ECU测试 — 故障插入自动化，提升效率优化测试效果

传动系统ECU单元的测试控制软件已经利用自动化FIU单元，实现了测试效率的提升（图为博格华纳分动器）。

最新的故障插入测试可以让工程师能够在更短时间内运行更多测试用例。
— By Keith Moore

在安全相关电子控制单元(ECU)测试中，软件和硬件同样重要。为了实现制动控制、防止车辆侧翻、确保动力合理分配等重要功能，ECU单元的智能程度越来越高，因此相关测试也非常重要。德尔福(Delphi)、麦格纳动力系统(Magna Powertrain)和大陆(Continental)等一级供应商在此方面均有共识。

四轮驱动和全轮驱动车型采用的分动器是一种机械/电子设备，可以监控车轮打滑情况，并确保扭矩将传输至未打滑的车轮上。分动器的ECU单元连接了传感器、促动器及车辆网络接口等外围设备。当驾驶员换挡时，ECU单元将判断本次换挡能否成功完成，而后在判断完成后将结果发送至网络。

在运行过程中，许多不同错误均有可能发生，例如，电缆连接器可能无法正常打开、相邻导体可能短路，或是高阻抗连接器可能发生短路。为了确保分动器可以在故障条件下正常工作，厂商首先必须能够模拟重现这些故障。

在某些情况下，动力传动系统供应商可以开发一个测试夹具，允许工程师在测试中手动制造故障。不过，这种手动方式非常耗时耗力，而且工程师可以测试的故障数量也非常有限。此外，工程师本身也很容易出现人为操作错误。

“随着汽车ECU单元开始变得越来越复杂、越来越智能，我们的客户一直要求我们更新故障插入场景，”英国模块化信号切换与电子测试验证模拟供应商Pickering Interface公司模拟产品经理Paul Bovington指出，“很明显，自动化测试可以在更快时间内完成更加深入的ECU测试。”


上图展示了切换系统与HIL模拟器、ECU单元和分动器之间的连接方式。

研发中的ECU单元通常会使用硬件在环(HIL)技术进行模拟，也就是利用硬件模拟ECU单元可以控制的设备。激励仪器可以模拟发动机的行为，通过连接由手动或计算机控制，用于捕捉ECU的模拟和数据反馈，并在有需要时通常采用插线面板设备插入故障。

然而，这种解决方案存在多种固有缺陷，包括可重复性差、尺寸受限大、维护需求高、操作难度大、可能出现人为错误，以及耗时耗力等。

未来，hil测试可能采用故障插入单元(FIU FaultInsertion Units (FIU))完成测试。该模块可以引入腐蚀、短路、开路等各种电气故障。Bovington表示，FIU单元测试的重复性更高、范围更全面，也可以更早发现问题。

我们可以从实际场景出发回到分动器ECU测试。分动器和ECU单元之间插入了一个测试夹具，技术人员将通过手动打开或关闭故障。这种测试途径的速度很慢，因此测试案例数量相对有限，而且更容易引入人为操作错误。

测试夹具也有自己的问题，比如工程师无法插入电阻故障，而且每次完成一个测试案例大约需要8分钟。由于传动系统供应商需要进行成千上万次测试，很明显他们必须找到新方法来缩短测试时间。


台架测试的通用分线盒界面。

故障插入自动化

经过多种切换系统的评估，动力传动系统供应商从Pickering购入了一款PXI底盘。该底盘集成了多个40-191 FIU切换模块，可以模拟短路和开路故障。40-191 FIU切换模块采用固态开关，支持40A单通道设计。该模块允许测试系统的各个通道均向UUT或开路发送信号。

故障插入总线允许任何两条通道之间实现短路。此外，任意通道均可连接至外部信号，比如电源、点火或地线等，从而模拟故障条件。Pickering公司的一款可编程电阻器模块(40-295)也可用于模拟电阻故障。

如果使用Pickering的设备，在注入开路故障时，工程师仅需断开一条线即可；在注入短路故障时，只需将2条线连接至同一模块的故障总线即可；为了模拟电源线或地线短路，只需将信号线连接至故障总线之一，而后将该总线连接至地线或外部电压即可。

为了在分动器和分动器ECU单元之间的信号线上注入阻抗故障，计算机将在40-295电阻器模块上选择一个可变电阻，而后逐步改变电阻值，直至线路开路。

一旦故障完成插入，工程师可以运行一个或多个场景，并收集测试数据。通过自动化故障插入，运行单次测试的时间将从8分钟缩短至4分钟左右。

考虑到供应商的测试规模可能达到20,000轮，所需时长可能需要一个多月，因此通过自动化故障插入测试，实现优化的效果是显而易见的。


Pickering PXI30A Model 40-191型故障插入切换模块。

分析测试结果

工程师首先应该确认测试是否造成了ECU单元的损坏，如未发现损坏，接着则将开始分析测试数据。

ECU单元的CAN信号和整体表现特别值得关注。工程师将在大量测试数据中寻找代表异常变化及合理诊断代码的数据。

供应商的工程团队对Pickering的自动切换系统非常满意。在此成功基础上，他们正在开发一种“通用”分动箱测试系统。在切换系统的协助下，他们认为这一目标是可以实现的。

作者：Keith Moore
来源：SAE《国际汽车工程（AEI）》杂志