CN113703423A - 一种车载故障注入设备、系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载故障注入设备、系统及控制方法。包括故障注入总线、通信总线、切换开关组件、电源模拟组件、输入总线以及输出总线；故障注入总线一端与通信总线连接，故障注入总线的另一端与切换开关组件的一端电连接，切换开关组件的另一端与电源模拟组件通电或断开；通信总线的另一端与输入总线的一端电连接，输入总线的另一端用于连接待测试设备，通信总线上设置有多个继电器，多个继电器被设置为，在控制指令下开启或闭合，以使车载故障注入设备模拟故障注入模式；输出总线一端电连接在输入总线和通信总线之间，输出总线的另一端用于连接数据监测设备。本发明利用较小的硬件资源，实现多故障模式模拟，节约成本。

Description

一种车载故障注入设备、系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车网络功能安全测试技术领域，具体涉及一种车载故障注入设备、系统及控制方法。

背景技术

随着汽车智能化、网联化技术的应用，车辆功能趋向多样性及复杂性发展，为匹配车辆网络大数据通信需求，相应的车载网络拓扑结构变得越来越复杂，高端车型整车网段数量也越来越多，随着实车网络的复杂度升高，对实车进行网络测试变得越来越重要，在实车测试中可以更加接近于实际车辆工况状态，可以有效对车辆的通信稳定性、安全性、功能性做出厂前的验证。在实际的测试工作中尤其需要提供一款针对于实车网络测试的设备，对实车进行故障模拟、故障恢复能力监测。而随着线束布置的数量提高，实车在实际运行中出现网络故障的可能升高，在研发测试阶段对实车进行网络故障注入测试可以有效的增强实车发生故障时处理机制，现有技术中，进行网络故障注入测试的设备硬件结构复杂、设备成本较高。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明公开了一种车载故障注入设备、系统及控制方法。

根据本申请的一个方面，公开了一种车载故障注入设备，所述车载故障注入设备包括故障注入总线、通信总线、切换开关组件、输出总线、电源模拟组件、输入总线；

所述故障注入总线一端与所述通信总线电连接，所述故障注入总线的另一端与所述切换开关组件的一端电连接，所述切换开关组件的另一端与所述电源模拟组件通电或断开；

所述通信总线的另一端与所述输入总线的一端电连接，所述输入总线的另一端用于连接待测试设备，所述通信总线上设置有多个继电器，所述多个继电器被设置为，在控制器的控制指令下开启或闭合，以使所述车载故障注入设备模拟故障注入模式；

所述输出总线一端电连接在所述输入总线和所述通信总线之间，所述输出总线的另一端用于连接所述数据监测设备；

在一种可能实现的方案中，所述通信总线为多个，所述输入总线以及所述输出总线与所述通信总线对应设置，所述多个通信总线之间并联，所述多个通信总线一端与所述故障注入总线电连接，所述多个通信总线的另一端与所述多个输入总线对应电连接，所述多个输入总线的另一端用于连接待测试设备，所述多个输出总线一端对应电连接在所述多个输入总线与所述多个通信总线之间，所述多个输出总线的另一端用于连接所述数据监测设备。

在一种可能实现的方案中，所述通信总线包括CAN总线、CAN(FD)总线、flexray总线、LIN总线中的一种或几种。

进一步的，所述故障注入总线包括电源线路和接地线路，所述通信总线包括高电平通信线路和低电平通信线路，所述切换开关组件包括第一切换开关和第二切换开关，所述输出总线包括高电平输出线路和低电平输出线路，所述电源模拟组件包括电源正极和电源负极，所述输入总线包括高电平输入线路和低电平输入线路；

所述电源线路的两端分别与所述高电平通信线路的一端以及所述第一切换开关的一端电连接，所述第一切换开关的另一端与所述电源正极通电或断开，所述接地线路的两端分别与所述低电平通信线路的一端以及所述第二切换开关的一端电连接，所述第二切换开关的另一端与所述电源负极通电或断开；

所述高电平通信线路的另一端与所述高电平输入线路电连接，所述低电平通信线路的另一端与所述低电平输入线路电连接；

所述高电平输出线路电连接在所述高电平输入线路和所述高电平通信线路之间，所述低电平输出线路电连接在所述低电平输入线路和所述低电平通信线路之间；

所述继电器设置在所述高电平通信线路和/或所述低电平通信线路上。

进一步的，所述第一切换开关被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述第一切换开关与所述电源正极断开，所述第二切换开关被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述第二切换开关与所述电源负极断开。

