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虹科產(chǎn)品支持ECU測(cè)試自動(dòng)化故障插入過(guò)程，幫助汽車制造商在更短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行更多的測(cè)試用例。如今，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 (ECU)，尤其是與安全相關(guān)的模型，與軟件測(cè)試和硬件測(cè)試同樣重要——這是因?yàn)?ECU 需要更多的智能來(lái)控制制動(dòng)、防止翻車并確保將電源應(yīng)用于在折衷的駕駛模式下使用正確的車輪。Magna Powertrain、Delphi和 Continental等汽車制造商對(duì)其產(chǎn)品的安全運(yùn)行測(cè)試也有同樣的擔(dān)憂。

在本文中，我們將重點(diǎn)介紹汽車分動(dòng)箱。分動(dòng)箱是一種機(jī)械/電子設(shè)備，可監(jiān)控車輪打滑情況并確保向未打滑的車輪供電。

作為設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分，制造商運(yùn)行一系列測(cè)試，以確?？刂破浞謩?dòng)箱的軟件以可預(yù)測(cè)和安全的方式對(duì)系統(tǒng)故障（例如開路、短路和交叉/串聯(lián)電阻連接）做出反應(yīng)。最終，這會(huì)提高客戶滿意度并降低保修成本。在一個(gè)例子中，制造商開發(fā)了一種測(cè)試夾具，允許他們手動(dòng)注入故障。雖然這個(gè)裝置很有效，但必須手動(dòng)切換故障非常耗時(shí)——這限制了它們可以在特定單元上運(yùn)行的測(cè)試用例的數(shù)量。此外，手動(dòng)夾具通常需要更頻繁的維護(hù)，從而進(jìn)一步減慢測(cè)試時(shí)間。最后，它也容易出現(xiàn)操作員錯(cuò)誤，這會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。所以虹科推出了許多產(chǎn)品解決方案。這些產(chǎn)品包括用于硬件在環(huán) (HIL) 仿真應(yīng)用和可編程電阻器的故障插入單元 (FIU) 開關(guān)解決方案。FIU 開關(guān)模塊可用于將電氣故障引入系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常會(huì)復(fù)制由于腐蝕、短路/開路和其他電氣故障而可能發(fā)生的各種情況，這些情況會(huì)隨著年齡、損壞甚至安裝錯(cuò)誤而發(fā)生。使用虹科故障插入模塊來(lái)自動(dòng)化故障注入過(guò)程，它們可以在更短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行更多的測(cè)試用例，結(jié)果是他們的測(cè)試更具可重復(fù)性、全面性，它們可以在開發(fā)周期的早期發(fā)現(xiàn)和修復(fù)問(wèn)題。

