CN104483959A - 故障模拟与测试系统 - Google Patents

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张晓先
王琴
顾运
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    • G05B23/0256—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults injecting test signals and analyzing monitored process response, e.g. injecting the test signal while interrupting the normal operation of the monitored system; superimposing the test signal onto a control signal during normal operation of the monitored system

Abstract

本发明阐述了一种故障模拟与测试系统，涉及汽车电子开发与测试技术领域，通过设置上位机及相应的故障模拟及诊断设备，并利用预置的故障模拟及诊断数据实现每一路信号多种故障的自动模拟及自动诊断，同时也可利用CAN通信盒实现外部通信请求的方式对被测ECU进行故障的模拟及诊断，进而实现了故障自动化模拟和故障自动化诊断，且能够便捷地与第三方的测试系统集成，以降低人工测试的工作量及对测试人员的专业水平的要求，进而大大减少了故障模拟及诊断的成本，并能有效的提高工具的利用率及测试的准确度。

Description

故障模拟与测试系统
技术领域
本发明涉及汽车电子开发与测试技术领域，具体涉及一种故障模拟与测试系统。
背景技术
目前，由于电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)故障模拟与测试的多功能系统，能够模拟并测试ECU的各种故障，所以被广泛的应用于ECU的开发流程中，以有效的验证设计出来的产品是否符合前期的设计要求。
在汽车电子研发与测试领域中，由于ECU的故障诊断是的关键技术，相应的对故障诊断的测试也就显得尤为重要；上述的对故障诊断的测试主要是通过对所有预先定义的故障一一进行模拟，并根据ECU所集成的诊断协议向被测ECU发送相应的诊断服务命令，以进行诊断。
传统的故障模拟与测试的多功能系统中，主要先通过故障注入设备，并采用手动或者继电器等方式触发故障，然后再利用其他设备或者相应的诊断仪进行诊断；这样就使得某些触发条件较为苛刻的故障难以得到实现，且整个测试过程的操作步骤既多又较为复杂，同时上述的故障注入设备还不能支持第三方工具的调用，进而造成重复利用率较低，测试准确度较差。
发明内容
本发明记载了一种故障模拟与测试系统，所述系统包括上位机、数字板卡、故障模拟箱、CAN通信盒和被测ECU：
所述上位机通过所述数字板卡与所述故障模拟箱连接，以驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU进行故障模拟；
所述上位机通过所述CAN通信盒与所述被测ECU连接，以对进行过所述故障模拟的所述被测ECU进行故障诊断。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述CAN通信盒上设置有第三方通信请求端口，以用于与第三方工具对所述被测ECU进行故障模拟和/或故障诊断。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述CAN通信盒包括分别与所述上位机连接的第一通信单元和第二通信单元；
所述第一通信单元通过所述第三方通信请求端口与所述第三方工具连接，以用于接收所述第三方工具发送的故障模拟请求数据和/或故障诊断请求数据；
所述第二通信单元与所述被测ECU连接，以用于对所述被测ECU进行故障诊断。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述上位机中预置有故障模拟数据和/或故障诊断数据；
所述上位机根据所述故障模拟数据驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU进行所述故障模拟；
所述上位机根据所述故障诊断数据驱动所述CAN通信盒对进行过所述故障模拟的所述被测ECU进行故障诊断。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述上位机中还预置有故障测试用例编辑模块，所述上位机通过调用该故障测试用例编辑模块已编辑完成的故障测试用例，并根据所述故障测试用例的参数驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU自动进行故障模拟及故障诊断。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述上位机包括人机交互界面。