进一步的，所述电源线路和接地线路之间设置有短接开关，所述短接开关被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述短接开关为常开；所述高电平输出线路和低电平输出线路上分别设置有辅助继电器。

在一种可能实现的方案中，所述高电平通信线路上并联有多条第一辅助线路，所述低电平通信线路上并联有多条第二辅助线路，所述多个继电器分别设置在所述第一辅助线路以及所述第二辅助线路上。

在一种可能实现的方案中，所述高电平输入线路和/或所述低电平输入线路上设置有电阻件。

根据本申请的另一个方面，还公开了一种车载故障注入系统，所述故障注入系统包括控制器、数据监测设备以及上述所述的故障注入设备，所述控制器用于接收控制指令，依据所述控制指令控制所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器以及短接开关中的一个或多个动作，所述数据监测设备用于监测所述故障注入设备中的故障注入总线、通信总线、输出总线、输入总线中任意一个或多个线路的通信数据。

根据本申请的另一个方面，还公开了一种车载故障注入控制方法，所述方法基于控制器控制故障注入设备，记录控制指令时间点，所述方法包括：

接收控制指令，所述控制指令携带有与所述控制指令对应的器件标识，所述器件包括所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器或者短接开关中的一个或多个；

基于所述控制指令控制与所述器件标识对应的器件动作，以使得所述故障注入设备模拟故障模式。

本发明的车载故障注入设备包括一种车载故障注入设备，所述车载故障注入设备包括故障注入总线、通信总线、切换开关组件、输出总线、电源模拟组件、输入总线；所述故障注入总线一端与所述通信总线电连接，所述故障注入总线的另一端与所述切换开关组件的一端电连接，所述切换开关组件的另一端与所述输出总线或所述电源模拟组件电连接，所述输出总线的另一端用于连接数据监测设备；所述通信总线的另一端与所述输入总线的一端电连接，所述输入总线的另一端用于连接待测试设备，所述通信总线上设置有多个继电器，所述多个继电器被设置为，在控制器的控制指令下开启或闭合，以使所述车载故障注入设备模拟故障注入模式；本发明基于故障注入总线与通信总线之间的串联以及开关切换组件、继电器的电路切换，即可实现多故障模式的注入模拟，可以利用较小的硬件资源，实现多故障模式模拟，节约设备投入成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的一种车载故障注入设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种车载故障注入设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种车载故障注入系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种故障注入模拟示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种故障注入模拟示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种故障注入模拟示意图；

图7是本发明实施例提供的故障注入控制方法的流程图；

图中，1-故障注入总线，11-电源线路，12-接地线路，2-切换开关组件，21-第一切换开关，22-第二切换开关，3-电阻件，4-电源模拟组件，41-电源正极，42-电源负极，5-通信总线，51-高电平通信线路，52-低电平通信线路，6-输入总线，61-高电平输入线路，62-低电平输入线路，7-输出总线，71-高电平输出线路，72-低电平输出线路，8-短接开关，9-继电器(a1-a4，b1-b4，c1....)，10-辅助继电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决上述技术中存在的问题，本发明公开了一种车载故障注入设备、系统及控制方法。

根据本申请的一个方面，公开了一种车载故障注入设备，如图1所示，所述车载故障注入设备包括故障注入总线1、通信总线5、切换开关组件2、电源模拟组件4、输入总线6以及输出总线7；

所述故障注入总线1一端与所述通信总线5电连接，所述故障注入总线1的另一端与所述切换开关组件2的一端电连接，所述切换开关组件2的另一端与所述电源模拟组件4通电或断开；

所述通信总线5的另一端与所述输入总线6的一端电连接，所述输入总线6的另一端用于连接待测试设备，所述通信总线5上设置有多个继电器9，所述多个继电器9被设置为，在控制器的控制指令下开启或闭合，以使所述车载故障注入设备模拟故障注入模式；

所述输出总线7一端电连接在所述输入总线6和所述通信总线5之间，所述输出总线7的另一端用于连接所述数据监测设备。

具体的，继续参阅图1所示，所述故障注入总线1包括电源线路11和接地线路12，所述通信总线5包括高电平通信线路51和低电平通信线路52，所述切换开关组件2包括第一切换开关21和第二切换开关22，所述电源模拟组件4包括电源正极41和电源负极42，所述输入总线6包括高电平输入线路61和低电平输入线路62，所述输出总线7包括高电平输出线路71和低电平输出线路72；

所述电源线路11的两端分别与所述高电平通信线路51的一端以及所述第一切换开关21的一端电连接，所述第一切换开关21的另一端与所述电源正极41通电或断开，所述接地线路12的两端分别与所述低电平通信线路52的一端以及所述第二切换开关22的一端电连接，所述第二切换开关22的另一端与所述电源负极42通电或断开。