?查找故障分動(dòng)箱用于將動(dòng)力從車輛變速器分配到前軸和后軸。一個(gè)例子是雙速主動(dòng)分動(dòng)箱或 ATC。ATC 功能包括多片濕式離合器、機(jī)電換檔驅(qū)動(dòng)和鏈條驅(qū)動(dòng)前輸出。該系統(tǒng)保證了前后輪之間的動(dòng)態(tài)扭矩分配，并且可以進(jìn)行調(diào)整，以在各種地形和惡劣天氣下提供所需的車輛性能特性。作為 TCCM（分動(dòng)箱控制機(jī)構(gòu)）的一部分，分動(dòng)箱電子控制單元 (ECU) 控制分動(dòng)箱的操作。它連接到分動(dòng)箱中的傳感器和執(zhí)行器，以及與車輛控制器局域網(wǎng) (CAN) 的接口。當(dāng)駕駛員換檔時(shí)，分動(dòng)箱 ECU 接收命令，然后確定它是否可以執(zhí)行此換檔。成功執(zhí)行換檔后，分動(dòng)箱 ECU 將此報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)。在操作中，可能會(huì)發(fā)生許多不同的故障。例如，考慮將分動(dòng)箱中的執(zhí)行器和傳感器連接到控制模塊的八芯電纜。這些連接可能會(huì)開路或與相鄰導(dǎo)體短路，此外，隨著汽車?yán)匣?，高電阻連接和高電阻短路可能會(huì)發(fā)展，這些可能導(dǎo)致分動(dòng)箱在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障。為確保分動(dòng)箱在故障條件下安全運(yùn)行，分動(dòng)箱制造商在他們的控制實(shí)驗(yàn)室中模擬這些故障。硬件在環(huán)測(cè)試已成為一種非常流行的測(cè)試電子控制單元的方法，例如當(dāng)今汽車中使用的分動(dòng)箱 ECU。HIL 模擬器可以提供車輛的所有輸入和輸出，而無(wú)需實(shí)際構(gòu)建原型車輛。它為 ECU 制造商節(jié)省了大量資金，不僅因?yàn)樗麄儾槐刂圃煸蛙?，還因?yàn)樗麄兛梢栽趯?shí)驗(yàn)室而不是在測(cè)試軌道或測(cè)功機(jī)上進(jìn)行詳盡的測(cè)試。他們甚至可以測(cè)試分動(dòng)箱 ECU，而無(wú)需實(shí)際了解分動(dòng)箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在此模式下，HIL 測(cè)試系統(tǒng)除了模擬車輛的其余部分外，還模擬分動(dòng)箱。為了測(cè)試分動(dòng)箱 ECU 軟件，設(shè)計(jì)人員開發(fā)了許多不同的操作場(chǎng)景。這些包括車輛啟動(dòng)、關(guān)閉和駕駛場(chǎng)景，旨在讓分動(dòng)箱控制模塊完成其步伐。例如，在一種情況下，分動(dòng)箱被命令到其所需位置。其他場(chǎng)景運(yùn)用各種其他產(chǎn)品特性（各種換檔場(chǎng)景、冷啟動(dòng)曲線、電壓曲線等）。當(dāng)有問(wèn)題的制造商首次開始進(jìn)行此類測(cè)試時(shí)，他們構(gòu)建了一個(gè)測(cè)試夾具，如下圖所示，稱為分線盒，用于手動(dòng)插入故障。接線盒插入分動(dòng)箱與其控制模塊之間，技術(shù)人員將手動(dòng)切換故障進(jìn)出。如前所述，這限制了它們?cè)谌魏谓o定時(shí)間范圍內(nèi)可以運(yùn)行的測(cè)試用例的數(shù)量，需要更頻繁的維護(hù)，更慢的測(cè)試時(shí)間，并且還容易出現(xiàn)操作員錯(cuò)誤，這可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。雖然這種方法是一種有效的入門方法，但很明顯還有很大的改進(jìn)空間。

