Calibrating ECUs – Trends and Effects on Development Methods and Tools

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세창 고
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오늘날자동차시장에서 ECU(Electronic Control Unit) 테스트는주요이슈로떠오르고있다. 고객사의요구사항이증가함에따라 ECU 의기능은복잡해지고, 차량의옵션및지역별요구사항의차이는 ECU 의배리언트를증가시킨다. 요구사항의복잡성및 ECU 배리언트의증가는테스트알고리즘및시스템에직접적인영향을미치게된다.

1 오늘날자동차시장에서 ECU(Electronic Control Unit) 테스트는주요이슈로떠오르고있다. 고객사의요구사항이증가함에따라 ECU 의기능은복잡해지고, 차량의옵션및지역별요구사항의차이는 ECU 의배리언트를증가시킨다. 요구사항의복잡성및 ECU 배리언트의증가는테스트알고리즘및시스템에직접적인영향을미치게된다. 복잡한 ECU 테스트를수행하기위해서는테스트자동화를통해테스트시발생할수있는휴먼에러의감소와리소스최소화가필요하다. 테스트자동화는테스트방법과범위에따라매우복잡한과정이될수있으며, 테스트자동화를위한주요고려사항은테스트케이스생성방법의편리성과하드웨어의유연성이다. 벡터에서는 ECU 테스트의복잡성및하드웨어의유연성을해결하고자새롭고다양한테스트솔루션을연구하였으며, 그결과테스트케이스를손쉽게생성할수있는 TAE(Test Automation Editor) 와 ECU 의 I/O 테스트환경을유연하게구축하기위한하드웨어 VT System 을제공한다. 본문에서는 TAE 와 VT System 을도입해 ECU 테스트에최적화된 HIL 시스템을개발한동아전기부품의사례로벡터의 ECU 테스트용 HIL 시스템솔루션을소개한다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 1/13

동아전기부품의연구분야및개발 ECU 동아전기부품은공조기기 Control 을주력으로 AVN 과기타자동차부품을생산하는업체로 40 년간자동차부품개발에앞장서왔다. 공조기기 Control 은에어컨의두뇌로서 AUTOMATIC 제어기능을통해최소한의조작으로사용자가쾌적한환경에운전할수있도록자동차공조기기를제어하는장치이다.

2 동아전기부품의연구분야및개발 ECU 동아전기부품은공조기기 Control 을주력으로 AVN 과기타자동차부품을생산하는업체로 40 년간자동차부품개발에앞장서왔다. 공조기기 Control 은에어컨의두뇌로서 AUTOMATIC 제어기능을통해최소한의조작으로사용자가쾌적한환경에운전할수있도록자동차공조기기를제어하는장치이다. 동아전기부품은동탄에있는중앙연구소를기반으로기구설계, 하드웨어, 소프트웨어, 소프트웨어검증등의통합연구를통해공조기기기술연구에매진하고있다. [ 그림 1: 동아전기부품의 HVAC Control Head] HIL 테스트벤치 (Test Bench) - VT System 벡터의 VT System 은차량테스트에필요한기능을반영하여, 테스트의범주를극대화하고, PXI 형태의 VT 모듈은하드웨어의유연성을제공하며 HIL 장비구축에도용이하다. 기존의테스트환경구축은실제타 ECU 와배터리, 센서, 액추에이터를해당 ECU 에직접연결하여구축하거나차량에연결하여테스트를진행하였다. 이러한방식은전원공급에어려움이있으며시간적으로나비용면에서비효율적이다. VT System 은이러한측면을고려하여다양하고자동화된테스트시뮬레이션환경을만들어주는 솔루션이다. VT System 은 ECU 가필요로하는전압, 저항, 전류, 부하등의자극 (stimulation) 을 생성하며, 출력에대한모니터링도가능하다. 특히실시간모니터링을통해오류상황과같은특정 ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 2/13

환경을재현가능해문제점도출이용이하다. 예를들어, BCM(Body Control Module) 에서램프 ON/OFF 제어를위해입력을디지털입력으로, 출력은실제부하 ON/OFF 를컨트롤해야한다면, 해당 BCM 은실제디지털입력을주기위한 ECU 와램프를제어하는릴레이, 부하를가져야한다.