所述高电平通信线路51的另一端与所述高电平输入线路61电连接，所述低电平通信线路52的另一端与所述低电平输入线路62电连接；

所述高电平输出线路71电连接在所述高电平输入线路61和所述高电平通信线路51之间，所述低电平输出线路72电连接在所述低电平输入线路62和所述低电平通信线路52之间；

所述多个继电器9分别设置在所述高电平通信线路51和所述低电平通信线路52上。

进一步的，所述电源线路11和接地线路12以及所述高电平输入线路51和所述低电平输入线路52上还设置有电阻件3。

在一种可能实现的方案中，所述高电平通信线路51包括第一主线路和多条并联的第一辅助线路，所述低电平通信线路52包括第二主线路和多条并联的第二辅助线路，所述多个继电器9分别设置在所述第一辅助线路以及所述第二辅助线路上。示例性的，如图1所示，高电平通信线路51包括第一主线路和两条并联的第一辅助线路，所述低电平通信线路52包括第二主线路和两条并联的第二辅助线路，两条第一辅助线路上均设置有一个继电器9，分别为a1和a2，两条第二辅助线路上也均设置有一个继电器9，分别为a3和a4。

在一种可能实现的方案中，所述电源线路11和接地线路12之间设置有短接开关8，所述短接开关8被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述短接开关8为常开；

所述高电平输出线路71和低电平输出线路72上分别设置有辅助继电器9。

进一步的，所述高电平输出线路71和低电平输出线路72上还设置有辅助继电器10。辅助继电器10被设置为，在故障注入设备无需模拟故障注入时，辅助继电器10为常开。

在一种可能实现的方案中，通信总线5可以为一条，也可以为多条。示例性的，当通信总线5为一条时，继续参阅图1所示，当车载故障注入设备未处于故障注入模拟状态时，第一切换开关21的一端与电源线路11电连接，第一切换开关21的另一端与电源正极41断开，第二切换开关22的一端与接地线路12电连接，第二切换开关22的另一端与电源负极42断开。

进一步的，基于上述图1的结构，可以进行多故障注入模式的模拟，具体的，参阅图4所示，可以进行短路故障的模拟。示例性的，如图4所示，将短接开关8闭合，将a1和a4闭合，此时可以模拟电源短接故障。

进一步的，基于上述图1的结构，还可以进行其他故障模式的模拟，示例性的，如图5所示，将第二切换开关22与电源负极42电连接，将a1闭合，将高电平输出线路71上的辅助继电器10闭合，此时可以模拟高电平输出线路71与接地线路12短接故障。

进一步的，基于上述图1的结构，还可以进行其他故障模式的模拟，示例性的，如图6所示，将第一切换开关21与电源正极41通电，将a4闭合，将低电平输出线路72上的辅助继电器10闭合，此时可以模拟低电平输出线路72与电源线路11短接故障，实现低电平输出线路与电源短接故障。

可以理解的是，上述的故障注入模式仅是一种优选实施方案，在其他可实施的方案中，还可以控制故障注入设备中的切换开关组件2、继电器9以及短接开关8中的一个或多个动作实现不同故障注入模式的模拟，并控制高电平输出线路71和/或低电平输出线路72上的辅助继电器10闭合，实现故障模拟过程中的通信数据的监测。

在一种可能实现的方案中，该通信总线5可以为CAN总线、flexray总线或LIN总线中的任意一种。从而通过上述结构，可以实现不同通信类型的多故障注入模式的模拟，节约设备投入成本。

在另一种可能实现的方案中，通信总线5也可以是(CAN with Flexible Datarate，CAN FD)，CAN FD可以理解为是CAN的升级版，只升级了协议，物理层未改变。

进一步的，在一种可能实现的方案中，如图2所示，所述通信总线5也可以为多条，当通信总线5为多条时，所述输入总线6以及所述输出总线7也为多条，所述输入总线6以及所述输出总线7与所述通信总线5对应设置，所述多个通信总线5之间并联，所述多个通信总线5一端与所述故障注入总线1串联，所述多个通信总线5的另一端与所述多个输入总线6对应电连接，所述多个输入总线6的另一端用于连接待测试设备，所述多个输出总线7一端对应电连接在所述多个输入总线6与所述多个通信总线5之间，所述多个输出总线7的另一端用于连接所述数据监测设备。

