專利名稱:一種程控電氣故障注入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，包括故障注入箱、若干塊故障注入板卡、上位機(jī)、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器、整車供電模塊、機(jī)箱供電模塊和香蕉插頭。每塊板卡上設(shè)有20個(gè)繼電器，其中每2個(gè)繼電器構(gòu)成1路通道，繼電器的觸點(diǎn)形式為兩組轉(zhuǎn)換，即單個(gè)通道由4個(gè)開關(guān)控制，通過改變這4個(gè)繼電器開關(guān)的組合狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的故障注入功能。本電氣故障注入系統(tǒng)具有7種故障注入模式，可接入到HIL設(shè)備與ECU之間，既能用于執(zhí)行器故障注入，也能用于傳感器故障注入。應(yīng)用于車載電子電器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，用來仿真被測(cè)單元的電氣故障，可以有效、準(zhǔn)確的驗(yàn)證在故障條件下模塊的可靠性及故障處理策略是否正確。
【專利說明】
_種程控電氣故障注入系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電氣故障測(cè)試領(lǐng)域，尤其是涉及一種程控電氣故障注入系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行車載電子電器自動(dòng)化測(cè)試中，需要仿真被測(cè)單元的電氣故障，以驗(yàn)證在故障條件下模塊可靠性及故障處理策略是否正確。目前，故障注入主要有以下方式:(I)采用真實(shí)的電氣設(shè)備。此種方式雖然能夠很好地模擬實(shí)際故障，但成本太高。(2)采用計(jì)算機(jī)仿真。此種方式是通過建立數(shù)學(xué)模型來模擬故障，因此缺乏真實(shí)性。(3)采用手動(dòng)斷路盒。此種方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)電氣故障注入功能，但是需要人去操作，存在故障注入設(shè)備效率低、操作不方便等缺點(diǎn)，而且故障注入需要短路到電源，存在一定的危險(xiǎn)性。因此，研發(fā)一種安全、可靠的能夠仿真車載電子電器故障的自動(dòng)注入系統(tǒng)是個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種具有自保護(hù)功能的程控電氣故障注入系統(tǒng)，可接入到ECU與HIL設(shè)備之間，通過程序控制實(shí)現(xiàn)任意通道的開路、對(duì)地或?qū)﹄娫炊搪?帶負(fù)載或不帶負(fù)載)及任意兩通道之間短路的故障注入。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種程控電氣故障注入系統(tǒng)，包括故障注入箱、若干塊故障注入板卡、上位機(jī)、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器、整車供電模塊、機(jī)箱供電模塊和香蕉插頭;每塊所述故障注入板卡上設(shè)有20個(gè)繼電器，其中每2個(gè)繼電器構(gòu)成I路通道故障注入電路，因此一塊故障注入板卡上有10路通道故障注入電路，所述故障注入板卡包括CAN收發(fā)模塊、RS232收發(fā)模塊、撥碼開關(guān)模塊、LED指示燈、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和MCU，在所述故障注入板卡上設(shè)有4個(gè)接插件，分別為ECU端接插件Pl、ECU端接插件P2、MCU端接插件和LOAD端接插件，所述MCU分別與所述撥碼開關(guān)模塊和LED指示燈相連，所述MCU通過所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路與每個(gè)通道故障注入電路相連，所述通道故障注入電路分別與所述ECU端接插件P1、ECU端接插件P2和LOAD端接插件相連，所述LOAD端接插件通過所述LOAD端線束連接器與負(fù)載相連，所述ECU端接插件P2依次通過所述香蕉插頭、ECU端線束連接器與待測(cè)ECU相連，所述ECU端接插件Pl與所述待測(cè)E⑶的POWER管腳相連，所述M⑶分別通過所述CAN收發(fā)模塊和RS232收發(fā)模塊與所述MCU端接插件相連，所述MCU端接插件與所述機(jī)箱供電模塊相連，所述MCU端接插件還通過RS232或CAN總線與所述上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
[0006]進(jìn)一步的，根據(jù)故障注入測(cè)試的需要，在所述故障注入箱中可以設(shè)有1-9塊故障注入板卡。
[0007]進(jìn)一步的，所述故障注入板卡上的繼電器的觸點(diǎn)形式為兩組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)形式，即單個(gè)通道由4個(gè)開關(guān)控制。通過改變這4個(gè)繼電器開關(guān)的組合狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的故障注入功能。
