汽車(chē)電子技術(shù)已成為汽車(chē)技術(shù)現(xiàn)代化的標(biāo)志與趨勢(shì)，其可靠性直接影響到汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性以及尾氣排放等諸多方面[1]。研究證明，汽車(chē)電子系統(tǒng)中的潛電路普遍存在，部分潛電路的激發(fā)可能會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果[2]，特別是在行駛過(guò)程中，若無(wú)意間的操作導(dǎo)致潛電路激發(fā)，將有可能對(duì)行駛安全產(chǎn)生意想不到的危害。因此，分析并排除汽車(chē)電子電路中的潛電路成為提高汽車(chē)電子電路可靠性的重要手段，也是提高設(shè)計(jì)效率的有效途徑。
    潛在電路SC（Sneak Circuit）指電氣電子電路中存在的一種狀態(tài)，在特定條件下，它能夠?qū)е码娐废到y(tǒng)出現(xiàn)非期望的功能或抑制所期望的功能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起系統(tǒng)故障[3-4]。值得注意的是，潛在電路有別于通常所說(shuō)的故障，產(chǎn)生原因不是元件、設(shè)備或系統(tǒng)故障，而是設(shè)計(jì)者為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖無(wú)意中帶進(jìn)設(shè)計(jì)方案的[5]。潛電路隱藏在系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，僅在某種特定的條件下才會(huì)被激發(fā)。
    本文在參考文獻(xiàn)[6]所描述電力電子變換器潛電路中的無(wú)效路徑剔除方法的基礎(chǔ)上，從增加無(wú)電源回路判據(jù)、拓?fù)浼s束、回路的預(yù)期功能、元件特性約束4個(gè)方面對(duì)電子電路無(wú)效路徑的剔除方法進(jìn)行了完善和改進(jìn)，減少了后續(xù)分析過(guò)程的工作量，提高了后續(xù)潛電路判定的準(zhǔn)確性。并用此方法對(duì)汽車(chē)部分控制電路進(jìn)行了潛電路分析，結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和正確性。
1 潛電路分析方法
    潛電路分析方法在軍事、航空、航天等方面的應(yīng)用較早，也成為一套較完善的分析方法，并建立了一系列的規(guī)范。隨著潛電路技術(shù)受到人們?cè)絹?lái)越多的認(rèn)識(shí)和關(guān)注，其也在電力電子、汽車(chē)電子等民用工業(yè)技術(shù)中嶄露頭角。
    因?yàn)檐娛鹿I(yè)技術(shù)的特殊性，規(guī)范的潛電路分析技術(shù)不再適用于非軍事工業(yè)領(lǐng)域。例如，規(guī)范的潛在電路分析方法在分析的完整性方面效果顯著，但在數(shù)據(jù)預(yù)處理和網(wǎng)絡(luò)樹(shù)生成方面需要投入大量的前期工作，分析周期長(zhǎng)且分析成本高[3]。在系統(tǒng)規(guī)模不大且設(shè)計(jì)更改頻繁的情況下實(shí)施難度大。而簡(jiǎn)化的SCA方法不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)樹(shù)的生成，實(shí)施較為便捷，適用于系統(tǒng)規(guī)模較小和設(shè)計(jì)更改頻繁的情況。
2 無(wú)效路徑剔除的新方法的改進(jìn)
    本文分別從依據(jù)開(kāi)關(guān)自身特點(diǎn)、拓?fù)浼s束關(guān)系、元件約束關(guān)系、開(kāi)關(guān)組合中開(kāi)關(guān)元件的匹配情況等方面提出了適用于一般電子電路的無(wú)效路徑剔除新方法，提高了無(wú)效路徑剔除方法應(yīng)用的普遍適用性，同時(shí)對(duì)存在的一些待改進(jìn)的缺陷有針對(duì)性地進(jìn)行了如下改進(jìn)。
2.1 增加無(wú)電源回路判據(jù)
    若某回路中既不存在電源，也不包含可以等效為電源的元件(如電容、電感等)，則此回路可視為無(wú)效路徑。
2.2 拓?fù)浼s束關(guān)系
    基爾霍夫定律反映了電路的基本拓?fù)浼s束關(guān)系，根據(jù)基爾霍夫電壓定律KVL(Kirchhlff′s Voltage Law)，單一元件不能形成電流路徑，因此全路徑中應(yīng)剔除只含一個(gè)電路元件的路徑。依此可推廣得出以下兩條結(jié)論：
    (1)單一的電壓源、電阻、電感和電容元件若與處于導(dǎo)通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)器件相串聯(lián)，即等同于單一元件回路，則此路徑應(yīng)判定為無(wú)效路徑。
    (2)單一開(kāi)關(guān)元件或開(kāi)關(guān)元件的組合形成的回路，視為無(wú)效路徑。
2.3 回路的期望功能
    在多個(gè)開(kāi)關(guān)組成的回路中，要保證各開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)及匹配情況遵從互鎖邏輯，不能有沖突，并與所期望的回路功能保持一致，從而實(shí)現(xiàn)所期望的電路功能。比如在各種諧振開(kāi)關(guān)變換器中，要求每組全控元件中的兩元件輪流導(dǎo)通，點(diǎn)空比為50%，即不能同時(shí)導(dǎo)通。
2.4 元件特性的約束
    根據(jù)歐姆定律對(duì)元件特性的約束可推廣得出，在不含電容或電感等儲(chǔ)能元件的電阻性電路中，電流具有單向性，即只能從電源正極流向負(fù)極，否則應(yīng)視為無(wú)效路徑。
3 汽車(chē)電子系統(tǒng)中的潛電路分析
    汽車(chē)電子系統(tǒng)部分電路原理如圖1所示。