3 환경을재현가능해문제점도출이용이하다. 예를들어, BCM(Body Control Module) 에서램프 ON/OFF 제어를위해입력을디지털입력으로, 출력은실제부하 ON/OFF 를컨트롤해야한다면, 해당 BCM 은실제디지털입력을주기위한 ECU 와램프를제어하는릴레이, 부하를가져야한다. 하지만 VT System 을이용하면 BCM 전원입력, 디지털입력, 릴레이제어, 부하등의자극과 ECU 출력및피드백신호에관한확인이가능하며, 실제센서나액추에이터가 ECU 에연결된것처럼개발환경을조성할수있다. 또한, 테스트결과를자동으로리포트에기록함으로써오류상황에대한추적성을향상시킨다. [ 그림 2: VT System 을이용한시뮬레이션환경 ] 테스트케이스설계 테스트케이스설계를위해서는다음과같은조건이고려돼야한다. > 사양은테스트케이스생성을위한기준을나타내므로완성도높은사양이필요하다. > 사양변경시테스트케이스또한변경작업이용이해야한다. > 테스트케이스변경시제 3 자수정이가능하도록유지보수가쉬워야한다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 3/13

4 이러한요구사항에맞춰벡터에서는 Test Automation Editor 와 vteststudio 라는 2 가지테스트 케이스생성툴을제공한다. Test Automation Editor 사양서로부터도출한테스트사양을간단히테스트케이스로만들수있는툴이다. 요구사항들을항목별로구분하여정형화된테스트스텝을작성하고각각의테스트스텝들이모여하나의테스트케이스를완성한다. 테스트케이스의특성에따라테스트케이스들은공통그룹으로구조화될수있고, 테스트의최상위레벨인테스트모듈을거쳐하나의패키지로작성된다. 테스트케이스작성은 Flow Table 방식으로하나의테스트스텝안에테스트패턴들을이용하여입력자극, 대기시간, 출력검사방식의직관적설계가가능하다. 툴에서제공되는 Set, State check, Wait 등과같은테스트패턴들을이용하여테스트케이스를완성할수있으며, 프로그램에대한지식없이도테스트케이스를작성할수있는기능을제공한다. 또한, 사용자라이브러리를통해기존의작업산출물을드래그앤드롭방식으로여러테스트케이스들을재활용할수있다. 완성된테스트케이스들은 CANoe 를통해테스트할수있으며, 디버깅및결과판정을실시간으로모니터링할수있다. 동아전기부품프로젝트에서는 TAE 가테스트케이스생성툴로사용되었다. vteststudio 테스트케이스작성을위한통합솔루션툴로직관적인인터페이스를제공한다. Table Editor, Diagram Editor, CAPL Editor, C# Editor 총 4 개의테스트케이스생성기법을제공하며, 사용자기호에따라테스트케이스에디터를선택적으로활용할수있다. Test Automation Editor 와마찬가지로스텝바이스텝 (Step by Step) 형태의테스트시퀀스작성이가능할뿐만아니라, 다이어그램형태로테스트케이스작성이가능하여테스트흐름을파악하기쉽고, 이식성, 확장성, 재구성측면에서장점이있다. 테스트자동화프로젝트 동아전기부품에서는 FATC 공조 ECU 테스트수행시, CANoe 와 VT System 을이용하여자동화된 테스트를수행했다. ECU 개발초기단계부터기능구현과동시에테스트케이스를작성하여, 개발 ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 4/13

