コストと時間の大幅な節約：自動車ECUテストの効率化を加速

 

ピカリングインターフェースは、自動車業界のお客様が複数のECUテスト用ATEシステムで数万ドルのコスト削減を実現できるよう支援しています。

 

自動車業界では、機能テストは製品開発において不可欠であり、量産時の品質を保証するための手法でもあります。しかし、テストにはコストがかかるため、テストの綿密さや収集したデータの価値を損なうことなく、できるだけコストを抑える必要があります。したがって、完成車メーカー（OEM）は自動テスト装置（ATE）を設計または調達する際には適切に判断し、精度を確保したまま必要なテストを可能な限り迅速に実行できるようにすることが重要です。実際、ATEのコストは非反復エンジニアリング（NRE）費用であるため、極めて重要です。

しかし、より効率的でコスト効果の高いソリューションが提示された場合、OEMはその代替案の採用に備えておくことも同様に重要です。それによって時間とコストを大幅に節約できる可能性があるからです。

ピカリングインターフェースの顧客の1社が、まさにこの代替案を採用したばかりで、数万ユーロの節約とテスト速度の大幅な向上という成果を上げました。

 

課題

当該の顧客は、製造中である電子制御ユニット（ECU）の256個のアナログ出力の電圧を自動的に測定するという要件がありました。また、各出力が高い（約16V）場合は電圧が指定されたしきい値を超えていること、低い（約0V）場合は電圧が別のしきい値を下回っていることを判定する必要もありました。さらに、同社は3台のECUを同時にテストできるようにしたいという要望があり、そのためには自動テスト装置（ATE）に少なくとも768個の測定チャネルが必要でした。また、このテストシステムは、同社内で使用されているVector Informatik GmbH製のCANoe ECU開発・テスト用ソフトウェア・ツールと連携する必要もありました。 Vector Informatik GmbH.

このOEMは当初、既存のシングルECUテストシステムの複製を提案していました。これは既存のサプライヤによるもので、イーサネット制御の2Uシャーシに収納された4枚の相互接続された72チャネル・マルチプレクサ・カードと一体型DMMが使用されていました。256個のECU出力は1つずつDMMに切り替えられ、電圧が測定され、その結果がローカルネットワーク経由でカスタムS/Wドライバを介してCANoeを実行しているPCに送信されます。そこで、測定値が所要の上限／下限電圧しきい値と比較され、ECUの合格・不合格が記録されます。U.

図2 - 顧客の新しい戦略は、3つのECUを同時にテストすることだったため、最終的なATEでは元の4枚のマルチプレクサカードを3倍にする必要があるだろう。

生産量が増加するにつれ、同一のテストシステムが複数必要になります。このような要件により、顧客はより小型で低コスト、そしてテスト時間が短縮できるソリューションを探ることになりました。

ピカリングのアプローチ

まず私たちは顧客と面談し、より効果的な代替のテスト原理の構築を検討しました。そこで2つの改善点が明らかになりました：

• 元々のテストシステムは、各ECU出力のシリアル切り替え／測定／計算処理により比較的時間がかかっていましたが、3台構成のECUテストであれば3倍の時間がかかることは必至です。

 

• また、3台構成のテスターに必要な768チャネルを処理するには、相互接続された12枚のマルチプレクサ・カードが必要なため、システムはかなり大型になりコストも高くなります。しかし、各2U シャーシは6枚のカードしか収容できないので、テストシステムごとに2台のシャーシが必要でした。

 

そこで、ピカリングの 「40-412-111」32チャネル・デジタルI/Oモジュール （図3参照）を潜在的なソリューションとして提案しました。このモジュールは、32個の入力チャネルのステータスを、入力レベルと2つのしきい値電圧を比較することにより、PXIインターフェースを介して読み取ることができます。これらのしきい値は0.3Vから50Vの範囲で設定することができ、分解能は12.5mVになります。これにより、入力がシステムの制限に対してテストされ、低または高のロジックレベルを定義することができます。

