由于如今的电子控制单元（ECU）设备的精密度和复杂度非常高，因此需要特殊的测试方法。对系统进行故障检测的方法并不新颖，是ECU验证的重要环节，需要将电气故障引入系统中（故障注入测试）。测试过程通常会复现各类由于腐蚀、短路/开路引起的故障，以及由于使用寿命、损坏，甚至是错误安装引起的其他电气故障。 

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通常，正在开发的ECU由模拟受单元控制的设备的测试系统所执行 —— 有时被称为硬件在环（HIL）仿真。例如，模拟发动机行为的激励仪器是通过手动操作或通过计算机连接和控制的，而测量仪器用于捕获来自ECU的模拟和数字响应。当需要注入故障时，传统上经常使用诸如图1所示的接线板。

图上各种线缆是用来连接一个ECU的输入/输出（I/O）导线的，从来激励或测量仪器设备。输入/输出导线可以通过手动断开连接来模拟开路或连到一起来模拟短路或测量结果。然而这种解决方案有很多内在缺点，尤其是尺寸问题。此外还有很多隐性花费，比如不间断的维护，需要对部件有很深入的了解，潜在的人为出错问题，以及负责测试和记录结果的人工成本。

另一个任何手动方法都会有的重大缺陷是缺乏可靠性。在测试系统中，能够快速复现一个故障测试条件或辅助开发或采取正确行动是非常关键的。能够快速精确地再现测试程序是任何升级程序或验证程序的主要优点。

通过软件对仪器设备的路由以及注入实时电气故障进行控制能够提高测试过程和结果记录的效率。然而，尽管一个标准的具备足够性能的节点矩阵已经能够执行仪器和被测设备的路由，但是故障注入则需要一个具体的特殊的开关结构。

模块化故障注入解决方案

Pickering提供种类丰富的 PXI故障注入单元（FIU）开关产品。这些可扩展的解决方案可用于在众多硬件在环（HIL）仿真和测试系统中的模拟和现实设备之间信号切换。FIU可以大大地简化并加速对硬件在环应用的测试、诊断和集成工作。以下是一些最常见的故障注入结构（以我们的FIU为例）：

单条故障总线结构

图2 – 单条总线结构

多条故障总线结构

如下图3所示的结构能够提供很高的灵活性，我们的很多各种类型的 FIU模块 都采用这种结构。采用这种结构可以模拟各种故障：

• 任意一条输入和它的输出断开连接
• 任意一条输出连接到了一条或两条故障总线
• 排除连接到故障总线的情况，任意一条输出和任意其他输出短路。
  

我们的 40-190系列故障注入模块 采用的结构可以使得故障总线跟四个故障条件中的一个断开连接或连接，这个结构允许总线接地、电源或其他某些条件。故障是由单刀单掷SPST开关实现的，把所有开关设置为断开可以断开故障总线连接，然后通过导通两个继电器形成两个信号之间短路。 

图3 – 多条故障总线结构

故障总线矩阵

我们的 故障注入矩阵（40-592和40-595）采用一种更为复杂的结构，可以用来进行各种复杂的故障注入测试。

该系列的故障注入矩阵（如图4所示）的常见用法是将控制器和传感器之间的连接连到X轴上。比如，一个输入是从X1.1连入，其输入连到X1.2。在这个例子中，默认的是通过通常为导通的继电器来实现故障条件。由此可以引入更为复杂的故障：

• 输入和输出之间开路
• 在X1.2输出线上的故障，可能是由配线板上元件布置引起的。任意一条输入与四条故障总线（Y1到Y4）的其中之一连接
• 任意一条输出与四条故障总线（Y5到Y8）的其中之一连接
• 导线间短路，通过使用一条未使用过的X列为一条未使用过的Y行提供短路。
• 使用Y轴在导线之间添加其他分流元件。
  

可以模拟的故障类型非常丰富，每个X轴上的第三个连接大大增强了故障注入的灵活性。 

图4 – 故障注入矩阵

我们的故障注入单元FIU模块可以提供丰富的通道数选择以及故障总线配置选择，可承载0.3A到30A的电流。 

右图显示了基于我们的PXI故障插入单元的高通道数汽车ECU验证系统（图片由 Clemessy S.A.提供），下面是我们的PXI故障插入模块的一些示例。