操作工通过所述人机交互界面所述故障模拟数据和/或故障诊断数据进行配置，对所述故障测试用例进行编辑。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述操作工对所述故障测试用例进行编辑的内容包括故障模拟的信号、故障种类、故障诊断命令、故障诊断命令触发时间和期望的故障诊断结果。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述故障模拟箱中设置有若干故障模拟单元，且每个所述故障模拟单元均串联一继电器；
所述数字板卡通过控制所述继电器，以启动或关闭与该继电器串联的所述故障模拟单元，实现对所述被测ECU相应的故障模拟。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述系统还包括传感器和执行器，所述传感器和所述执行器均分别与所述故障模拟箱连接，且所述故障模拟箱还串联在所述被测ECU的线束中，以在所述故障模拟箱中模拟所述传感器的信号和所述执行器的控制信号。
作为一个优选的实施例，上述的故障模拟与测试系统中，所述故障诊断的协议可以为任何诊断相关协议，优选的该故障协议可为OBD或UDS等。
综上所述，本申请一种故障模拟与测试系统，可基于传统的系统基础之上，通过设置上位机及相应的故障模拟及诊断设备，并利用预置的故障模拟及诊断数据实现每一路信号多种故障的自动模拟及自动诊断，同时也可利用CAN通信盒实现外部通信请求的方式对被测ECU进行故障的模拟及诊断，进而实现了故障自动化模拟和故障自动化诊断，且能够便捷地与第三方的测试系统集成，以降低人工测试的工作量及对测试人员的专业水平的要求，进而大大减少了故障模拟及诊断的成本，并能有效的工具的利用率及测试的准确度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本申请实施例中故障模拟与测试系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中故障模拟箱的内部电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图1为本申请实施例中故障模拟与测试系统的结构示意图；如图1所示，本实施例一种故障模拟与测试系统包括上位机(如PC等)、数字板卡、故障模拟箱、CAN(Controller Area Network，控制器局域网)通信盒等，上位机通过数字板卡与故障模拟箱连接，以驱动该数字板卡控制故障模拟箱对上述的被测ECU进行故障模拟操作，且该上位机还通过CAN通信盒(优选的为双路的CAN通信盒)连接至上述的被测ECU上，以在对该被测ECU进行上述的故障模拟操作后，驱动CAN通信盒对该被测ECU进行故障诊断操作，具体的：
上述故障模拟与测试系统中的上位机中可预置有故障模拟控数据，以用于对故障模拟设备进行控制，进而可自动实现对被测ECU的故障模拟操作；同时，该上位机还可预置有故障诊断数据，以用于对故障诊断设备进行控制，进而可自动的实现对进行过故障模拟操作的被测ECU进行故障诊断操作；另外，该上位机上设置有人机交互的界面，测试人员也可根据具体的测试需求于该上位机中设置新的故障模拟数据及故障诊断数据，也可通过该人机交互界面对上述的故障模拟数据和/或故障诊断数据进行配置、更新和优化等操作，也通过该人机交互界面手动的启动上述的故障模拟操作和/或故障诊断操作等动作。
作为一个优选的实施例，为了自动实现对被测ECU的故障模拟操作和/或故障诊断操作，可在上述的上位机中预置测试用户例(即用于自动测试的相关数据模块)，该上位机通过调用该测试用户例，进而实现对被测ECU的自动故障模拟操作及故障诊断操作等；当然，为了灵活的进行测试工艺，测试人员也可对该测试用户例进行编辑操作，如对故障模拟的信号、故障种类、故障诊断命令、故障诊断命令触发时间以及期望的故障诊断结果等信息进行优化、删除及添加等操作。
进一步的，上述的故障模拟箱中设置有若干故障模拟单元，每个故障模拟单元均可模拟一个或多个故障操作；上述的每个故障模拟单元均至少串联一继电器，以使得上述的数字板卡可通过控制该继电器的开启或闭合，以实现对与上述继电器串联的故障模拟单元的控制，进而实现对被测ECU的故障模拟操作(可参见如图2所示的电路图，每一路故障模拟电路上均至少串联一开关，利用输入信号来控制每个故障模拟电路上的继电器的开合，相对于传统的手动操作进行故障模拟，本实施例的故障模拟系统不仅具有较高的效率和准确率，且能实现手动操作无法实现的故障模拟操作等)，即上位机可根据配置信息通过驱动数字板卡来控制故障模拟箱中的各个继电器，进而实现各路信号的故障模拟。
