1. 介紹

潛通路是指電子電氣系統(tǒng)中意外存在的通路或邏輯流，它可以啟動不需要的功能或抑制需要的功能。其實這些是設(shè)計者無意地設(shè)計進系統(tǒng)的，它與硬件失效無關(guān)，而是一旦被激發(fā)，它就以非期望的行為出現(xiàn)。潛在通路的出現(xiàn)常常會給系統(tǒng)設(shè)備乃至人身造成巨大的危害。

現(xiàn)代車輛中，電氣系統(tǒng)所包含的電路數(shù)量多達數(shù)百個，因此在設(shè)計中，一個重要的環(huán)節(jié)就是確保將所有組件連接在一起的電線能夠安全地運行，以實現(xiàn)廣泛的條件下實現(xiàn)令人滿意的操作。

在本文提供的設(shè)計示例中，您可以使用SaberRD的故障工具對典型的汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路進行自動潛通路分析。設(shè)計示例包括分析標(biāo)稱條件和故障條件下的設(shè)計性能。

2. 汽車轉(zhuǎn)向燈電路的潛行路徑分析

汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路原理圖見下圖1：

圖1 汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路原理圖

每個組件后面都有一個仿真模型，用于捕捉每個組件的物理和電氣特性。接地點被建模為一個簡單的電阻值。轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)具有動態(tài)特性，可以在仿真過程中改變以打開左側(cè)或右側(cè)指示燈電路。來自轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)的轉(zhuǎn)向位置輸入進入閃光器單元。

閃光裝置由電池通過保險絲供電，并根據(jù)轉(zhuǎn)向開關(guān)位置通過指示燈開關(guān)觸點向適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向指示燈（左或右）提供閃爍信號。燈模型模擬了冷啟動行為，這會在初始開啟時引起電流浪涌，而開啟時間由燈絲預(yù)熱決定。

2.1. 標(biāo)稱操作

設(shè)計分析的第一步是仿真和測量設(shè)計的一組標(biāo)稱值。

下載隨附的設(shè)計并在SaberRD 中打開sneak_path_example.ai_dsn。此設(shè)計示例包括用于自動化仿真和后處理的實驗。在“Simulate”選項卡下，請從下拉菜單中選擇“實驗”。這將打開一個額外的下拉菜單，您可以在其中選擇所需的實驗并自動運行模擬。要在標(biāo)稱條件下分析設(shè)計，請使用實驗文件“Nominal_analysis”運行仿真，如下圖2所示。

圖2 標(biāo)稱分析仿真設(shè)置

仿真運行11秒。轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)被編程為從t=1秒到t=5秒打開右側(cè)指示燈，從t=6秒到t=10秒打開左側(cè)指示燈。在分析中，通過/失敗測試標(biāo)準(zhǔn)添加到實驗中以檢查以下內(nèi)容。

1)存在潛通路
2)過電流消耗
3)每個轉(zhuǎn)向指示燈的功能都符合預(yù)期

這些測試通過或失敗與否將由實驗內(nèi)部的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)決定，而標(biāo)準(zhǔn)是基于在正常操作條件下針對此給定仿真設(shè)置和仿真時間在左節(jié)點、右節(jié)點、閃光燈輸出和每個轉(zhuǎn)向指示燈處測量的平均電壓和/或電流值得出的。

運行仿真后，您將可以訪問相應(yīng)的實驗報告和“結(jié)果”部分中的繪圖信號，也可以通過雙擊打開它們。正常運行下應(yīng)該可以看到如下實驗報告圖3和信號波形圖4。

圖3 標(biāo)稱分析實驗報告

從實驗報告中可以觀察到所有的測試標(biāo)準(zhǔn)都通過了。

圖4 標(biāo)稱分析波形圖

2.2. 潛通路分析

在汽車中，通常由許多接地螺栓將負載連接到汽車/卡車的車身，從而為負載提供接地。當(dāng)接地連接因振動而嚴(yán)重生銹或完全脫落時，連接到該接地螺柱的負載可能會建立一條不需要的電路路徑，稱為通過其他一些接地螺柱的潛通路。我們可以使用SaberRD中的故障工具Fault自動模擬此類故障并分析其影響。