5 시작단계에서나타날수있는문제점을조기수정했다. 또한, 테스트결과를토대로이전에발생했던문제점들을자동으로반복테스트해문제점재발을미리방지할수있었으며, 결과적으로요구사항에기반을둔적합한테스트케이스선정과축적된데이터베이스를토대로제품의신뢰성을향상시킬수있었다. 동아전기부품는 16 개의테스트케이스 ( 그룹 ) 를도출하여 Test Automation Editor 를통해테스트케이스를작성했다. 테스트환경구축 동아전기에서개발한 ECU 는 5 개의액추에이터, 4 개의센서, 32 개의스위치입력및 LED 출력을 가진다. 이액추에이터와센서를동작하기위해 2 개의 VT1004, 2 개의 VT2004, 2 개의 VT2516 과 1 개의 VT7001 모듈이장착되었다. 간략히이들모듈은다음과같은특징을가진다. > VT1004: 아날로그측정모듈로서전압측정, 전자부하, 릴레이를이용한에러유발 (Fault injection) 등의기능제공 > VT2004: 센서제어모듈로서전압, 저항, 전류, PWM 출력등의기능제공 > VT2516: 디지털모듈로서디지털 In/Out 제어및릴레이를이용한에러유발 (Fault injection) 등의기능제공 > VT7001: 전원공급모듈로서 ECU 의전원제어, 소비전류측정등의기능제공 해당 ECU 테스트는기능동작테스트에초점을맞추었으며센서값입력, 액추에이터동작및스위치 제어등의기능을 VT System 을이용해구현했다. ECU 의전원공급은 VT7001 모듈과 VT2004 모듈을이용하여배터리전원과 Ignition1, Ignition2 의전원을공급하였다. FATC 메인패널에는사용자제어를위한다양한스위치들과 LED 및온도제어를위한휠스위치 등이있으며, 스위치값입력과 LED 출력확인은 VT2516 을이용해구성했다. 이는스위치제어및 결과값확인을테스트수행시자동으로제어할수있도록지원한다. FATC 는많은조건을고려하여 ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 5/13

쾌적한온도조건을제공하는것이중요하며, 다양한센서값들을고려해야한다. 이를위해 VT2004 모듈을이용했으며, 실제센서모듈의기능을 VT2004 로제공했다. 마지막으로액추에이터동작에대한피드백및출력값은 VT1004 를이용하여측정하고결과값을 테스트시퀀스상으로출력하도록구성했다.

6 쾌적한온도조건을제공하는것이중요하며, 다양한센서값들을고려해야한다. 이를위해 VT2004 모듈을이용했으며, 실제센서모듈의기능을 VT2004 로제공했다. 마지막으로액추에이터동작에대한피드백및출력값은 VT1004 를이용하여측정하고결과값을 테스트시퀀스상으로출력하도록구성했다. 해당액추에이터에대한출력값은 CANoe 의 system variable 에할당해패널에표시함으로써, 테스트엔지니어는출력값을실시간으로확인할수있다. [ 그림 3: VT System 과동아전기부품의 ECU 를장착한 HIL 테스트벤치 ] 테스트모듈설계컨셉 Test Automation Editor 테이블형태의테스트케이스작성기법으로이툴을이용하여테스트시퀀스를구현했다. 개별적인테스트케이스의구조화및관리를담당한다. 또한, 시스템초기화및 Stimulation 에반복적으로사용되는기능들을 Test Automation Editor 의 Template 으로사용자함수를만들어재사용했다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 6/13

CAPL(CAN Access Programming Language) C 언어기반의스크립트언어로서테스트결과측정 및판단관련라이브러리를 CAPL 을이용하여구현했다. CAPL 에서만든사용자함수는메인 시퀀스인 Test Automation Editor 툴에서호출되어사용된다. 테스트파라미터의경우파라미터의목적에따라아래의 3 가지방법으로정의했다.

7 CAPL(CAN Access Programming Language) C 언어기반의스크립트언어로서테스트결과측정 및판단관련라이브러리를 CAPL 을이용하여구현했다. CAPL 에서만든사용자함수는메인 시퀀스인 Test Automation Editor 툴에서호출되어사용된다. 테스트파라미터의경우파라미터의목적에따라아래의 3 가지방법으로정의했다. > CANdb Editor: Environment Variable 을이용하여, 테스트에사용되는 General 파라미터를정의했다. 또한, 테스트결과측정에활용할 Expected 파라미터를선언하였다. Expected 파라미터는테스트결과판단시 CAPL 라이브러리에서값을호출하는식으로사용되며, 이는사용자가향후유지관리시테스트소스가아닌 CANdb Editor 의파라미터변경만으로유지관리를할수있는요소가된다. [ 그림 4: CANdb 기반파라미터 ] > System Variable: ECU 의 IO 제어를위한변수선언을 System Variable 로선언했다. ECU IO 제어에사용되는변수는 Stimulation 을위한변수와 Check 를위한변수로구분되며, 사용자가인식하기쉬운이름으로정의했다. 또한, VT module 이 CANoe 에연결시제어하기위한변수가자동으로생성되는데, 자동생성된변수와사용자가정의한변수를 Mapping 기법으로연동하였다. 즉, 사용자는테스트케이스작성시이해하기쉬운사용자정의의변수를이용해테스트케이스를개발했다. 실동작에대한부분은 CANoe 에서자동생성된변수가 VT System 을제어하도록구분했다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 7/13

