如何縮短ECU測試時間及提升測試效能的各種功能

汽車電力系統的不當調節，會導致經常發生電壓驟降和過擊的現象。在正常的情況下，電壓的范圍會介于11 到15 伏特之間，而在暫態開始和執行的情況下，則會介于8 到24 伏特之間。因此，在測試引擎控制單元(ECU)時必須執行電壓邊限測試，以驗證在極端的偏壓電壓情況下能否正常操作，以及容許度有多大。

在競爭激烈的汽車電子市場，測試時間是分秒必爭的。在多個偏壓電壓位準下進行測試，是ECU 測試中一項必要但費時的操作。大多數的系統直流電源在變換新的輸出設定及使其穩定上都需要花很長的時間，導致總測試時間也跟著增加。本文以安捷倫科技的N6700模組式電源系統和N6752A 電源供應器模組為例說明如何縮短ECU測試時間及提升測試效能的各種功能

ECU 的輸入與輸出特性

ECU 利用許多信號來監控汽車及其環境，進而管理與控制引擎和輔助設備，以達到最佳的運作狀態。圖1摘要了典型的ECU 的許多輸入和輸出信號。


圖1：典型的ECU 的許多輸入和輸出信號

在ECU 的功能測試中，正確的測試系統資源會以控制的方式來模擬各種輸入信號，并且會載入及檢查輸出以獲得正確的響應。根據輸入和輸出的數量來看，ECU 測試顯然需要用到龐大的測試系統資源。

汽車電力系統中的重要偏壓電壓位準

依汽車的操作狀態而定，在汽車的電力系統中常會碰到某些電壓位準。這些位準會變成ECU測試的重要電壓，如圖2所示。在這些重要電壓下執行的一些相關測試包括：

• 在電源供應器設定為0 或關閉時，檢查多個接地、功率和大電流驅動器接腳間的連續性。

• 應用一個很低的電壓并量測產生的電流，以檢查短路或其他非預期性的錯誤。

• 各種功能測試從大約8 伏特的低位準(代表開始)，一直到大約15 伏特的高位準(代表充飽電的情況)。

• 如有包含ECU 電壓監測電路，通常會使用至少兩個端點操作電壓來校驗或驗證。

• 藉由檢查最小的“must not trip” 和最大的“must trip” 臨界值，來驗證ECU 的低電壓重設位準。

在測試過程中，ECU 最多可能會經v20 次偏壓電壓位準的改變。


圖2：汽車的電力系統中某些電壓位準會變成ECU測試的重要電壓

電源供應器的輸出響應時間

將電源供應器的輸出電壓設定變更為新值時，必須經v幾個步驟，如圖3 所示。這些步驟所花的時間很有限。當電源供應器接收到指令時，必須加以處理，因此會有一段指令處理時間。接著，電源供應器的輸出會予以回應并變更成新的設定。它在某個穩定區段內達到終值所花的時間，即為輸出響應時間。1%的穩定區段對ECU 測試來說是合適的。特別需要注意的是下調設定時的輸出響應時間。許多電源供應器都必須依賴真實的DUT 負載來降低電壓，在負載較小的情況下，一些不具下調設定器的電源供應器可能需要花一秒左右的時間來達到終值。N6752A 電源供應器模組內建了一個下調設定器，能夠加快下調設定的速度，而不受負載的影響。在ECU 測試中，上調與下調設定都必須夠快才行。

使用安捷倫科技的N6700 模組式電源系統和N6752A 電源供應器模組來提升測試的速度從速度較慢的電源供應器改換成N6700 和N6752A 所節省下來的測試時間，是縮短的指令處理和輸出響應時間，乘上輸出電壓的轉換次數所得到的結果。將縮短的200 毫秒乘上15 次的輸出轉換，算出測試時間總共少了3 秒鐘。以需要花到20 秒的ECU 測試來說，等于提升了15% 的測試速度。ECU 制造商非常重視這項結果，因為它有助于降低測試成本及提供直接的利益。

相關應用

• 汽車電子控制模組(ECM)

• 汽車的車身電子系統

• 車用資通系統(Automotive Telematics)


圖3. 電源供應器的指令處理與輸出響應