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(dòng)不需要的功能或抑制需要的功能。其實(shí)這些是設(shè)計(jì)者無意地設(shè)計(jì)進(jìn)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(huì)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(dá)數(shù)百個(gè)，因此在設(shè)計(jì)中，一個(gè)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(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)廣泛的條件下實(shí)現(xiàn)令人滿意的操作。

在本文提供的設(shè)計(jì)示例中，您可以使用SaberRD的故障工具對(duì)典型的汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路進(jìn)行自動(dòng)潛通路分析。設(shè)計(jì)示例包括分析標(biāo)稱條件和故障條件下的設(shè)計(jì)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(gè)組件后面都有一個(gè)仿真模型，用于捕捉每個(gè)組件的物理和電氣特性。接地點(diǎn)被建模為一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻值。轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)具有動(dòng)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(jìn)入閃光器單元。

閃光裝置由電池通過保險(xiǎn)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(diǎn)向適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向指示燈（左或右）提供閃爍信號(hào)。燈模型模擬了冷啟動(dòng)行為，這會(huì)在初始開啟時(shí)引起電流浪涌，而開啟時(shí)間由燈絲預(yù)熱決定。

2.1. 標(biāo)稱操作

設(shè)計(jì)分析的第一步是仿真和測(cè)量設(shè)計(jì)的一組標(biāo)稱值。

下載隨附的設(shè)計(jì)并在SaberRD 中打開sneak_path_example.ai_dsn。此設(shè)計(jì)示例包括用于自動(dòng)化仿真和后處理的實(shí)驗(yàn)。在“Simulate”選項(xiàng)卡下，請(qǐng)從下拉菜單中選擇“實(shí)驗(yàn)”。這將打開一個(gè)額外的下拉菜單，您可以在其中選擇所需的實(shí)驗(yàn)并自動(dòng)運(yùn)行模擬。要在標(biāo)稱條件下分析設(shè)計(jì)，請(qǐng)使用實(shí)驗(yàn)文件“Nominal_analysis”運(yùn)行仿真，如下圖2所示。

圖2 標(biāo)稱分析仿真設(shè)置

仿真運(yùn)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(cè)試標(biāo)準(zhǔn)添加到實(shí)驗(yàn)中以檢查以下內(nèi)容。

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

這些測(cè)試通過或失敗與否將由實(shí)驗(yàn)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(duì)此給定仿真設(shè)置和仿真時(shí)間在左節(jié)點(diǎn)、右節(jié)點(diǎn)、閃光燈輸出和每個(gè)轉(zhuǎn)向指示燈處測(cè)量的平均電壓和/或電流值得出的。

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

圖3 標(biāo)稱分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

從實(shí)驗(yàn)報(bào)告中可以觀察到所有的測(cè)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(fù)載連接到汽車/卡車的車身，從而為負(fù)載提供接地。當(dāng)接地連接因振動(dòng)而嚴(yán)重生銹或完全脫落時(shí)，連接到該接地螺柱的負(fù)載可能會(huì)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(dòng)模擬此類故障并分析其影響。

仿真模型明顯的優(yōu)勢(shì)就是它可以“即時(shí)”重新編程。例如，任何接地點(diǎn)、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(duì)設(shè)計(jì)的影響。

在本設(shè)計(jì)示例中，左右前燈在一個(gè)接地點(diǎn)一起接地。如果該點(diǎn)出現(xiàn)故障或變?yōu)楦唠娮瑁瑒t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?yàn)樵诹炼冉档偷那闆r下，比預(yù)期更多的燈會(huì)“ON”。在此測(cè)試中，前接地點(diǎn)電阻在 8秒時(shí)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(dú)打開時(shí)，由于潛通路的存在，這些意外的燈會(huì)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(shí)驗(yàn)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(cè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告圖7和信號(hào)波形圖8。

圖7 潛通路分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

圖8 潛通路分析波形圖

從實(shí)驗(yàn)報(bào)告中可以觀察到，只有左后燈通過了測(cè)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(dòng)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(jì)中的各種故障（開路、短路和參數(shù)故障）。本節(jié)我們?cè)俜治鲆恍┕收系挠绊憽＿@里我們?cè)诠收瞎ぞ咧性O(shè)置了以下3個(gè)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(fù)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(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)分析器，這些故障注入的仿真和后處理是自動(dòng)化的。要對(duì)這些故障進(jìn)行故障分析，請(qǐng)使用實(shí)驗(yàn)文件“Fault_Analysis”運(yùn)行仿真。對(duì)這些故障中的每一個(gè)自動(dòng)進(jìn)行仿真，仿真后您將獲得如圖10多個(gè)波形，得到如圖11所示的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

圖10 故障分析波形圖

圖11 故障分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

注意：您還可以通過對(duì)故障進(jìn)行分組來注入并發(fā)故障。

要查看僅與特定注入故障對(duì)應(yīng)的波形，您可以在運(yùn)行仿真之前單獨(dú)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(xiàng)控制顯示的多成員信號(hào)的可見性，如圖所示13。

圖12 故障選擇

圖13 控制多成員信號(hào)

正如您在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中看到的那樣，對(duì)于每個(gè)故障，某些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是失敗的。通過分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告中每個(gè)故障的通過/失敗測(cè)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(fù)端短路”影響所有燈，在此故障場(chǎng)景中所有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)都失敗。這是因?yàn)楫?dāng)短路故障發(fā)生在3秒時(shí)，閃光器輸入線路保險(xiǎn)絲熔斷以保護(hù)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(shí)的“Blinker output open”故障影響左前、左后指示燈，該故障場(chǎng)景通過其它測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

3. 結(jié)論：

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