进一步的，上述的上位机还负责驱动CAN盒，即该上位机可过CAN通信盒实现报文的接收和发送，并对接收的报文进行解析；该上CAN通信盒可包括第一通信单元和第二通信单元，且该CAN通信盒还设置有用于与第三方工具(即第三方测试系统)对被测ECU进行故障模拟操作和/或故障诊断操作的第三方通信请求端口，上述的第一通信单元可通过该第三方通信请求端口与上述的第三方工具通信连接，以用于接收该第三方工具发送的故障模拟请求数据和/或故障诊断请求数据等，而上述的第二通信单元则与被测ECU连接，以用于对该被测ECU进行故障诊断操作。
优选的，上述的上位机对其接收的报文进行解析时，可提供的工作操作包括有：1)解析从第一通信单元接收到的第三方工具请求报文(即故障模拟请求数据和/或故障诊断请求数据等)，并根据其接受的请求发送相应的应答报文至第三方工具；2)根据用户操作要求或第三方报文请求，通过第二通信单元向被测ECU发送诊断服务请求报文，且该诊断服务可支持OBD、UDS等通用的各种诊断协议，同时接收被测ECU回复的诊断服务应答报文并进行解析、显示；3)提供故障测试用例编辑界面(即在上述的人机交互设备上)，用户在用例编辑界面可以对故障测试用例进行编辑，编辑包括故障模拟的信号、故障种类、故障诊断命令、故障诊断命令触发时间(外部报文或者时序)及期望的故障诊断结果等相关内容；4)提供故障自动测试功能，用户可以加载已经编辑好的测试用例后自动执行该测试用例直至测试结束并生成相应的测试报告等功能操作。
此外，通过上述的人机交互界面，测试人员可对以上故障模拟和测试进行配置的同时，还能够显示所有相关报文和操作结果等。
由于本实施例中所有的故障模拟与切换均是通过继电器实现的，相较于通过手动开关按键实现故障模拟与切换的传统技术而言，具有效率高、准确率高、实现的故障模拟种类多等优点，即本实施中故障模拟箱的所有故障模拟都是通过继电器的开启、关闭来实现精确有效故障模拟，尤其是故障发生条件比较多且手动切换难以保证同步性的故障，其优势就更为明显。
由于本实施例中的CAN通信盒设置有两路CAN(即第一通信单元和第二通信单元)，相较于传统的故障模拟设备只能模拟故障无法进行故障诊断，需借助第三方工具进行故障诊断，同时这些设备价格昂贵，且无法很好地集成作为一个诊断测试系统，本实施例的系统既可以完成故障诊断功能也可以支持第三方工具的故障模拟与故障诊断请求，进而能够与任何的第三方测试系统进行集成。
优选的，上述的CAN通信盒中的两路CAN的主要作用有：1)一路CAN(即第一路通信单元)用来接收第三方的通信请求，具体可参见表1所示(该表1中为一种示例的通信协议，用户也可以根据实际需要自行制定合理、有效的通信协议)；2)另一路CAN(即第二路通信单元)则用来与被测ECU通信实现故障诊断，且诊断协议支持OBD、UDS等常用的诊断协议，以便于与传统的系统实现良好的兼容。
表1
进一步的，本实施例中的数字板卡在根据上位机的要求实现对相应继电器的控制时，可直接驱动与后续故障模拟单元串联的继电器，也可以通过特定的继电器驱动芯片间接控制该继电器，具体可根据实际需要进行选择，当然也可利用当前继电器控制的其他方法或设备等，只要能够使得上述的继电器受上位机软件的控制，实现非手动的故障模拟即可。
优选的，上述的故障模拟箱还分别与一传感器和执行器连接，该传感器用于感应上述故障模拟操作时的相应的讯号，执行器则用于执行具体的故障操作；上述的继电器的动作可由数字板卡和/或继电器控制芯片控制，在实际使用过程中可将故障模拟箱串联在被测ECU的线束中，以使得所有的传感器信号和执行器控制信号均可以在故障模拟箱中进行故障模拟。
由于在故障模拟与测试过程中，本实施例中的系统不仅能够有效的降低模拟与测试故障对人工操作的要求，还能减少对现有故障诊断工具的依赖，以于更高的性价比实现故障的模拟与诊断操作，同时本实施例中的系统还可以有效快捷地与第三方工具集成，进而提高工具利用率；另外，本实施例中同时兼容现行的诊断标准，如OBD、UDS等，方便开发人员根据各自的诊断标准选择相应的诊断标准，以进一步增加该本实施中系统的实用性和利用率。
如图1所示，本申请的一种通用的多功能控制器故障模拟与测试系统中，该平台可包含工控机，主要用于上位机的载体，上位机主要用于整个故障模拟的配置以及测试过程的监控与显示；另外，该上位机与数字板卡可通过PCI插槽连接，数字板卡与故障模拟箱之间可通过线束连接，以使得上位机可驱动数字板卡，以间接控制故障模拟箱中的继电器，进而模拟出相应的故障；当上述故障模拟成功之后，用户可以在上位机上通过第二路CAN(即第二通信单元)向被测ECU手动发送故障诊断命令或者根据CAN通信盒的第一路CAN(即第一通信单元)接收到的故障诊断请求，通过第二路CAN向被测ECU发出诊断服务命令，并收集该被测ECU的诊断响应报文后，再在上位机中判断并显示结果，其具体的测试过程包括：
