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汽车电控单元安全苛求系统在线监测与重构的集成 汽车工程学院 姬明权 M060109113摘要本论文阐述了IEEE1149.4的一种创新应用，以及将综合诊断重构方法（IDR）作为完全综合混合信号系统应用到汽车电控单元中。IEEE1149.4测试装置已经嵌入并应用到在线监测和信号分析中，并提供了能够实现局部故障补偿的较高分辨率的故障诊断系统。本位提出了支持实时检测关键电路节点的在线监测结构，而且集成到混合信号电子系统中的故障容差系统能够改变关键故障的分辨率。关键词：IEEE1149.4，在线监测，故障容差，边缘提取，综合诊断重构1. 引言现代汽车配置了越来越多的微处理器（20-50），以提供包括发动机、刹车、转向、安全气囊等的电子控制。由于汽车市场和自然环境地需要，以及人们追求低油耗、高质量、大批量，使得对汽车电子的设计的压力逐渐增大。而且汽车制造商要求汽车的质量指标达到十万分之一。线控操作的趋势以及期望的电子控制架构使人们对电控单元的要求越加的苛刻（比如碟式煞车夹组、发动机以及油耗的控制）。另外，将传感器智能化也是电控发展的趋势之一，比如子系统的增加，如信号噪声的减少，自动/智能定标的实现，连接器的减少和制造成本的优化等。当然满足合理的安全整体性和可靠性等级也是设计和制造的关键问题。毫无疑问，未来的系统将是高集成度、高可靠性的嵌入式电子模块。以上的发展趋势是汽车电子设计从分散式的面板到完全的集成的一些范例。表1中列出了汽车应用范围中一些典型的环境。 1汽车中的电子应用环境位置 典型连续最大温度 震动级 流畅曝光度 发动机 140C 最高15g 苛刻 变速器发动机 125C 最高10g 苛刻 （进气歧管） 发动机罩下 120C 3-5g 苛刻 （靠近发动机） 发动机罩下 105C 3-5g 苛刻 （远离发动机） 外壳 70C 3-5g 苛刻 客箱 70-80C 3-5g 良性现存的应用到汽车电控单元的玻璃纤维基片和塑料封装技术已经不能在新的苛刻环境下实现性能了，因此选择其他的器件构成基片比如应用空白冲模装置的低温共烧陶瓷（LTCC）电路已成为趋势之一。近来，应用到线控系统的容差传感器以及执行器已经可以编址了。本论文强调解决容差机电整合系统的技术难点但是不用对其上的电子原件进行编址。为了克服上述技术难点，本论文阐述了将集成的测试支持硬件应用到汽车的ECU中通过对IEEE1149.4边界扫描和IDR（进一步的功能包括为实现安全关键的子系统规范的状态监控）以满足生产测试成本以及测试质量的要求的创新应用。论文正文分为以下几个部分：第二部分，为实现低成本，安全关键的ECU的集成技术。第三部分，实现运行状自动态监控和容差的方法。第四部分，对第三部分中方法的论证和创新研究。第五部分，系统实现以及第六部分做出结论。2. 现存实现容差的方案对于潜在的故障，为了不导致整个系统崩溃而减少某些系统功能的一些技术支持是必要的。大多数的方案对此是通过在线重新配置实现的。为确保系统不瘫痪，大部分的安全苛求系统在软件和硬件中都应用了冗余。冗余系统的子系统由同时运行的重复装置组成。如果一个装置出现故障就由另一个装置输出代替。因为整个系统的设置都是双份的，所以该技术是相对比较昂贵的。该系统应用到汽车市场中是不经济的，因为将其实施到整个冗余子系统是不切实际的。而汽车系统中必须实现低成本和高可靠性，因此容差的实现速率取决于系统的结构和对整个系统的安全法案以及故障模型和效应分析。如果整个系统实现容差都不包含冗余系统，那么就不能保证每一种可能的故障能够都得到补偿。换言之，对于整个系统功能有较大影响的故障进行容差的方案。而这些故障需要通过故障模式及影响分析（FMEA）和故障物理学（POF）的认证和排序。当然，实现在一些新设计的系统中可能发生的某些故障的预测也是可能的。新型在线监测（OLM）技术不仅能够实现已鉴别的公章的模型的监测，而且能是想子系统运行的查证。2.1 ECU故障分析在现存系统中，汽车电子已经能够实现较高的可靠性。为实现这一点，现存的系统通过综合应用历史数据，现场反馈，和形式分析技术（FMEA，故障率分析和故障树分析）来预报系统中所关注的区域。其也支持特定的认证测试（温度循环，震动等），应用FMEA或故障分析来实现认证。以特定的认证测试结果来要求电子部件供应。连接器的数量和密度将极大地缩减在启动的时候要实现对于连接器的测试对于在线信号的认证的实行由于缺乏应用到汽车系统上的支持相关集成的在线监控技术的硬件，以至于对于运行中的系统的良性指标以及质量几乎不能显示出来。而应用第三方提供的部件完成装置的内部感知节点的测试很难实现。因此用不介入式方法来实现对系统模块工作正常与否的检测才是令人满意的。现在，还没有满足系统需要的，不需要提供专用外部检测设备或重复装置的其他的在线监控系统。最近应用于F