傳動(dòng)系統(tǒng)ECU單元的測(cè)試控制軟件已經(jīng)利用自動(dòng)化FIU單元，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試效率的提升（圖為博格華納分動(dòng)器）。

最新的故障插入測(cè)試可以讓工程師能夠在更短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行更多測(cè)試用例。
— By Keith Moore

在安全相關(guān)電子控制單元(ECU)測(cè)試中，軟件和硬件同樣重要。為了實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制、防止車輛側(cè)翻、確保動(dòng)力合理分配等重要功能，ECU單元的智能程度越來越高，因此相關(guān)測(cè)試也非常重要。德爾福(Delphi)、麥格納動(dòng)力系統(tǒng)(Magna Powertrain)和大陸(Continental)等一級(jí)供應(yīng)商在此方面均有共識(shí)。

四輪驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)車型采用的分動(dòng)器是一種機(jī)械/電子設(shè)備，可以監(jiān)控車輪打滑情況，并確保扭矩將傳輸至未打滑的車輪上。分動(dòng)器的ECU單元連接了傳感器、促動(dòng)器及車輛網(wǎng)絡(luò)接口等外圍設(shè)備。當(dāng)駕駛員換擋時(shí)，ECU單元將判斷本次換擋能否成功完成，而后在判斷完成后將結(jié)果發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)。

在運(yùn)行過程中，許多不同錯(cuò)誤均有可能發(fā)生，例如，電纜連接器可能無法正常打開、相鄰導(dǎo)體可能短路，或是高阻抗連接器可能發(fā)生短路。為了確保分動(dòng)器可以在故障條件下正常工作，廠商首先必須能夠模擬重現(xiàn)這些故障。

在某些情況下，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商可以開發(fā)一個(gè)測(cè)試夾具，允許工程師在測(cè)試中手動(dòng)制造故障。不過，這種手動(dòng)方式非常耗時(shí)耗力，而且工程師可以測(cè)試的故障數(shù)量也非常有限。此外，工程師本身也很容易出現(xiàn)人為操作錯(cuò)誤。

“隨著汽車ECU單元開始變得越來越復(fù)雜、越來越智能，我們的客戶一直要求我們更新故障插入場(chǎng)景，”英國(guó)模塊化信號(hào)切換與電子測(cè)試驗(yàn)證模擬供應(yīng)商Pickering Interface公司模擬產(chǎn)品經(jīng)理Paul Bovington指出，“很明顯，自動(dòng)化測(cè)試可以在更快時(shí)間內(nèi)完成更加深入的ECU測(cè)試。”


上圖展示了切換系統(tǒng)與HIL模擬器、ECU單元和分動(dòng)器之間的連接方式。

研發(fā)中的ECU單元通常會(huì)使用硬件在環(huán)(HIL)技術(shù)進(jìn)行模擬，也就是利用硬件模擬ECU單元可以控制的設(shè)備。激勵(lì)儀器可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的行為，通過連接由手動(dòng)或計(jì)算機(jī)控制，用于捕捉ECU的模擬和數(shù)據(jù)反饋，并在有需要時(shí)通常采用插線面板設(shè)備插入故障。

然而，這種解決方案存在多種固有缺陷，包括可重復(fù)性差、尺寸受限大、維護(hù)需求高、操作難度大、可能出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，以及耗時(shí)耗力等。

未來，HIL測(cè)試可能采用故障插入單元(FIU FaultInsertion Units (FIU))完成測(cè)試。該模塊可以引入腐蝕、短路、開路等各種電氣故障。Bovington表示，F(xiàn)IU單元測(cè)試的重復(fù)性更高、范圍更全面，也可以更早發(fā)現(xiàn)問題。

我們可以從實(shí)際場(chǎng)景出發(fā)回到分動(dòng)器ECU測(cè)試。分動(dòng)器和ECU單元之間插入了一個(gè)測(cè)試夾具，技術(shù)人員將通過手動(dòng)打開或關(guān)閉故障。這種測(cè)試途徑的速度很慢，因此測(cè)試案例數(shù)量相對(duì)有限，而且更容易引入人為操作錯(cuò)誤。

測(cè)試夾具也有自己的問題，比如工程師無法插入電阻故障，而且每次完成一個(gè)測(cè)試案例大約需要8分鐘。由于傳動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商需要進(jìn)行成千上萬次測(cè)試，很明顯他們必須找到新方法來縮短測(cè)試時(shí)間。


臺(tái)架測(cè)試的通用分線盒界面。

故障插入自動(dòng)化

經(jīng)過多種切換系統(tǒng)的評(píng)估，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商從Pickering購(gòu)入了一款PXI底盤。該底盤集成了多個(gè)40-191 FIU切換模塊，可以模擬短路和開路故障。40-191 FIU切換模塊采用固態(tài)開關(guān)，支持40A單通道設(shè)計(jì)。該模塊允許測(cè)試系統(tǒng)的各個(gè)通道均向UUT或開路發(fā)送信號(hào)。

故障插入總線允許任何兩條通道之間實(shí)現(xiàn)短路。此外，任意通道均可連接至外部信號(hào)，比如電源、點(diǎn)火或地線等，從而模擬故障條件。Pickering公司的一款可編程電阻器模塊(40-295)也可用于模擬電阻故障。

如果使用Pickering的設(shè)備，在注入開路故障時(shí)，工程師僅需斷開一條線即可；在注入短路故障時(shí)，只需將2條線連接至同一模塊的故障總線即可；為了模擬電源線或地線短路，只需將信號(hào)線連接至故障總線之一，而后將該總線連接至地線或外部電壓即可。

為了在分動(dòng)器和分動(dòng)器ECU單元之間的信號(hào)線上注入阻抗故障，計(jì)算機(jī)將在40-295電阻器模塊上選擇一個(gè)可變電阻，而后逐步改變電阻值，直至線路開路。

一旦故障完成插入，工程師可以運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)景，并收集測(cè)試數(shù)據(jù)。通過自動(dòng)化故障插入，運(yùn)行單次測(cè)試的時(shí)間將從8分鐘縮短至4分鐘左右。

考慮到供應(yīng)商的測(cè)試規(guī)模可能達(dá)到20,000輪，所需時(shí)長(zhǎng)可能需要一個(gè)多月，因此通過自動(dòng)化故障插入測(cè)試，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的效果是顯而易見的。


Pickering PXI30A Model 40-191型故障插入切換模塊。

分析測(cè)試結(jié)果

工程師首先應(yīng)該確認(rèn)測(cè)試是否造成了ECU單元的損壞，如未發(fā)現(xiàn)損壞，接著則將開始分析測(cè)試數(shù)據(jù)。

ECU單元的CAN信號(hào)和整體表現(xiàn)特別值得關(guān)注。工程師將在大量測(cè)試數(shù)據(jù)中尋找代表異常變化及合理診斷代碼的數(shù)據(jù)。

供應(yīng)商的工程團(tuán)隊(duì)對(duì)Pickering的自動(dòng)切換系統(tǒng)非常滿意。在此成功基礎(chǔ)上，他們正在開發(fā)一種“通用”分動(dòng)箱測(cè)試系統(tǒng)。在切換系統(tǒng)的協(xié)助下，他們認(rèn)為這一目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。

作者：Keith Moore
來源：SAE《國(guó)際汽車工程（AEI）》雜志