首选，启动计算机控制系统(即上位机)，以驱动继电器切换电路模拟出所需的故障。
其次，手动发送故障诊断命令或者根据第一路CAN(即第一通信单元)接收到的故障诊断请求，通过第二路CAN(即第二通信单元)向被测ECU发出诊断服务命令。
最后，收集测试过程中被测ECU的诊断响应报文，并于上位机中进行判断及显示结果，同时生成如html等格式的测试报告。
综上所述，本申请一种故障模拟与测试系统，通过设置上位机及相应的故障模拟及诊断设备，并利用预置的故障模拟及诊断数据实现每一路信号多种故障的自动模拟及自动诊断，同时也可利用CAN通信盒实现外部通信请求的方式对被测ECU进行故障的模拟及诊断，进而实现了故障自动化模拟和故障自动化诊断，且能够便捷地与第三方的测试系统集成，以降低人工测试的工作量及对测试人员的专业水平的要求，进而大大减少了故障模拟及诊断的成本，并能有效的工具的利用率及测试的准确度。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种故障模拟与测试系统，其特征在于，所述系统包括上位机、数字板卡、故障模拟箱、CAN通信盒和被测ECU：
所述上位机通过所述数字板卡与所述故障模拟箱连接，以驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU进行故障模拟；
所述上位机通过所述CAN通信盒与所述被测ECU连接，以对进行过所述故障模拟的所述被测ECU进行故障诊断。
2.如权利要求1所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述CAN通信盒上设置有第三方通信请求端口，以用于与第三方工具对所述被测ECU进行故障模拟和/或故障诊断。
3.如权利要求2所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述CAN通信盒包括分别与所述上位机连接的第一通信单元和第二通信单元；
所述第一通信单元通过所述第三方通信请求端口与所述第三方工具连接，以用于接收所述第三方工具发送的故障模拟请求数据和/或故障诊断请求数据；
所述第二通信单元与所述被测ECU连接，以用于对所述被测ECU进行故障诊断。
4.如权利要求1所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述上位机中预置有故障模拟数据和/或故障诊断数据；
所述上位机根据所述故障模拟数据驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU进行所述故障模拟；
所述上位机根据所述故障诊断数据驱动所述CAN通信盒对进行过所述故障模拟的所述被测ECU进行故障诊断。
5.如权利要求4所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述上位机中还预置有故障测试用例编辑模块，所述上位机通过调用该故障测试用例编辑模块已编辑完成的故障测试用例，并根据所述故障测试用例的参数驱动所述数字板卡控制所述故障模拟箱对所述被测ECU自动进行故障模拟及故障诊断。
6.如权利要求5所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述上位机包括人机交互界面：
操作工通过所述人机交互界面对所述故障模拟数据和/或故障诊断数据进行配置，对所述故障测试用例进行编辑。
7.如权利要求6所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述操作工对所述故障测试用例进行编辑的内容包括故障模拟的信号、故障种类、故障诊断命令、故障诊断命令触发时间和期望的故障诊断结果。
8.如权利要求1所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述故障模拟箱中设置有若干故障模拟单元，且每个所述故障模拟单元均串联一继电器；
所述数字板卡通过控制所述继电器，以启动或关闭与该继电器串联的所述故障模拟单元，实现对所述被测ECU相应的故障模拟。
9.如权利要求1所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述系统还包括传感器和执行器，所述传感器和所述执行器均分别与所述故障模拟箱连接，且所述故障模拟箱还串联在所述被测ECU的线束中，以在所述故障模拟箱中模拟所述传感器的信号和所述执行器的控制信号。
10.如权利要求1所述故障模拟与测试系统，其特征在于，所述故障诊断的协议支持所有诊断相关协议。
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