汽車電子的測試挑戰(zhàn)探討

作為測試工程師，我們要很好處理電子控制單元（ElectronicControl Unit，ECU）裝配之前的復(fù)雜測試。在這篇短文中，我將努力使您更加了解各種應(yīng)用與測試策略。希望幫助您理清思路，這樣您可以更加準(zhǔn)確地向系統(tǒng)集成商和/或ATE供應(yīng)商提問，并幫助您作出正確的選擇。

產(chǎn)品開發(fā)

當(dāng)然，所有新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在發(fā)布之前都要經(jīng)過驗(yàn)證與測試。在實(shí)驗(yàn)室測試策略中HILs(Hardware In the Loop)越發(fā)顯得重要。一般來講，這是主要用于測試ECU在遇到外部故障情況時(shí)的響應(yīng)，一般故障包括：丟失信號，短路到地或Vbat，或是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。在 ATE行業(yè)中通常選擇故障注入開關(guān)系統(tǒng)(Fault Insertions switching system)實(shí)現(xiàn)這種測試。有幾家公司提供我上面提到的故障生成/注入的硬件設(shè)備。因?yàn)樵谄囍蠩CU的安全性至關(guān)重要，所以高水平的此類測試也同樣非常重要。

過程測試

在裝配和品質(zhì)測試的過程中，汽車工業(yè)在引進(jìn)新技術(shù)方面顯得有些保守。根據(jù)INEMI的報(bào)告，汽車工業(yè)在引進(jìn)小尺寸封裝的PCB方面落后于其它行業(yè)。主要的影響因素是使用環(huán)境——溫度范圍 -40~+250攝氏度(尾氣傳感器的工作溫度可達(dá)580攝氏度)，多G的震動都要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要遠(yuǎn)高于一般行業(yè)，如家用電腦。原器件密度也同樣比其它消費(fèi)產(chǎn)品低很多。另外，在未來一段時(shí)間內(nèi)，汽車上的大部分時(shí)鐘也不會超過150MHz，測試點(diǎn)仍舊是在機(jī)械和電氣上可觸及的形式。這些信息表明ICT測試(In-circuit testing在線測試)在未來幾年內(nèi)仍將在裝配線上占據(jù)重要位置。

出于質(zhì)保和可靠性的考慮，在汽車工業(yè)中也非常看重把AXI(Automatic X-Ray Inspection自動X射線檢測)做為測試策略的一部分。因?yàn)锽GA封裝的器件引腳數(shù)很多，所以驗(yàn)證所有引腳都焊接牢固非常重要，特別是對于那些涉及到安全性的ECU：如ABS防抱死系統(tǒng)、安全氣囊控制器、主動式安全系統(tǒng)和線傳控制(X by Wire)等。因?yàn)槠嚨霓D(zhuǎn)向和剎車(即將實(shí)現(xiàn))全電子控制，所以在不遠(yuǎn)的將來，這些測試將至關(guān)重要。

因?yàn)楣鈱W(xué)檢查看不到BGA芯片底下的部分，而且事實(shí)上不是所有的I/O都有引出端，所以AXI在測試策略中的重要性日益提高。盡管受到2008和2009經(jīng)濟(jì)衰退的影響，全世界年均新購的汽車數(shù)量仍高達(dá)5千萬輛。

目前的AXI系統(tǒng)檢測速度很低(3D X射線檢測約為0.6平方英寸/秒，2D X射線檢測約為6平方英寸/秒)。如果提高檢測速度則ATE制造商也要相應(yīng)提高設(shè)備的分析速度，由此導(dǎo)致的成本上升在對成本敏感的汽車業(yè)中也是個(gè)重要的考慮因素。在很多情況下，可以通過對ECU進(jìn)行部分X射線檢測，對其它部分采用AOI或ICT檢測的方式以保證生產(chǎn)線的效率。

各種不同類型需求

EOL的復(fù)雜性決定了測試的困難度，因?yàn)檫@里的任務(wù)是模擬真實(shí)的工作環(huán)境，所以完成這些復(fù)雜的測試需要做完善的計(jì)劃。ECU有一些需求要在功能測試系統(tǒng)中加以考慮。包括：

電源需求：電子控制單元決定何時(shí)驅(qū)動如馬達(dá)和線圈等機(jī)電設(shè)備工作。按照當(dāng)前的汽車電源總線的12V標(biāo)準(zhǔn)，這意味著可能出現(xiàn)很大的電流–電動助力轉(zhuǎn)向需要高達(dá) 100A!V8發(fā)動機(jī)上的可變氣門執(zhí)行器需要高達(dá)2400W的峰值功率！相當(dāng)于12V電壓下電流峰值可達(dá)200A！所以合適的開關(guān)規(guī)范和冷卻能力相當(dāng)重要。

混合動力汽車：動力系統(tǒng)的點(diǎn)煙可能高達(dá)300V，但是大部分外圍設(shè)備——如車燈、娛樂與車載儀器設(shè)備——運(yùn)行在很低的電壓下。所以在這類設(shè)計(jì)中通常有電壓轉(zhuǎn)換。而且因?yàn)?00VDC的電壓比較危險(xiǎn)，所以測試計(jì)劃中必須考慮隔離測試以保證安全性。

串行通訊：汽車工業(yè)已經(jīng)接受了網(wǎng)絡(luò)的概念，或者按照他們自己的說法叫做“多路連接”——按照汽車中各個(gè)ECU的連接結(jié)構(gòu)。多路技術(shù)已經(jīng)用于顯示診斷、安全與性能等信息，并且現(xiàn)在也用于娛樂與導(dǎo)航方面。但是，實(shí)際上使用的協(xié)議過多是個(gè)問題。

有一些組織如AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)正在尋求簡化ECU開發(fā)與互聯(lián)通訊的方法，但是實(shí)現(xiàn)起來需要一定時(shí)間。所以現(xiàn)在不論您是購買還是搭建的測試系統(tǒng)，您必須處理各種各樣的不同的協(xié)議。

RF應(yīng)用：在汽車ECU測試中AM/FM廣播,RF與微波測試已經(jīng)應(yīng)用更加廣泛。與移動電話互聯(lián)的藍(lán)牙接口已經(jīng)在低成本的汽車中廣泛應(yīng)用。IEEE報(bào)道過使用BAP(Bluetooth Access Points)建立微型網(wǎng)絡(luò)的概念設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是可以避免設(shè)備識別時(shí)的沖突問題。最后，還有交互式巡航控制，主要使用雷達(dá)波段(40GHz)用于保持安全車距。