仿真模型明顯的優(yōu)勢就是它可以“即時”重新編程。例如，任何接地點、連接器甚至電線的電阻值都可以在仿真過程中改變，并且可以觀察到對設(shè)計的影響。

在本設(shè)計示例中，左右前燈在一個接地點一起接地。如果該點出現(xiàn)故障或變?yōu)楦唠娮?，則燈可以通過后指示燈找到替代接地路徑。這種所謂的“潛通路”在車輛上很常見，并且通常很明顯，因為在亮度降低的情況下，比預(yù)期更多的燈會“ON”。在此測試中，前接地點電阻在 8秒時更改為1千歐姆，作為故障工具內(nèi)的參數(shù)故障，如下圖5所示。

圖5 潛通路分析的故障設(shè)置

由于這種接地故障，左前燈、右前燈和右后燈串聯(lián)連接，它們通過右后接地形成備用接地，如下圖6所示。當(dāng)左邊的指示燈應(yīng)該單獨打開時，由于潛通路的存在，這些意外的燈會在降低的電壓下打開。

圖6 前面接地故障導(dǎo)致的潛通路

使用實驗文件“Sneak_Analysis”仿真以執(zhí)行潛通路分析。在此潛通路分析中，標(biāo)稱操作測試的pass/fail標(biāo)準(zhǔn)將被重新檢查。仿真完成后，您應(yīng)注意以下幾點實驗報告圖7和信號波形圖8。

圖7 潛通路分析實驗報告

圖8 潛通路分析波形圖

從實驗報告中可以觀察到，只有左后燈通過了測試并按預(yù)期工作。因此，可以使用 SaberRD中的故障工具通過查找所有可能的接地路徑，依次設(shè)置故障來自動分析潛通路現(xiàn)象。

2.3. 故障分析

SaberRD中的故障工具可用于分析設(shè)計中的各種故障（開路、短路和參數(shù)故障）。本節(jié)我們再分析一些故障的影響。這里我們在故障工具中設(shè)置了以下3個故障，如圖9 所示。

1)右前燈正極端子開路 - 發(fā)生在3秒
2)右前燈正極和負極短路 - 發(fā)生在3秒
3)閃光燈輸出打開 - 發(fā)生在7秒

圖9 故障設(shè)置

可以通過故障工具中的“Fault begin”和“Fault End”字段來控制故障的時間。通過實驗分析器，這些故障注入的仿真和后處理是自動化的。要對這些故障進行故障分析，請使用實驗文件“Fault_Analysis”運行仿真。對這些故障中的每一個自動進行仿真，仿真后您將獲得如圖10多個波形，得到如圖11所示的實驗報告。

圖10 故障分析波形圖

圖11 故障分析實驗報告

注意：您還可以通過對故障進行分組來注入并發(fā)故障。

要查看僅與特定注入故障對應(yīng)的波形，您可以在運行仿真之前單獨啟用該特定故障，如下圖12所示，或者您可以使用成員屬性選項控制顯示的多成員信號的可見性，如圖所示13。

圖12 故障選擇

圖13 控制多成員信號

正如您在實驗報告中看到的那樣，對于每個故障，某些測試標(biāo)準(zhǔn)是失敗的。通過分析實驗報告中每個故障的通過/失敗測試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)

1)“右前燈正極端子開路”故障僅影響右前燈。

2)故障“右前燈正負端短路”影響所有燈，在此故障場景中所有測試標(biāo)準(zhǔn)都失敗。這是因為當(dāng)短路故障發(fā)生在3秒時，閃光器輸入線路保險絲熔斷以保護電線和組件。參看圖14的仿真過程截圖。

圖14 SaberRD仿真過程窗口截圖

3)發(fā)生在7秒時的“Blinker output open”故障影響左前、左后指示燈，該故障場景通過其它測試標(biāo)準(zhǔn)。

3. 結(jié)論：

在本設(shè)計示例中，針對典型的汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路演示了自動潛通路分析。這種方法可用于任何設(shè)計，因此使用SaberRD中的故障工具和實驗分析器，可以輕松地自動化和分析包括潛通路在內(nèi)的各種故障場景。