• 背景

由于山寨品的高水准和目前的ECU（电子控制单元）设备的复杂性的存在，这就需要一些特别的测试方法。测试系统错误的方法不是什么新颖的说法，它是ECU验证的一个重要的部分和系统电气故障的重要方法（故障注入测试）。它是一个可以模仿很多情形，如因为腐蚀，短/开路和其他的由于使用时间过长引起的电气故障，损坏或者是错误的装置的测试方案。

图1  使用插线面板来进行故障注入测试

一般而言，开发中的ECU都会通过一个测试系统来进行仿真，直到它可以进行控制，这有时候也叫做硬件在环仿真（HIL）。仿真设备用来仿真设备的行为，比如说，手动连接和控制或者是用电脑中的计算器件捕捉ECU的模拟和数字反馈信号。当它需要注入故障的时候，像图1所示的使用接线板的做法是比较常见的。

但是这就需要很多很多条接线用来连接到ECU的输入输出口到仿真或者是计算设备。输入输出口也许需要手动地断开来模拟一个开路或者是连接在一起来模拟短路，从而得到计算结果。这种类型的解决方案拥有许多固有的缺点，不仅仅是体积大小的问题。也有许多潜在的损耗，像持续的维护费用，这就需要一个拥有丰富的专业知识的操作员，还有潜在的人员操作错误和额外的进行测试和记录结果的相关人员的费用。

任何手动操作方案的另一个主要缺点是缺少了重复测试的能力，这是在测试系统中很需要的进行快速重新创建故障测试的能力，甚至是开发和采取矫正措施也有很有限制的。在任何的经过升级或者校验过的程序中的一个主要的优点是能够快速地创建测试的能力。

在设备的工具路径信号和注入实时电气故障的软件控制能力，使得测试过程和结果的记录变得方便。一个标准矩阵的交叉点拥有一个支持被测设备的工具路径信号和带有特殊的开关结构的故障注入的能力。

• 模块故障注入解决方案

Pickering提供了一系列的PXI故障注入开关单元产品，这些可升级的解决方案可以在硬件环仿真(HIL)系统中，仿真和真实生活中的设备的开关信号。故障注入单元（FIU）有助于简化验证和加快测试的速度，还有诊断和在HIL应用中进行系统集成。以下是一些较为常见的故障注入架构（这是基于我们的FIU故障注入单元的实例）。

图2  单故障总线架构

在图2中显示的架构使用的是我们的故障注入单元（40-195和40-196）。在这两个输入连接是成对的，然后组合的一对（开关）也被连接了，这就实现了一个单个总线故障。使用这个架构，可以在以下的方法中实现仿真一系列的故障：

• 任何一个与它的输出端断开的输入
• 输入端的连接对被短路
• 任何一个输入端连接到故障总线上

这个故障总线可能是一个电源，系统的地线或者是其他的一些在系统中的连接。如果需要仿真超过一个的故障总线的话，外部的开关必须要用来进行扩展，或者是用到其他的不同的架构。

• 多路复用故障总线架构

这个在图3中显示的架构，提供了一个更加灵活的方案，同时用到的是我们的更多的故障注入模块。用这个架构可以实现许多种故障的仿真：

• 与输出端断开的任何输入端
• 任何被连接到一两个故障总线的输出端
• 在故障总线断开的时候，输出端跟其他的输出端短路

在这个架构中，使用的是我们的40-190系列的故障注入模块，故障总线将会被断开或者是连接到四个故障状态中的任何一个，这就总线连接到地线，电源或者是其他的一些地方。因为连接是通过单刀单掷的开关来设置的，这就允许故障总线被断开，同时也允许在相邻的两个继电器中的两个信号短路。

图3   多路复用故障总线结构

• 故障注入矩阵

我们的故障注入局则很难（40-592和40-595）提供了一个更加复杂的架构，这个架构可以用在很多路的复杂的故障注入测试中。

使用故障注入模块（图4）的公共端是用来连接在X轴上的传感器和控制器的。比如说，输入端的一个连接是X1.1，它的输出端是X1.2。在这个例子中，故障的状态代表的是相邻的两个继电器的之间的连接。更多复杂的故障如下：

• 输入端和输出端之间的开路
• 在X1.2的输出端的故障，可以用一个接线板来进行故障注入，任何一个输入端到四个故障总线（Y1到Y4）中的一个的连接
• 任何输出端与四个故障总线（Y5到Y8）中的一个的连接
• 使用一个未用的X列在未用的Y行短路，这样可以在线路中进行短路
• 利用Y轴来添加其他的可用的分流器

可以仿真的故障类型是很多很多的，在X轴上的第三个连接可以为该架构添加更多的灵活性。

图4  故障注入矩阵

图5  使用实例

我们的故障输入模块可以用在很多个通道之中，故障总线的电流可以是1Amp 到30Amp。

下面的这个图片显示了一个在汽车的ECU上使用的基于我们的PXI产品的两个故障注入模块。

图6  Pickering的PXI故障注入模块

若想要了解故障注入模块更多的知识的话请通过邮件联系我们 （虹-科-电子）。