?可以說(shuō)，手動(dòng)插入故障最大的問(wèn)題是運(yùn)行一系列測(cè)試需要很長(zhǎng)時(shí)間。使用分線盒，運(yùn)行一個(gè)測(cè)試用例最多需要8分鐘。由于他們運(yùn)行了數(shù)千個(gè)測(cè)試用例，從一開始就很明顯他們必須找到一種方法來(lái)減少測(cè)試時(shí)間。以這種方式手動(dòng)插入故障的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們只能插入短路和開路。為了更徹底地測(cè)試分動(dòng)箱 ECU，他們還需要能夠插入電阻故障以及硬開路和短路。以這種方式手動(dòng)插入故障的第三個(gè)問(wèn)題是接線盒是硬接線的，因此不是很靈活。為了測(cè)試不同的分動(dòng)箱ECU或不同的產(chǎn)品配置，測(cè)試工程部門必須建造一個(gè)新的分線盒或重新連接現(xiàn)有的分線盒。這樣做既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)。在評(píng)估了多家供應(yīng)商的開關(guān)系統(tǒng)后，該客戶認(rèn)為虹科代理的Pickering Interfaces 產(chǎn)品是一個(gè)很有前途的解決方案。他們購(gòu)買了一個(gè)裝有多個(gè) PXI 總線模塊（我們的 PXI 30A 故障插入開關(guān)模塊,（型號(hào) 40-191），如圖二所示）的 19 插槽 PXI 機(jī)箱，以模擬短路和開路。該模塊為高電流故障插入提供了強(qiáng)大的解決方案。它使用固態(tài)開關(guān)元件，能夠在單通道上承載 40A 或在所有通道上同時(shí)承載 30A。它旨在在測(cè)試夾具和被測(cè)設(shè)備之間插入三種不同的故障條件，包括開路、UUT 連接之間的短路以及對(duì)外部信號(hào)的短路。每個(gè)通道上的固態(tài)繼電器使測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)?/span> UUT 的信號(hào)設(shè)置為開路。故障插入總線允許將任何通道與任何其他通道短路，還可以將任何通道連接到外部信號(hào)（例如電源、點(diǎn)火或接地）以模擬故障條件。該模塊配有兩條故障總線。由于故障并不總是完全開路或硬短路，我們的可編程電阻器模塊（型號(hào) 40-295），如圖三所示，用于模擬高阻故障。該模塊提供多達(dá) 18 個(gè) 8 位分辨率的完全隔離可變電阻器或 10 個(gè) 16 位分辨率的完全隔離可變電阻器。每個(gè)通道的電阻可以設(shè)置在 0 歐姆和 16 MΩ 之間。

圖二：PXI30A故障插入開關(guān)模塊，型號(hào)40-191

圖三：PXI可編程電阻器模塊，型號(hào)40-295圖四顯示了切換系統(tǒng)如何連接 HIL 模擬器、被測(cè)試的分動(dòng)箱 ECU 和分動(dòng)箱（如果實(shí)際分動(dòng)箱需要作為測(cè)試的一部分）。

?切換系統(tǒng)用于注入所有潛在故障。例如，要注入開關(guān)故障，他們只需打開線路。為了短接兩條線路，他們將兩條線路中的每一條連接到故障插入模塊，并將兩個(gè)信號(hào)連接到模塊的故障總線之一。為了模擬對(duì)電源或接地的短路，他們將信號(hào)線連接到故障總線之一，然后將該總線連接到接地或外部電壓。為了將電阻故障注入分動(dòng)箱和分動(dòng)箱 ECU 之間運(yùn)行的信號(hào)線之一，控制計(jì)算機(jī)將命令開關(guān)系統(tǒng)接通 40-295 可編程電阻器模塊上的可變電阻器之一。接下來(lái)，他們以謹(jǐn)慎的步驟改變電阻：0Ω、5Ω、10Ω、20Ω、50Ω、100Ω、200Ω、500Ω、1,000Ω，依此類推，直到達(dá)到 1 MΩ，或者直到線路的反應(yīng)就像開路一樣。一旦插入故障，他們就會(huì)運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)駕駛場(chǎng)景并收集測(cè)試數(shù)據(jù)。他們收集的最重要的數(shù)據(jù)之一是系統(tǒng)正在繪制的電流。異常高的電流肯定是出現(xiàn)問(wèn)題的跡象。不過(guò)，他們也會(huì)查看許多其他參數(shù)。這些包括由分動(dòng)箱 ECU 和整個(gè)系統(tǒng)行為產(chǎn)生的 CAN 信號(hào)和電信號(hào)。通過(guò)自動(dòng)化故障插入，運(yùn)行單個(gè)測(cè)試用例所需的時(shí)間從平均 8 分鐘減少到大約 4 分鐘——當(dāng)您考慮到典型的測(cè)試運(yùn)行可能包括 20,000 個(gè)測(cè)試用例并且需要更多時(shí)間時(shí)，這是一個(gè)巨大的節(jié)省一個(gè)多月才能完全運(yùn)行。它還允許制造商減少運(yùn)行完整測(cè)試所需的時(shí)間。通過(guò)手動(dòng)插入，技術(shù)人員或測(cè)試工程師必須在場(chǎng)才能切換故障進(jìn)出。然而，現(xiàn)在只有在進(jìn)行有風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試時(shí)才需要工作人員在場(chǎng)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)測(cè)試都是在不需要監(jiān)督的情況下進(jìn)行的。有趣的是，節(jié)省的時(shí)間不一定用于縮短測(cè)試運(yùn)行時(shí)間，而是用于在相同的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行更多的測(cè)試用例，例如包含電阻故障的測(cè)試用例。使用測(cè)試時(shí)間來(lái)提高測(cè)試有效性表明公司對(duì)軟件質(zhì)量和可靠性的重視。

