Pickering的模块化PXI产品被选用于汽车发动机控制单元 （ECU）的故障注入

客户

一家法国领先的系统集成商，为汽车和航空航天工业开发功能性的设计验证测试仪。

应用

终端用户要求通过测试系统来验证他们的发动机控制单元（ECU），也称为动力传动控制模块（PCM）或发动机控制模块（ECM）的设计可靠性。

系统集成商的任务是找到可以替代主要用于新产品导入（NPI）的专有硬件在环解决方案（HILS）的一种更灵活更具有成本效益的方案。现有系统是一种内部自主开发的设计，采用了很多手动的故障模拟的方法。要注入一个故障，基本上是要靠操作员手动将接线板上的电缆接到短路引脚上， 或者强制接到电源或接地端，或手动接入错误的传感器数据。这种方法操作起来很慢而且会受到人为错误的影响并且成本很高。鉴于电子系统发生故障时的责任问题以及需要降低成本，显然传统方法不是长久之计，必须要进行策略调整。

为了最终确保驾驶员和乘客的安全，在发动机控制单元（ECU）的设计和验证过程中对其进行故障模拟是一种对可靠性和固件验证进行预测的有力手段。发动机控制单元（ECU）依赖于一组传感器和控件输出的信息以及固件指令来决定如何处理其正在操控的设备。通常这些传感器本身的工作环境十分恶劣（例如在本应用中的汽车内），因此这些传感器或者连接线路是非常容易出现故障的。发动机控制单元（ECU）必须要像对待真正的故障一样去响应这些故障。 对系统故障进行测试的想法并不新颖——这是发动机控制单元（ECU）验证中很重要的一方面并且会涉及到往系统中引入电气故障。测试过程通常会重现可能由于腐蚀、短路/开路以及早期故障期、使用寿命、损坏甚至故障安装遗留下的其他电气故障而导致的各种情况。这是为了确保发动机控制单元（ECU）在最坏的情况下做出最正确的判断，可以保证驾驶员可以将车安全地开到修理厂进行修理，最大限度的保障驾驶员和乘客的人身安全。

解决方案

PXI为硬件在环解决方案（HILS）的要求提供了一个开放平台。 将其与 Pickering和许多其他供应商的大量硬件相结合，为专有系统提供了最灵活和最具成本效益的替代方案。 PXI的模块化和开放性使集成商能够设计出具有很大升级潜力的高度可扩展的解决方案。

Pickering提供了一系列的PXI故障注入开关模块产品，专门设计用于协助对汽车和航空电子应用中的故障状况进行仿真 ，这些故障 仿真涉及有关安全性的关键控制器的可靠性测试。从上面的方块图中可以看到故障注入模块在这个测试方案中的工作原理。这些开关模块是设计用来模拟在测试设备和被测设备（UUT）之间的各种故障状况的，包括：被测设备连接线之间的开路、短路以及连到其他信号上的短路，比如电源、点火和接地。故障串行总线也可以被接入电路。

需要注意的是市面上也有其他故障模拟系统，但是这些系统往往是某个供应商专有的，不能跟其他供应商的产品配合一起使用，而且价格也很贵。

选择PXI标准时要考虑的另一个关键点是，每个相关的供应商都需要为硬件在环解决方案（HILS）的关键要求，也就是实时操作系统（RTOS）提供软件驱动程序支持。实时操作系统的作用是保证测试的确定性——被测设备（UUT）的响应，特别是在一些主动安全性（Active Safety）的区域里在确切的时间内保障车上乘客的安全。

该解决方案应用了四个3U PXI机箱。 来自 Pickering的模块化产品包括24个用于模拟故障注入信号的模块（一个 30 Amp开关（型号40-191）的模块，22个 20 Amps（型号40-194）的模块，1个 2 Amps（型号40-190B ）的模块）和用于传感器仿真的 可编程电阻卡 （ 型号40-295） 。由于PXI是一个开放式平台，系统中还包括了来自于其他供应商的现场可编程门阵列（FPGA）功能以及CAN/LIN通讯协议模块。除了已经提到过的成本效益高/灵活性好的优点之外，这个PXI解决方案的应用跟原先的专有系统相比，测试系统的性能以及布线的整洁度也都提高了很多。