[0008]進(jìn)一步的，由于單個(gè)通道的連續(xù)電流可達(dá)10A，為了防止硬件損壞，在每個(gè)通道故障注入電路中均設(shè)有1A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
[0009 ] 進(jìn)一步的，所述MCU采用飛思卡爾MC9 S12XS_112微控制器，用C語言編寫其控制程序。
[0010]進(jìn)一步的，所述香蕉插頭為雙排香蕉插頭。
[0011]進(jìn)一步的，所述香蕉插頭設(shè)置在所述故障注入箱的前面板上，所述故障注入板卡、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器和機(jī)箱供電模塊設(shè)置在所述故障注入箱內(nèi)。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的程控電氣故障注入系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):
[0013](I)本程控電氣故障注入系統(tǒng)可提供90個(gè)通道，單通道上允許通過的電流可達(dá)10A，具有7種故障注入模式，可接入到HIL設(shè)備與ECU之間，既能用于執(zhí)行器故障注入，也能用于傳感器故障注入，故障注入板卡通道具有自我保護(hù)功能。
[0014](2)故障注入箱可通過故障仿真軟件控制，包括手動(dòng)故障注入控制軟件和能夠?qū)崿F(xiàn)精確定時(shí)控制的自動(dòng)故障注入功能軟件，控制軟件可同時(shí)監(jiān)控相關(guān)故障是否被成功注入。
[0015](3)本程控電氣故障注入系統(tǒng)應(yīng)用于車載電子電器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，用來仿真被測(cè)單元的電氣故障，可以有效、準(zhǔn)確的驗(yàn)證在故障條件下模塊的可靠性及故障處理策略是否正確。
【附圖說明】

[0016]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0018]圖2中的2-A至2-D是本實(shí)用新型中4個(gè)接插件的電路圖；
[0019]圖3中3-A是本實(shí)用新型中M⑶的電路圖，3-B和3-C是M⑶的外圍電路圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型中CAN收發(fā)模塊的電路圖；
[0021]圖5是本實(shí)用新型中RS232收發(fā)模塊的電路圖；
[0022]圖6是本實(shí)用新型中撥碼開關(guān)模塊的電路圖；
[0023]圖7中7-A至7-J是本實(shí)用新型中10路通道故障注入電路的電路圖；
[0024]圖8中8-A至8-C是本實(shí)用新型中LED指示燈的電路圖；
[0025]圖9是本實(shí)用新型中繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0028]如圖1所示，一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，包括故障注入箱、若干塊故障注入板卡、上位機(jī)、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器、整車供電模塊、機(jī)箱供電模塊和香蕉插頭；所述香蕉插頭為雙排香蕉插頭，所述香蕉插頭設(shè)置在所述故障注入箱的前面板上，所述故障注入板卡、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器和機(jī)箱供電模塊設(shè)置在所述故障注入箱內(nèi)。根據(jù)故障注入測(cè)試的需要，在所述故障注入箱中可以設(shè)有1-9塊故障注入板卡，每塊所述故障注入板卡上設(shè)有20個(gè)繼電器，其中每2個(gè)繼電器構(gòu)成I路通道故障注入電路，因此一塊故障注入板卡上有10路通道故障注入電路，所述繼電器的觸點(diǎn)形式為兩組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)形式，即單個(gè)通道由4個(gè)開關(guān)控制，通過改變這4個(gè)繼電器開關(guān)的組合狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的故障注入功能，由于單個(gè)通道的連續(xù)電流可達(dá)10A，為了防止硬件損壞，在每個(gè)通道故障注入電路中均設(shè)有1A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。