また、このモジュールは32セットのコンパレータを使用したパラレル取得機能も備えており、32個の入力状態をすべて同期的にキャプチャし、1回の操作で読み取るため、テスト時間が大幅に短縮されます。さらに、このモジュールはピカリングのLXIモジュールで使用することができ、小型のフォーマットと既存のソリューションと同様のシンプルなイーサネット制御を提供します。

図3 - 「40-412-111」 は、デュアル・プログラマブル入力しきい値とパラレル入力取得機能を備えたPXI 32チャネル・デジタルI/Oモジュールです。

この顧客は、より小型で高速、かつ低コストのソリューションが実現可能なこのアプローチに非常に興味を示しました。しかし、各モジュールに32個の出力チャネルを必要としない顧客のアプリケーションには、このモジュールは理想的に適合しているわけではありませんでした。

ピカリングでは以前から、他のデジタル入出力構成を持つDIOモジュールのラインアップ拡張を計画していたので、これを絶好の機会と捉え、高密度デジタル入力モジュールの製造を決定しました。

このOEMには暫定的に4台の「40-412-111」モジュール（1台のECUをテストするのに十分な128チャネルを提供）、LXIシャーシ、カスタムケーブルが貸与されました。また、既存のフレームワークで動作できるようにCANoeドライバも提供されました。

こうして、OEMはデモのATEを構築し、この代替ソリューションの実現可能性を証明することができました。そして、予想通り、DIOモジュールの直流電圧しきい値テスト機能により、テストは以前よりも大幅に高速化されました。

 

ソリューション

一方で、ピカリングのエンジニアリング・チームは、128個の入力チャネルを備えた「40/42-414」 PXI/PXIe高密度デジタル入力モジュール ・ファミリを開発しました（図4参照）。32チャネルのデジタルI/Oカードと同様に、2つの入力しきい値をプログラムできますが、選択したバリエーションによっては、最大300Vまで対応可能になりました。さらに、「40-412」モジュールのしきい値はすべての入力チャネルに適用されるのに対し、この新しいモジュールは、8チャネルのバンクごとにしきい値を設定することができます。

図4 – 新しい 「40-414（PXI）」と「42-414（PXIe）」 ファミリは、入力電圧範囲を50V、100V、200V、300Vから選択できる、128チャネルまでのバリエーションを持つデジタル入力モジュールです。デュアル・プログラマブル入力しきい値電圧により、入力ラインのステータスを容易に判定し、入力の低／高／不定を迅速に確定することができます。

この新しい128チャネルのモジュールを使用した最終的なテストシステム構成は、図5をご覧ください。

新しいモジュールが利用可能になると顧客は直ちに、3台構成ATEの7台分に相当する42台のモジュールと、ECUとDIOモジュールを相互接続するためのシステムあたり6本のカスタムケーブルを注文しました。各システムのモジュールは、ピカリングのラックマウント型「60-106」1U 6スロットLXIシャーシ（図6参照）に収容され、非常にスペース効率の高いソリューションを提供しました。

最終的な供給製品：

• LXI／USB 4スロット・シャーシ「60-105」– 6台
• LXI／USB 6スロット・シャーシ「60-106」– 3台
• 128チャネル・デジタル入力モジュール – 42台

概要

ピカリングのソリューションは、従来のオプションに比べて非常に大きな利点をもたらします。テスト時に複数のマルチプレクサが不要になるため、コスト削減につながります。さらに、高密度モジュールを使用することにより、必要なモジュール数が減り、シャーシの小型化、低価格化が可能になり、大規模なケーブル配線の必要性を最小限に抑えることができるため、さらにコストを削減することができます。そして、ピカリングの標準CANoeドライバにより、このOEMは新しいテストソリューション用にカスタム・ドライバを開発する必要がなくなりました。このような改善により、最終的にこのOEMは数万ユーロを節約できたと推定されます。

従来の各チャネルごとのシリアル切り替え、測定（DMMの整定時間を含む）、リモートPCによる計算処理を、ピカリングのDIOモジュールでの直接的なパラレルしきい値比較に置き換えることで、テスト時間が10分の1に短縮されました。このような高スループットがなければ、OEMが元のソリューションを使い続けて拡張していたとしても、追加のATEが必要になっていたでしょう。ここでもコスト削減が実現しました。

 

システムインテグレーションサービス

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