테스트케이스의값입력시직접값을대입하는것이아닌변수치환을통해테스트케이스를완성한다. 또한, 테스트파라미터는테스트결과확인시입력파라미터로사용했다.

8 [ 그림 5: 매핑솔루션 ] > Test Automation Editor: Test Automation Editor 에서는테스트모듈에대한변수생성이가능하다. 따라서해당테스트 ECU 에사용될파라미터중센서 stimulation 에사용될파라미터와테스트파라미터를 Test Automation Editor 를통해정의하였다. 테스트케이스의값입력시직접값을대입하는것이아닌변수치환을통해테스트케이스를완성한다. 또한, 테스트파라미터는테스트결과확인시입력파라미터로사용했다. [ 그림 6: Test Automation Editor 기반파라미터 ] 테스트패키지 테스트에사용되는모든파일테스트시퀀스 ( 예 : XML), 사용자함수 ( 예 : CAPL), 파라미터파일, CANoe configuration, Database 등은하나의프로젝트폴더로구성되며, 이프로젝트폴더의 결과물을테스트패키지라는이름으로사용했다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 8/13

테스트패키지는 CANoe 툴을이용하여테스트자동화를수행할수있다. CANoe Test Setup 윈도우에테스트에필요한모든테스트모듈을구조화하여정의했으며, 각각의테스트수행시에는 테스트모듈을통해테스트수행에대한진행상태및결과를실시간으로확인할수있다.

9 테스트패키지는 CANoe 툴을이용하여테스트자동화를수행할수있다. CANoe Test Setup 윈도우에테스트에필요한모든테스트모듈을구조화하여정의했으며, 각각의테스트수행시에는 테스트모듈을통해테스트수행에대한진행상태및결과를실시간으로확인할수있다. 또한, Real ECU 의동작외에도 Real ECU 의동작에대한부분을 CANoe 의 Panel 을통해 구현함으로써테스트수행시, 동작상태에대한부분을손쉽게확인할수있다. [ 그림 7: CANoe 로이식한 FATC 패널시뮬레이션 ] 테스트수행및보고서분석 동아전기부품에서선정한총 16 개의테스트그룹, 182 개의테스트케이스를갖는테스트시퀀스를만들어테스트를진행했다. ECU 의전원및 IO 제어부터 CAN 통신데이터의처리, 테스트시퀀스의동작등테스트수행에필요한일련의절차를사용자의조작없이 100% 자동화처리했다. 이는테스트수행에필요한인력및시간을단축할수있는중요한솔루션이다. 이처럼많은양의테스트케이스를처리하기위해서는반드시테스트자동화솔루션이필요하다. 개발초기단계부터양산단계까지보다넓은범위를테스트할수있으며, 이로인해에러율을최소화시킬수있다. 구분소요시간비고 기존수동테스트 16 시간 신규자동테스트 4 시간 4 배의테스트시간단축효과 [ 그림 8: FATC 수동테스트시간과 VT System 을이용한테스트자동화작업비교 ] ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 9/13

프로젝트향후계획 동아전기부품에서는테스트시스템구축의일환으로 Rack 시스템을개발해테스트환경을구축하였다. 이는테스트를전문적으로수행할수있는기반사항이되었으며, 테스트가필요할시 ECU 와커넥션만을변경하여, 반복수행테스트및기능테스트를쉽게진행할수있는시스템을준비하였다.

