Jaguar - 신속 프로토타이핑 및 코드 생성을 통한 개발 비용 절감 사례

새로운 제품 기능 테스트에 소요되는 비용을 절감하기 위해 Jaguar는 MATLAB 및 Simulink 제품을 사용하여 제어 소프트웨어를 만든 후 기존 차량의 범용 ECU에 배포했습니다. 그 결과, Jaguar는 더 많은 설계 옵션을 테스트하고 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있었습니다.

과제

범용 ECU를 기존 차량에 추가하여 새로운 제품 기능 테스트의 비용 절감

솔루션

MathWorks 툴을 사용하여 제어 소프트웨어를 만들고 범용 ECU 하드웨어에 배포

결과

  • 시간 및 비용 대폭 절감
  • 더 많은 설계 옵션 테스트 가능
  • 임베디드 제어 설계의 더 빠른 개발
차량 대시보드 위에서 촬영된 MPC-555 기반 전자 제어 모듈. 사진 제공: add2 Ltd.

점점 더 복잡해지는 신차의 수요를 충족하는 동시에 지속적인 비용 절감을 위해 Jaguar는 값비싼 프로토타입을 만드는 대신 기존 양산 차량으로 새로운 기능을 개발하고 테스트할 수 있습니다. 이 접근법에는 차량에 특수 목적 ECU(전자 제어 장치)를 추가하는 것이 포함됩니다.

영국 코벤트리에 위치한 Jaguar는 MathWorks 제품을 사용하여 제어 소프트웨어를 만들고 Freescale™ MPC555 마이크로컨트롤러 기반의 범용 ECU 하드웨어에 상용으로 배포했습니다. Jaguar는 영국 기업 add2 Limited의 MICROGen 제품을 하드웨어 플랫폼으로 선택했습니다.

이제 Jaguar는 연구실의 데스크탑에서 오프라인 모드로 새로운 기능을 개발한 후 차량에서 테스트해 볼 수 있습니다. 변속기, 운전자 엔터테인먼트, 차체 시스템 등 다양한 응용 분야를 지원할 수 있습니다. 새로운 기능을 실제 하드웨어에서 테스트함으로써 공급업체에 제공하는 사양의 품질을 향상할 수 있습니다.

과제

오늘날 대부분의 차량에는 CAN 및 J1850 등의 실시간 네트워크 표준을 통해 상호 연결된 여러 제어 장치가 포함되어 있습니다. 이러한 네트워크를 통해 전송되는 메시지는 ECU 간에 차량 데이터 및 제어 정보를 지속적으로 전달하기 위해 사용됩니다. Jaguar가 공급업체로부터 새 ECU를 받으면 ECU는 동일한 메시지 형식과 네트워크 프로토콜을 사용하는 다른 ECU가 있는 차량에 설치될 것으로 “예상”합니다. 그러나 새로운 ECU가 장착된 시스템을 기존 양산 차량에서 처음으로 개발을 시작하는 경우에는 호환되지 않는 메시지 형식과 프로토콜로 인해 문제가 발생할 수 있습니다. 이전에 Jaguar는 새로운 ECU와 양산 차량의 기존 네트워크 사이에서 “프로토콜 변환”을 수행하는 특수 목적 ECU를 위탁하는 방식으로 이 문제를 해결했습니다. 이 작업은 외부 코드 개발자에게 의뢰되었기 때문에 시간이 오래 걸리고 비용도 많이 발생했습니다. 소프트웨어를 작성하는 공급업체에 사양을 제공하고 코드를 보내야 했습니다. 차량에서 직접 디버그를 수행하여 코드의 문제를 파악할 수 있으므로 Jaguar는 구현하기 전에 여러 번의 반복적인 작업을 수행해야 했습니다.

Jaguar는 더 빠르고 비용 효율적인 접근법이 필요했습니다.

솔루션

솔루션을 찾는 과정에서 결과적으로 생성될 시스템을 프로토콜 변환뿐 아니라 새로운 제어 알고리즘이나 진단 기능을 구현하고 테스트하기 위한 신속 프로토타이핑 시스템으로도 사용할 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 이에 따라 프로젝트의 범위도 넓어졌습니다.