当通信总线5为多条时，每条通信总线5上的高电平通信线路51均包括第一主线路和多条并联的第一辅助线路，每条通信总线5上的低电平通信线路52均包括第二主线路和多条并联的第二辅助线路，所述多个继电器9分别设置在所述第一辅助线路以及所述第二辅助线路上。示例性的，继续参阅图2所示，通信总线5为3条，每条高电平通信线路51均包括第一主线路和两条并联的第一辅助线路，每条低电平通信线路52均包括第二主线路和两条并联的第二辅助线路，两条第一辅助线路上均设置有一个继电器9，两条第二辅助线路上也均设置有一个继电器9。优选的，继电器9命名可以如图2所示，从左到右上的通信线路上的继电器9可以依次为a1，a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4以及c1、c2......。

当通信总线5为多条时，所述通信总线5包括CAN总线、flexray总线、LIN总线、CANFD总线中的一种或几种，例如图所示的，通信总线5从左到右可以依次为CAN总线、CANFD总线和LIN总线。

在其他可实施的方案中，通信总线5也可以是其它组合，这里不进行具体限定。

进一步的，当通信总线5为多条时，可以控制不同控制故障注入设备中的切换开关组件2、继电器9以及短接开关8中的一个或多个动作实现不同故障注入模式的模拟，并控制第二高电平输出线路71和/或第二低电平输出线路72上的辅助继电器10闭合，实现故障模拟过程中的通信数据的监测。其故障注入模拟原理与上述相同，这里不再赘述。

可以理解的是，通过本申请图1中的结构，只要进行不同通信类型总线的并联连接后，即可扩增出更多的网段数量，并可基于扩增的网段数量实现更多种故障注入模式的模拟。提高了故障注入设备的故障模拟的可扩展性。

根据本申请的另一个方面，还公开了一种车载故障注入系统，如图3所示，所述故障注入系统包括控制器、数据监测设备以及上述所述的故障注入设备，所述控制器用于接收控制指令，依据所述控制指令控制所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器、短接开关以及辅助继电器中的一个或多个动作，所述数据监测设备用于监测所述故障注入设备中的故障注入总线、通信总线、第一输出总线、输入总线以及第二输出总线中任意一个或多个线路的通信数据。

根据本申请的另一个方面，还公开了一种车载故障注入控制方法，所述方法基于控制器控制故障注入设备，记录控制指令时间点，如图7所示，所述方法包括：

S100、接收控制指令，所述控制指令携带有与所述控制指令对应的器件标识，所述器件包括所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器、短接开关以及辅助继电器中的一个或多个。

S102、基于所述控制指令控制与所述器件标识对应的器件动作，以使得所述故障注入设备模拟故障模式。

具体的，可以由上位机向控制器发送控制指令，以使得控制器基于该控制指令，控制故障注入设备中的各器件，例如切换开关组件、继电器、短接开关以及辅助继电器中的任意一个或多个执行动作。

进一步的，控制器在接收到控制指令后，可以记录控制指令的时间点，以确定基于控制指令控制故障注入设备中的各器件的启动时间以及启动对象，可以理解的是，启动对象即为故障注入设备中的各器件中的目标器件，例如可以是切换开关组件、继电器、短接开关以及辅助继电器中的任意一个。本发明的车载故障注入设备包括一种车载故障注入设备，所述车载故障注入设备包括故障注入总线1、通信总线5、切换开关组件2、悬空输出3、电源模拟组件4、输入总线6以及第二输出总线7；所述故障注入总线1一端与所述通信总线5电连接，所述故障注入总线1的另一端与所述切换开关组件2的一端电连接，所述切换开关组件2的另一端与所述悬空输出3或所述电源模拟组件4电连接；所述通信总线5的另一端与所述输入总线6的一端电连接，所述输入总线6的另一端用于连接待测试设备，所述通信总线5上设置有多个继电器9，所述多个继电器9被设置为，在控制器的控制指令下开启或闭合，以使所述车载故障注入设备模拟故障注入模式；所述输出总线7一端电连接在所述输入总线6和所述通信总线5之间，所述输出总线7的另一端用于连接所述数据监测设备。本发明基于故障注入总线1与通信总线5之间的串联以及开关切换组件、继电器9的电路切换，即可实现多故障模式的注入模拟，可以利用较小的硬件资源，实现多故障模式模拟，节约设备投入成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车载故障注入设备，其特征在于，所述车载故障注入设备包括故障注入总线(1)、通信总线(5)、切换开关组件(2)、电源模拟组件(4)、输入总线(6)以及输出总线(7)；