分析測(cè)試結(jié)果可以想象，這些測(cè)試會(huì)生成大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。他們首先要尋找的是測(cè)試是否對(duì) UUT 造成了任何損壞。沒(méi)有故障會(huì)損壞分動(dòng)箱 ECU 的分動(dòng)箱，因此任何表明該單元已損壞的跡象都會(huì)發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)。如果沒(méi)有一個(gè)測(cè)試用例造成任何損壞，他們就會(huì)開始分析其余的測(cè)試數(shù)據(jù)。在這一點(diǎn)上特別感興趣的是 CAN 信號(hào)和整體系統(tǒng)行為。他們正在尋找的是能夠表明分動(dòng)箱中電機(jī)意外移動(dòng)的數(shù)據(jù)。他們還可能會(huì)檢查分動(dòng)箱 ECU 是否生成了適當(dāng)?shù)脑\斷代碼。分析測(cè)試數(shù)據(jù)是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)工作——團(tuán)隊(duì)不僅包括測(cè)試工程師，還包括設(shè)計(jì)分動(dòng)箱的機(jī)械工程師、電子工程師和軟件開發(fā)人員。通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，他們不僅能夠快速找到關(guān)注的領(lǐng)域，而且能夠更快地完成修復(fù)。

未來(lái)是自動(dòng)化的雖然客戶的工程團(tuán)隊(duì)對(duì)虹科產(chǎn)品的開關(guān)系統(tǒng)使他們能夠自動(dòng)化測(cè)試的方式非常滿意，但他們意識(shí)到這僅僅是個(gè)開始。例如，他們沒(méi)有為每個(gè)分動(dòng)箱構(gòu)建單獨(dú)的測(cè)試裝置，而是為他們的分動(dòng)箱開發(fā)“通用”測(cè)試系統(tǒng)。使用計(jì)算機(jī)控制的切換系統(tǒng)，他們覺(jué)得他們可以做到這一點(diǎn)。制造商必須跨越的另一個(gè)障礙是弄清楚如何減少分析測(cè)試數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。自動(dòng)故障插入使他們能夠運(yùn)行更多的測(cè)試，但也增加了他們必須花在分析測(cè)試數(shù)據(jù)上的時(shí)間。在這種情況下，正在努力自動(dòng)分析測(cè)試數(shù)據(jù)。開發(fā)一種能夠自動(dòng)標(biāo)記可能表明存在問(wèn)題的測(cè)試數(shù)據(jù)的工具將為他們節(jié)省大量時(shí)間。在我們客戶的案例中，他們的工程師認(rèn)為他們可以通過(guò)識(shí)別真正測(cè)試相同事物的測(cè)試用例并將它們從測(cè)試程序中刪除來(lái)做到這一點(diǎn)。還應(yīng)該注意的是，在產(chǎn)品測(cè)試策略中經(jīng)常使用在 NPI 中開發(fā)的測(cè)試用例的一個(gè)子集。與 NPI 測(cè)量相比，這種策略提供了一致的測(cè)試結(jié)果，并加快了生產(chǎn)測(cè)試的開發(fā)。虹科產(chǎn)品幫助 Engineering 引入“智能自動(dòng)化”，以在動(dòng)態(tài)車輛條件下測(cè)試其他故障模式（串聯(lián)電阻故障、交叉短路和交叉電阻短路），從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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