所述故障注入板卡包括CAN收發(fā)模塊、RS232收發(fā)模塊、撥碼開關(guān)模塊、LED指示燈、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和M⑶，所述MCU采用飛思卡爾MC9S12XS_112微控制器，在所述故障注入板卡上設(shè)有4個(gè)接插件，分別為ECU端接插件Pl、ECU端接插件P2、MCU端接插件和LOAD端接插件，所述MCU分別與所述撥碼開關(guān)模塊和LED指示燈相連，所述MCU通過所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路與每個(gè)通道故障注入電路相連，所述通道故障注入電路分別與所述ECU端接插件Pl、ECU端接插件P2和LOAD端接插件相連，所述LOAD端接插件通過所述LOAD端線束連接器與負(fù)載相連，所述ECU端接插件P2依次通過所述香蕉插頭、ECU端線束連接器與待測(cè)ECU相連，所述ECU端接插件Pl與所述待測(cè)ECU的POWER管腳相連，所述MCU分別通過所述CAN收發(fā)模塊和RS232收發(fā)模塊與所述MCU端接插件相連，所述MCU端接插件與所述機(jī)箱供電模塊相連，所述MCU端接插件還通過RS232或CAN總線與所述上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
[0029]以在故障注入箱中設(shè)有9塊故障注入板卡為例:
[0030]故障注入箱的前面板排列有90個(gè)雙排香蕉插頭，通過拔出故障注入箱前面板上的雙排香蕉插頭，即可手動(dòng)斷開ECU端和LOAD端的連接。拔出雙排香蕉插頭，用測(cè)試線把前面板上的ECU插座(拔出香蕉插頭可見)分別與待測(cè)E⑶的電源正極(ECU_KL30、ECU_KL15)、地(ECILGND)和任意通道(FIILC0M)相連接，即可實(shí)現(xiàn)E⑶端信號(hào)不帶負(fù)載短路到電源正極、不帶負(fù)載短路到地、不帶負(fù)載短路到任意通道。插上雙排香蕉插頭，從香蕉插頭上引出信號(hào)連接到待測(cè)ECU的電源正極(ECU_KL30、ECU_KL15)、地(ECU_GND)和任意通道(FIU_C0M)，即可實(shí)現(xiàn)帶負(fù)載故障注入。
[0031]如圖7所示，每塊故障注入板卡上有20個(gè)繼電器，其中每2個(gè)繼電器構(gòu)成I路通道，因此一塊板塊上有10路通道，總共90通道。在故障注入板卡上的每個(gè)通道故障注入電路的工作原理相同。以第I通道為例，信號(hào)從ECU_CH_1輸入，經(jīng)過自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl、繼電器Relay-13(內(nèi)含開關(guān)K42和KlI)、繼電器Relay-14(內(nèi)含開關(guān)K40和K41)、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F2，從LOAD
端輸出。
[0032]當(dāng)K42、K11、K40和K41四個(gè)開關(guān)均斷開時(shí)，E⑶端與LOAD端接通，此為正常工況。
[0033]當(dāng)K42吸合、Kll斷開、K40斷開、K41斷開時(shí)，E⑶端與LOAD端斷路。
[0034]當(dāng)K42斷開、Kl I吸合、K40斷開、K41斷開時(shí)，ECU短路到地帶負(fù)載。
[0035]當(dāng)K42吸合、Kl I吸合、K40斷開、K41斷開時(shí)，E⑶短路到地不帶負(fù)載。
[0036]當(dāng)K42斷開、Kl I吸合、K40吸合、K41斷開時(shí)，ECU短路到Ubat帶負(fù)載。
[0037]當(dāng)K42吸合、Kl I吸合、K40吸合、K41斷開時(shí)，ECU短路到Ubat不帶負(fù)載。
[0038]當(dāng)K42斷開、Kl I吸合、K40斷開、K41吸合時(shí)，ECU短路到任意通道帶負(fù)載。
[0039]當(dāng)K42吸合、Kl I吸合、K40斷開、K41吸合時(shí)，E⑶短路到任意通道不帶負(fù)載。
[0040]故障注入箱使用220VAC，經(jīng)機(jī)箱供電模塊轉(zhuǎn)換為12VDC給故障注入板卡供電。故障注入板卡中的MCU采用飛思卡爾MC9S12XS_112微控制器，用C語言編寫其控制程序，基于此程序，所有的故障注入板卡可以通過CAN收發(fā)模塊或RS232收發(fā)模塊來控制。各個(gè)故障注入板卡之間通過不同的地址來識(shí)別，地址通過故障注入板卡上的撥碼開關(guān)模塊設(shè)置。為了避免在一條線中傳輸多個(gè)信號(hào)，必須先設(shè)置故障注入板卡地址，才能實(shí)現(xiàn)故障注入功能。
[0041]用RS232串口通信控制時(shí)，有兩種故障注入方式:
[0042]故障注入方式一:故障能夠持續(xù)任意時(shí)間，直至人為停止故障注入。
[0043]故障注入方式二:故障持續(xù)特定時(shí)間，然后自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)。開關(guān)切換的速度很快，其動(dòng)作時(shí)間的典型值為3ms、釋放時(shí)間的典型值為1.3m s，能夠仿真松動(dòng)的觸點(diǎn)、或在十分精確的時(shí)段內(nèi)注入故障。
[0044]用CAN通信控制時(shí)，可實(shí)現(xiàn)故障注入方式一。CAN報(bào)文共有8個(gè)字節(jié)，其中前7個(gè)字節(jié)用于設(shè)置寄存器狀態(tài)，每個(gè)字節(jié)的高四位為板卡通道，低四位為相應(yīng)通道狀態(tài)，最后一個(gè)字節(jié)為命令字節(jié)，無效時(shí)設(shè)置為OxFFt3OxFO用于板卡所有通道狀態(tài)寄存器清零、繼電器恢復(fù)正常，本報(bào)文其他指令同時(shí)也為無效。OxFE用于設(shè)置狀態(tài)寄存器響應(yīng)到繼電器輸出。