3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
    隱去圖1所示電路網(wǎng)絡(luò)的電氣特性，應(yīng)用圖的理論將其抽象為圖論的一個(gè)圖，即電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。
3.2 電流路徑分析
    根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]所述的基于深度優(yōu)先搜索的算法得到全部電流路徑如表1所示。現(xiàn)依據(jù)上述的無(wú)效路徑剔除方法，從全部路徑中剔除無(wú)效路徑后得到的即是實(shí)際存在的路徑，其剔除過(guò)程如下：
    （1）根據(jù)無(wú)電源（或可等效為電源的元件）回路中不存在電流路徑的原則，判定路徑1→2→3為無(wú)效路徑。
    （2）根據(jù)KVL，單一開(kāi)關(guān)元件或開(kāi)關(guān)元件的組合不能形成回路，則判定路徑0→1→2為無(wú)效路徑。

    若實(shí)際路徑數(shù)目大于預(yù)期路徑數(shù)目，說(shuō)明實(shí)際存在設(shè)計(jì)所不需要的路徑，即潛在路徑，從實(shí)際路徑中除去預(yù)期路徑即得潛在電路路徑。
    潛在電流路徑如圖4中的虛線所示，其路徑的意義如表3所示。

    即在緊急情況下，踩下剎車(chē)，收音機(jī)可用，這與電路設(shè)計(jì)所期望的功能相違背，即在緊急情況下，踩下剎車(chē)，收音機(jī)應(yīng)不可用，因此判定其為潛在路徑。此分析結(jié)果與參考文獻(xiàn)[2]中的分析結(jié)果一致。
    汽車(chē)電子系統(tǒng)中的潛電路普遍存在，部分潛電路的激發(fā)可能會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。本文從增加無(wú)電源回路判據(jù)、拓?fù)浼s束、回路的預(yù)期功能、元件特性約束4個(gè)方面完善并改進(jìn)了無(wú)效路徑剔除方法。此方法可適用于一般電子電路的潛電路分析技術(shù)，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的疏忽和錯(cuò)誤，提前更改并完善設(shè)計(jì)，減少后期變更設(shè)計(jì)所帶來(lái)的人力、財(cái)力及時(shí)間上的浪費(fèi)。最后應(yīng)用此方法對(duì)汽車(chē)部分控制電路進(jìn)行了潛電路分析，結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和正確性。
    未來(lái)汽車(chē)電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性、安全性仍將存在，也使得汽車(chē)電子系統(tǒng)潛電路分析成為保障汽車(chē)品質(zhì)的一種手段，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 鮑龍．淺析汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景[D]．南京：南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2012.
[2] 張大慶，宋斌．電子系統(tǒng)的潛通路分析技術(shù)[J]．光電技術(shù)應(yīng)用，2006，21(2)：43-46.
[3] RANKIN J P．Sneak circuit analysis[J]．Nuclear Safety，1973，14(5)：461-468．
[4] 任立明．潛在電路分析技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011．
[5] 張志學(xué)，馬皓，毛興云．基于混雜系統(tǒng)模型和事件辨識(shí)的電力電子電路故障診斷[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(3)：49-53．
[6] 何惠英，李志剛，張菲菲，等．電力電子變換器潛電路中的無(wú)效路徑剔除方法[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，2013，39(12)：72-74.
[7] 梅義，丘東元.基于深度優(yōu)先搜索的潛在電路計(jì)算機(jī)輔助分析法[J]．中國(guó)機(jī)電工程學(xué)報(bào)，2008，25(24)：75-81．