Jaguar는 범용 ECU인 MICROGen을 타겟팅하기 위해 Simulink®, Stateflow®, Simulink Coder™, Embedded Coder®를 기반으로 한 MathWorks의 전체 소프트웨어 환경을 선택했습니다. Jaguar는 이러한 MathWorks 제품을 사용하여 제어 알고리즘을 설계, 시뮬레이션, 테스트하고 MICROGen 하드웨어에 다운로드되는 사용자 지정 코드를 생성했습니다. 일반적인 프로젝트의 경우에는 제어 시스템을 Simulink와 Stateflow의 블록 다이어그램으로 구축했습니다. MPC555 마이크로컨트롤러에 통합된 PWM, 아날로그 입력, CAN과 같은 I/O에 액세스하기 위해 Jaguar는 Embedded Coder에 포함된 블록을 사용했습니다. add2 Ltd는 Freescale™ MPC555 칩 외부의 I/O 장치에 대한 액세스를 제공하는 추가 Simulink 블록을 개발했습니다.

이 방법으로 Jaguar가 개발한 제어 알고리즘은 CAN 또는 J1850 버스를 통해 수신되거나 센서 입력에서 직접 수신되는 신호를 처리할 수 있었습니다. 알고리즘 출력은 버스 메시지로 송신되거나 출력 기기를 직접 구동하기 위해 사용될 수 있습니다.

Simulink와 Stateflow 모델은 실행 가능한 사양이었기 때문에 개발 중에 알고리즘을 오프라인으로 시뮬레이션하고 테스트할 수 있었습니다. 알고리즘을 시뮬레이션에서 검증한 이후에는 전체 애플리케이션이 자동으로 생성되고 ECU 하드웨어에 다운로드됩니다.

코드를 생성한 후에 테스트 엔지니어는 CAN을 통해 타겟 ECU의 RAM 또는 플래시 메모리로 애플리케이션을 다운로드했습니다.

Jaguar는 알고리즘 모델의 사용자 지정, 문서화, 테스트, 검증을 수행한 후 MathWorks 환경 내에서 MICROGen용 코드를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, Jaguar의 ECU 하드웨어와 함께 Embedded Coder를 사용하면 일부 프로토타입 작업을 자체적으로 완료할 수 있어, 더 완벽하고 정확한 사양을 공급업체에 보내 실제 시스템을 개발할 수 있습니다. 현재 Jaguar는 범용 ECU 하드웨어와 함께 코드를 사용하여 범용 제어 전략 개발을 지원하고 있습니다. 예를 들어, EMS(엔진 관리 시스템)를 개발하는 동안 MICROGen에서 코드를 실행하여 차량 변속기 제어 장치를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 통해 엔진과 EMS를 다양한 드라이브 사이클을 통해 테스트할 수 있습니다. 사이클은 ECU 하드웨어를 사용하여 변속기 위치 정보를 EMS로 보내고 EMS는 특정 기어에 있는 것으로 “간주”하는 방식으로 시뮬레이션되었습니다. 선택된 기어는 테스트 엔지니어 또는 자동화된 테스트 절차에 의해 쉽게 제어되었습니다.

결과

  • 시간 및 비용 대폭 절감. MathWorks 툴을 사용하여 일반적인 개발 프로젝트를 몇 주나 단축할 수 있습니다. 범용 ECU가 없었다면 Jaguar는 새로운 전략을 테스트할 때마다 공급업체에 개발 단계의 특수 ECU와 소프트웨어 업데이트를 제공해 달라고 요청해야 했을 것입니다. 이제 Jaguar는 훨씬 더 많은 설계 반복을 테스트하고 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있습니다.

  • 더 많은 설계 옵션 테스트 가능. 검증 노력이 감소하고 비용 효율적인 범용 ECU 하드웨어의 사용이 증가함에 따라 여러 엔지니어링 차량 전반에서 프로토타입 제어 모듈을 동시에 시험하는 것이 가능하여 제안된 기능을 더 신속하게 평가할 수 있습니다.

  • 임베디드 제어 설계의 더 빠른 개발. MathWorks 제품을 사용하여 Jaguar는 혁신적인 새로운 차량 기능을 더 빠르고 효과적으로 테스트할 수 있습니다.

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