动力换挡变速箱(PST)TCU故障注入测试系统

动力换挡变速箱（PST）TCU故障注入测试系统

作者：马云飞，硕士，北京交通大学，机械与电子控制工程学院，2018.09.30

随着农业机械化的普及，在中国农业生产中大马力拖拉机的应用也越来越多。但拖拉机等工程车辆的的电子化的水平一直落后于乘用车和商用车，造成这种现象归根结底的原因在于拖拉机恶劣的工作环境对电控单元的可靠性有更高的要求和成本的限制。随着国家法规对于拖拉机排放、性能要求的提高以及电控研究技术的进步造成的成本下降，使用更好的电控单元控制拖拉机进而减少燃油消耗、排放、减轻驾驶员操作的负担已经迫在眉睫。

TCU作为拖拉机动力总成中的核心电控单元，作用是控制变速箱完成换挡。动力换挡变速箱（PST）以其低成本、高可维护性、加工难度低、换挡平顺等优点正在迅速的在拖拉机中普及。PST的TCU往往工作于高温、振动、粉尘的工作环境下，高可靠性是保证其正常工作的基础。

在车辆电子的V型开发流程中，硬件在环仿真测试作为保证电控单元可靠性的重要手段而必不可少，而故障注入测试又是可靠性的测试中的常用方式，因此针对我们的研究对象PST TCU，我们希望搭建起一个基于硬件在环的故障注入测试平台。该平台的主要目标将是对TCU可能遇到的故障的研究、模拟、注入，为了提高测试效率和容错率，平台的测试将会是自动进行的，尽可能的减少测试过程中的人工干预。

我们设计的测试平台总体架构如下图。

图1测试平台结构图

如图所示，平台的总体的采用了PXI的设备加环境模拟箱的形式，其中PXI 设备负责信号发生、采集和模拟故障，而环境箱负责模拟高温、振动等环境变量。如前面提到该平台的主要目的将会是对故障的模拟、注入，因此PXI板卡中极为重要的一个将会是负责模拟故障注入（FIU）的板卡。

我们对FIU有以下的要求：

1它应能集成到PXI设备中去进而减小整个系统的体积。

2它可以被我们选用的Veristand软件控制并且驱动兼容NI RT ，从而完成自动化测试。

3它的可靠性应尽可能的高，操作应尽可能简单。

4 它的通道应能承受波特率为500kbps CAN通信信号，不会造成额外的干扰。

5它的通道电流承载能力应足够大（1A以上）。

6通道数目应足够多，满足同时对多个信号注入多路故障的需求。按照这些标准我们在市场上众多的产品中选中了Pickering40-190B-202 2A 故障注入板卡。

图2 40-190B-202 2A 故障注入板卡

Pickering 40-190B-202 2A 故障注入板卡具有以下优点，成为我们选择它的原因：

1完美的PXI兼容性，可以轻松的插入3U PXI或PXIe插槽中，符合PXI2.2 总线要求。

2如图3、4所示Pickering 40-190B-202 2A 故障注入板卡可受Veristand控制，下载对应版本的驱动安装后，在Veristand Custom Devices中就可加载Pickering 40-190B-202在VeristandWorkSpace中用普通开关控件即可控制某路通道，也可在Stimulus Profiles使用自动化测试语言进行控制。

图3 40-190B-202 2A 故障注入板卡在Veristand中的加载情况

图4 40-190B-202 2A 故障注入板卡在VeristandWorkSpace中的使用

3 可承受CAN通信的波特率为1Mbps，符合我们的要求。

4 继电器可承受最大持续电流为2A，瞬时电流的承载能力为6A（<=100ms）。

5 如图5所示Pickering 40-190B-202 2AFIU拥有32通道和两路故障注入总线，每路故障注入总线可连接4个故障源并附带一个监测引脚。

图5 40-190B-202 2A 故障注入板卡引脚图

Pickering 40-190B-202 2AFIU的这些优点帮助我们快速的搭建起可靠的TCU 故障注入测试平台。