所述故障注入总线(1)一端与所述通信总线(5)连接，所述故障注入总线(1)的另一端与所述切换开关组件(2)的一端电连接，所述切换开关组件(2)的另一端与所述电源模拟组件(4)通电或断开；

所述通信总线(5)的另一端与所述输入总线(6)的一端电连接，所述输入总线(6)的另一端用于连接待测试设备，所述通信总线(5)上设置有多个继电器(9)，所述多个继电器(9)被设置为，在控制指令下开启或闭合，以使所述车载故障注入设备模拟故障注入模式；

所述输出总线(7)一端电连接在所述输入总线(6)和所述通信总线(5)之间，所述输出总线(7)的另一端用于连接所述数据监测设备。

2.根据权利要求1所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述通信总线(5)为多个，所述输入总线(6)以及所述输出总线(7)与所述通信总线(5)对应设置，所述多个通信总线(5)之间并联，所述多个通信总线(5)一端与所述故障注入总线(1)电连接，所述多个通信总线(5)的另一端与所述多个输入总线(6)对应电连接，所述多个输入总线(6)的另一端用于连接待测试设备，所述多个输出总线(7)一端对应电连接在所述多个输入总线(6)与所述多个通信总线(5)之间，所述多个输出总线(7)的另一端用于连接所述数据监测设备。

3.根据权利要求1或2所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述通信总线(5)包括实车网络中的CAN总线、CAN(FD)总线、flexray总线、LIN总线中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述故障注入总线(1)包括电源线路(11)和接地线路(12)，所述通信总线(5)包括高电平通信线路(51)和低电平通信线路(52)，所述切换开关组件(2)包括第一切换开关(21)和第二切换开关(22)，所述电源模拟组件(4)包括电源正极(41)和电源负极(42)，所述输入总线(6)包括高电平输入线路(61)和低电平输入线路(62)，所述输出总线(7)包括高电平输出线路(71)和低电平输出线路(72)；

所述电源线路(11)的两端分别与所述高电平通信线路(51)的一端以及所述第一切换开关(21)的一端电连接，所述第一切换开关(21)的另一端与所述电源正极(41)接通或断开，所述接地线路(12)的两端分别与所述低电平通信线路(52)的一端以及所述第二切换开关(22)的一端电连接，所述第二切换开关(22)的另一端与所述电源负极(42)通电或断开；

所述高电平通信线路(51)的另一端与所述高电平输入线路(61)电连接，所述低电平通信线路(52)的另一端与所述低电平输入线路(62)电连接；

所述高电平输出线路(71)电连接在所述高电平输入线路(61)和所述高电平通信线路(51)之间，所述低电平输出线路(72)电连接在所述低电平输入线路(62)和所述低电平通信线路(52)之间；

所述继电器(9)设置在所述高电平通信线路(51)和/或所述低电平通信线路(52)上。

5.根据权利要求4所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述第一切换开关(21)被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述第一切换开关(21)与所述电源正极(41)断开，所述第二切换开关(22)被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述第二切换开关(22)与所述电源负极(42)断开。

6.根据权利要求4所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述电源线路(11)和接地线路(12)之间设置有短接开关(8)，所述短接开关(8)被设置为，在所述故障注入设备无需模拟故障注入时，所述短接开关(8)为常开；

所述高电平输出线路(71)和低电平输出线路(72)上分别设置有辅助继电器(10)。

7.根据权利要求4所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述高电平通信线路(51)上并联有多条第一辅助线路，所述低电平通信线路(52)上并联有多条第二辅助线路，所述多个继电器(9)分别设置在所述第一辅助线路以及所述第二辅助线路上。

8.根据权利要求7所述的车载故障注入设备，其特征在于，所述高电平输入线路(61)和/或所述低电平输入线路(62)上设置有电阻件(3)。

9.一种车载故障注入系统，其特征在于，所述故障注入系统包括控制器、数据监测设备以及权利要求1-8任一项所述的故障注入设备，所述控制器用于接收控制指令，依据所述控制指令控制所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器以及短接开关中的一个或多个动作，所述数据监测设备用于监测所述故障注入设备中的故障注入总线、通信总线、输出总线、输入总线中任意一个或多个线路的通信数据。

10.一种车载故障注入控制方法，其特征在于，所述方法基于控制器控制故障注入设备，记录控制指令时间点，所述方法包括：

接收控制指令，所述控制指令携带有与所述控制指令对应的器件标识，所述器件包括所述故障注入设备中的切换开关组件、继电器或者短接开关中的一个或多个；

基于所述控制指令控制与所述器件标识对应的器件动作，以使得所述故障注入设备模拟故障模式。

Images