10 프로젝트향후계획 동아전기부품에서는테스트시스템구축의일환으로 Rack 시스템을개발해테스트환경을구축하였다. 이는테스트를전문적으로수행할수있는기반사항이되었으며, 테스트가필요할시 ECU 와커넥션만을변경하여, 반복수행테스트및기능테스트를쉽게진행할수있는시스템을준비하였다. 또한, 테스트시스템을리모트로제어하여, 사용자가테스트시스템이있는랩실이아닌외부데스크에서접속해테스트를진행함으로써테스트의효율성을향상시켰다. [ 그림 9: 동아전기부품에서개발한 Rack System] 동아전기부품에서는기존에개발된테스트프로젝트의개선작업으로테이블형태의테스트구조를다이어그램형태의테스트구조로변환하는작업을고려하고있다. 이를위해 vteststudio 툴의활용을계획하고있으며, 프로젝트개선작업의가장큰이슈는독립성과재활용이가능한파라미터의관리와배리언트에따라테스트케이스의설계변경을최소화할수있는부분에초점을맞추고있다. 또한, 테스트케이스설계자의변경이발생하더라도기존개발자의의도를쉽게파악하여테스트케이스설계의연계성을중요한요소로보고있다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 10/13

11 결론 개발자는 ECU 초기개발단계시작부터테스트환경을어떻게구성할지를고려해야한다. 테스트케이스개발측면에서는접근성과유지관리가용이한테스트케이스생성을위한툴이필요하며, TAE 는이러한요구사항을충족할수있는테스트케이스생성용툴이다. 테스트환경개발측면에서는일반적인프로토콜부터디지털 / 아날로그입출력까지다양한역할을수행할수있는솔루션을갖춰야한다. 특히버스시스템이늘어나고시스템의요구사항이대폭증가함에따라 범용적 하드웨어인터페이스솔루션이점차중요시되고있다. VT System 은고객사의요구사항에맞춰대부분의시뮬레이션환경구축및테스트케이스를구현할수있으며, 쉽게사용자가접근할수있도록접근성도용이하다. 향후수많은업체들이기존의수동테스트를자동화시스템으로변화하는부분에초점을둘것이며, TAE 와 VT System 은이러한추세에발맞춰테스트범위를확대하고테스트환경개발비용및시간을단축시켜줄것이다. 개정 : 2016 년 3 월 링크 : 벡터홈페이지 : 동아전기홈페이지 : CANoe 제품페이지 : vteststudio 제품페이지 : VT System 제품페이지 : ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 11/13

저자 : 이정훈 (Lee, Jung-hoon) 동아전기부품의 FATC/MTC

12 저자 : 이정훈 (Lee, Jung-hoon) 동아전기부품의 FATC/MTC 모듈개발소프트웨어엔지니어다. 유기훈 (Yu, Gi-hoon) 동아전기부품의 FATC/MTC 모듈테스트엔지니어다. 이문주 (Lee, Moonjoo) Vector Korea IT 의테스트툴엔지니어링및툴응용고객프로젝트담당자다. 김용희 (Kim, Yong-hee) Vector Korea IT 의진단툴엔지니어링및툴응용고객프로젝트담당자다. ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 12/13

13 본보도자료배포시최종인쇄물을당사에보내주시면감사하겠습니다. 배포와관련하여문의사항이있으시면언제든지연락해주시기바랍니다. 벡터코리아편집자연락처 : 마케팅팀김용성서울특별시용산구한남대로 11 길 12 고뫄스빌딩 5 층 Tel Ext.5009, Fax Yongseong.Kim@vector.com ECU 테스트 FATC 테스트를위한 HIL 시스템개발 13/13

K-Line: 클래식 프로토콜을 위한 유연한 솔루션

K-Line: 클래식 프로토콜을 위한 유연한 솔루션 K-Line: 클래식프로토콜을위한유연한솔루션 정밀모니터링부터일반적인바이트제어프로토콜을위한데이터조작까지 K-Line 진단프로토콜은과거다양한차량의진단작업을위한표준이자오래전부터사용해온인터페이스로최신하드웨어및소프트웨어진단, 개발및정비업무등을위해여전히널리사용되고있다. K-Line 이오랫동안사용되고있는이유는 K-Line 이 ECU 와의단순통신에서부터, 바이트레벨의 K-Line