作流程，而且還需要擴展性來適應不同的需求。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據記錄工具，可幫助更多的工程師和技術人員構建準確、靈活的測試系統，以驗證新的和快速發展的技術 - 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確且記錄完整的數據，無需編程即可獲得關鍵信息。

　　自動駕駛汽車已經成為一個熱門話題，但即使看似簡單的部件（如前大燈或汽車座椅）也變成了日益復雜的機電系統，將ECU、傳感器、驅動器和通信結合到汽車的其余部分。為了滿足確保安全性所需的質量和可靠性，工程師必須了解這些系統中電氣和機械組件與工業I/O和通信機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，工程師只需進行簡單的培訓即可開始采集和記錄同步的混合測量數據。您可以快速集成模擬傳感器、數字脈沖頻率、CAN信號和計算通道，這些數據都記錄為通用TDMS文件格式，以便對其進行關聯和分析，從而準確分析整個系統的特性。這樣可以避免大量的數據后期處理，對不同來源的時間戳數據進行分類和分析，加快獲取信息的速度。

　　隨著測試量的增加，記錄的數據量也在飛速增長，在沒有有效的數據管理策略的情況下，找到特定的測試結果變得越來越具有挑戰性。不詳細的文檔說明是重復測試的主要原因，采集的數據中只有5％實際進行了分析。基于NI在數據管理方面的專業知識，FlexLogger可通過自動捕獲記錄完整的數據來幫助提高可追溯性，并提供有關測試配置的描述性元數據，包括傳感器和硬件采集設置。測試部門可以使用NI客戶端和服務器端數據管理軟件進一步優化數據訪問并整合整個測試組織的資料，以便查找、分析和報告大量數據。

　　汽車行業的創新并沒有放緩的跡象。 NI一直是全球OEM和供應商值得信賴的合作伙伴，提供靈活且面向未來的測試系統，具有最廣泛的I/O、系統級同步以及龐大的合作伙伴生態系統。 FlexLogger是可互操作的工作流程的一部分，旨在服務整個產品設計周期，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。