[0045]上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入測(cè)試配置文件、多通道故障注入、監(jiān)控故障注入狀態(tài)等功能。上位機(jī)通過RS232或CAN總線與故障注入箱通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣故障注入系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
[0046]本電氣故障注入系統(tǒng)具有7種故障注入模式，可接入到HIL設(shè)備與ECU之間，既能用于執(zhí)行器故障注入，也能用于傳感器故障注入。故障注入板卡通道具有自我保護(hù)功能。故障注入箱可通過故障仿真軟件控制，包括手動(dòng)故障注入控制軟件和能夠?qū)崿F(xiàn)精確定時(shí)控制的自動(dòng)故障注入功能軟件，控制軟件可同時(shí)監(jiān)控相關(guān)故障是否被成功注入。通過程序控制實(shí)現(xiàn)任意通道的開路、對(duì)地或?qū)﹄娫炊搪?帶負(fù)載或不帶負(fù)載)及任意兩通道之間短路的故障注入，可有效提高故障注入效率，而且本電氣故障注入系統(tǒng)還可以集成到自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:包括故障注入箱、若干塊故障注入板卡、上位機(jī)、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器、整車供電模塊、機(jī)箱供電模塊和香蕉插頭；每塊所述故障注入板卡上設(shè)有20個(gè)繼電器，其中每2個(gè)繼電器構(gòu)成I路通道故障注入電路，所述故障注入板卡包括CAN收發(fā)模塊、RS232收發(fā)模塊、撥碼開關(guān)模塊、LED指示燈、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和MCU，在所述故障注入板卡上設(shè)有4個(gè)接插件，分別為ECU端接插件PUECU端接插件P2、MCU端接插件和LOAD端接插件，所述MCU分別與所述撥碼開關(guān)模塊和LED指示燈相連，所述MCU通過所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路與每個(gè)通道故障注入電路相連，所述通道故障注入電路分別與所述ECU端接插件PUECU端接插件P2和LOAD端接插件相連，所述LOAD端接插件通過所述LOAD端線束連接器與負(fù)載相連，所述ECU端接插件P2依次通過所述香蕉插頭、ECU端線束連接器與待測(cè)ECU相連，所述ECU端接插件Pl與所述待測(cè)ECU的POWER管腳相連，所述MCU分別通過所述CAN收發(fā)模塊和RS232收發(fā)模塊與所述MCU端接插件相連，所述MCU端接插件與所述機(jī)箱供電模塊相連，所述MOJ端接插件還通過RS232或CAN總線與所述上位機(jī)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:在所述故障注入箱中可以設(shè)有1-9塊故障注入板卡。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:所述故障注入板卡上的繼電器的觸點(diǎn)形式為兩組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)形式，即單個(gè)通道由4個(gè)繼電器開關(guān)控制，通過改變這4個(gè)繼電器開關(guān)的組合狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的故障注入功能。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:在每個(gè)通道故障注入電路中均設(shè)有1A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU采用飛思卡爾MC9S12XS_112微控制器。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:所述香蕉插頭為雙排香蕉插頭。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種程控電氣故障注入系統(tǒng)，其特征在于:所述香蕉插頭設(shè)置在所述故障注入箱的前面板上，所述故障注入板卡、LOAD端線束連接器、ECU端線束連接器和機(jī)箱供電模塊設(shè)置在所述故障注入箱內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK205720461SQ201620316960
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】蔡永祥, 戎輝, 張?jiān)讫? 王煒, 郭志剛, 丁光林
【申請(qǐng)人】中國(guó)汽車技術(shù)研究中心