Switch Matrix와 TestStand를 이용한 자동차용 ECU 시험기 개발 - News

성명: 박상태
직책: 과장
소속: (주)신호시스템
사용한 NI 제품명: PXI-1042, PXI-5112, PXI-4070, PXI-8461/2, PXI-GPIB, PXI-6251, PXI-2532, TB-2641, TB-2642, PXI-PCI 8331

요약

당사가 진행한 자동차용 전자제어기 시험장치는 전자제어장치의 커넥터 및 모든 핀과 회로 기판상에 존재하는 테스트 포인트를 이용해 직접 신호를 인가하여, 각각에서 전압, 전류, DIO, PWM 전압, 주파수, Duty를 측정할 수 있도록 Switch Matrix, DMM, 스코프로 구성되어 있고, CAN 통신을 통해 시험 프로그램을 다운로드하고, CAN 신호 송수신이 가능하도록 CAN 인터페이스가 포함되어 있다.

모터 구동에 대한 기능이 포함된 전자제어기이기 때문에 높은 전류의 신호에 대한 시험이 필요하다. 이를 위해서 3대의 파워 서플라이를 GPIB 통신을 이용해서 직접 전압 전류를 제어/모니터링하였고, Switch Matrix 보드와 연동된 신호 스위칭 장치로 다양한 시험조건을 생성하였다. 메인 서버에 측정 데이터를 전송하여 관리할 수 있도록 TCP/IP 네트워크를 사용하였고, Barcode Reader 제어를 위해 시리얼 통신 장치도 포함하였다.

해당 전자제어기에 대한 신뢰성 시험을 위한 다양한 시험조건은 TestStand를 통해 구성하여, 시험기 운용의 편의성과 안정성을 고려하였다. TestStand를 시험기에 적용함에 따라, Sequential Model을 이용한 Test Sequence 관리가 가능해졌고, Switch Executive를 이용하여 MAX에서 손쉽게 Matrix Switch Board Channel Setting 및 Matrix Switch Control이 용이해졌다. 또한 시험 절차 작성의 중요한 부분인 테스트 타임 컨트롤 역시 TestStand의 대화식 Station Option 설정을 통해 쉽게 할 수 있었다.

부가적으로 LabVIEW를 이용해 TestStand Operating Interface를 구현하였고, LabVIEW와 TestStand를 이용하여 다양한 Format(HTML, XML, ASCII Text, ATML)의 보고서 작성이 가능하다.

개발 배경

자동차 부품의 전자화가 진행되면서 엔진, 트랜스미션 등의 동력 전달계통 뿐만 아니라 제동을 위한 ABS/TCS/ECS, 조향 장치를 위한 EPS, 현가장치를 위한 ESC등의 섀시 분야, 파워 윈도우, 전동식 사이드 미러, 와이퍼 등의 수많은 전장품으로 구성된 바디 분야까지 다양한 부분에서 전자제어기(Electronic Control Unit)의 사용량이 증대되고 있다. 자동차용 전자제어 장치는 그 특성상 높은 신뢰성을 요구하고 있는 부품이고 이에 따라 신뢰성을 확보하기 위한 품질 확보가 중요하다.

자동차의 전자제어 장치는 센서 신호 처리, 솔레노이드 밸브, 모터 등의 구동신호를 생성하는 역할을 한다. 이러한 전자제어 장치의 특성상 많은 전류를 사용하는 부분, 적은 전류만을 사용하는 부분, 디지털과 아날로그 신호를 사용하는 회로가 혼재되어 있어, 전자제어장치를 시험하기 위해서는 다양한 형태의 시험 신호가 필요하다. 또한 CAN 등의 통신을 통해 기존의 디지털/아날로그 입력을 대신하는 추세로, 해당 통신에 대한 인터페이스 및 프로토콜 등에 대한 시험 역시 중요한 부분 중의 하나이다.

이러한 모든 조건에 대한 시험을 수행할 수 있도록 하기 위해서는 고가의 전용 시험장비를 필요로 하는 경우가 허다하다. 일반적인 형태의 DAQ 시스템을 사용할 경우에도 필요한 신호 채널수가 너무 많아 비용 면에서 이점이 적다. 이러한 문제를 NI Switching Matrix와 DMM 등을 이용하여 해결할 수 있었다.

본론

1. 전압, 전류, 파형 측정 등 다양한 테스트가 가능한 장비를 작은 부피로 구성할 수 있다.
2. Test Sequence를 간단히 개발할 수 있다.
3. 많은 테스트 포인트를 선택적으로 측정 가능하도록 손쉽게 프로그램 할 수 있다.
4. 측정 장비의 안정성 및 신뢰성이 확보되어 있다.

하드웨어

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점

수 십 개의 측정 포인트에서 순차적으로 이루어지는 테스트에서 테스트 스펙 변경, 테스트항목의 추가, 삭제가 용이하여 테스트 프로그램 개발 시간을 단축할 수 있었으며, ECU 변경에 따른 프로그램 수정 및 스펙 변경 등의 유지 보수가 용이해졌다.