CN210199577U

CN210199577U - 一种发动机控制器测试用故障注入模块及系统

Info

Publication number: CN210199577U
Application number: CN201921478019.1U
Authority: CN
Inventors: Yongchun Liu; 刘永春; Qingbo Guo; 郭庆波; Weiping Song; 宋卫萍; Jiayue Sun; 孙佳玥
Original assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Current assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd; China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2029-09-06

Abstract

本实用新型提供一种发动机控制器测试用故障注入模块及系统包括信号输入端口、模拟故障注入的继电器模块、信号控制模块、通讯模块和信号输出端口，发动机控制器的接插件端通过信号输入端口与模拟故障注入的继电器模块连接；信号控制模块与模拟故障注入的继电器模块连接，信号控制模块还与通讯模块连接，用于实现与外部通讯；模拟故障注入的继电器模块与信号输出端口连接，用于连接到发动机控制器所连接的不同故障类型器件。可自动地模拟发动机用传感器和执行器的各种故障状态，完成各种故障模式下的故障注入，其结构简单，操作方便，实现了故障检测的智能化、自动化，能够满足发动机控制器的功能调试需求。

Description

一种发动机控制器测试用故障注入模块及系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子产品的测试技术，具体提供了一种发动机控制器测试用故障注入模块及系统。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，发动机控制器的功能越来越复杂，对发动机控制器进行全面综合的测试，尤其是故障情况和极限条件下的测试就格外重要了。故障注入就是模拟发动机传感器、执行器及接口可能发生的异常，对电控单元进行更全面的测试验证，无需在真实的车辆或原型上进行。

汽车发动机在实际运行过程中，发动机控制器实时采集各种传感器信号，进行一系列复杂的逻辑运算，输出控制信号驱动执行器工作。在控制器进行信号采集和执行器信号输出过程中可能出现以下几种故障：开路、对电源短路、对地短路等，控制器必须根据故障类型采取相应的故障处理措施，做出适时合理的响应，保证行车的安全。

目前现有的测试技术中，大多采用手动方式进行，在传感器或执行器端口处增加导线，手动模拟各种故障状态，实际操作时存在诸多限制和效率不高等问题，且无法在控制器的长期运行中自动模拟。因此，传统的测试方法已经无法满足大规模的系统化的测试需要。

发明内容

针对目前现有的测试技术中，大多采用手动方式进行，在传感器或执行器端口处增加导线，手动模拟各种故障状态，实际操作时存在诸多限制和效率不高等问题，且无法在控制器的长期运行中自动模拟的问题，本实用新型提供了一种发动机控制器测试用故障注入模块及系统。

本实用新型的技术方案是：

第一方面，本实用新型技术方案提供一种发动机控制器测试用故障注入模块，包括信号输入端口、模拟故障注入的继电器模块、信号控制模块、通讯模块和信号输出端口，

发动机控制器的接插件端通过信号输入端口与模拟故障注入的继电器模块连接；

信号控制模块与模拟故障注入的继电器模块连接，信号控制模块还与通讯模块连接，用于实现与外部通讯；

模拟故障注入的继电器模块与信号输出端口连接，用于连接到发动机控制器所连接的不同故障类型器件。

优选地，该故障注入模块还包括电源模块；所述的电源模块提供24v电源，所述电源模块还通过电源转换芯片转换成5v电源；所述的电源模块用于提供故障注入模块工作所需要的供电电源。

优选地，模拟故障注入的继电器模块包括传感器用继电器模块、执行器用继电器模块；

传感器用继电器模块通过信号输出端口连接到发动机控制器所连接的传感器实现对电源端短路、对地短路和对COMM端短路的故障模拟；

执行器用继电器模块通过信号输出端口连接到发动机控制器所连接的执行器实现对电源端短路、对地短路和对COMM端短路的故障模拟。

优选地，传感器用继电器模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

发动机控制器的接插件端连接到第一继电器常开触点的一端，第一继电器常开触点的另一端连接到传感器；第一继电器的线圈一端连接到24v电源，第一继电器的线圈另一端连接到信号控制模块；

发动机控制器的接插件端还通过自恢复保险连接到第二继电器的常开触点的一端，第二继电器的常开触点的另一端分别连接到第三继电器的常开触点的一端和第四继电器常闭触点的一端；第二继电器的线圈一端连接到24v电源，第二继电器的线圈另一端连接到信号控制模块；

第三继电器的常开触点的另一端连接到电源端；第三继电器的线圈一端连接到24v电源，第三继电器的线圈另一端连接到信号控制模块；

第四继电器常闭触点的另一端接地，第四继电器常开触点连接到COMM端；第四继电器的线圈一端连接到24v电源，第四继电器的线圈另一端连接到信号控制模块。

优选地，执行器对地短路、对电源或对COMM端短路的故障，工作原理与传感器的故障注入远离相同。

优选地，信号控制模块包括单片机最小系统模块、继电器驱动控制模块；

单片机最小系统模块通过继电器驱动控制模块分别与传感器用继电器模块和执行器用继电器模块连接；

电源模块分别与单片机最小系统模块和继电器驱动控制模块连接。

优选地，单片机最小系统模块包括飞思卡尔16位单片机，单片机的型号为MC9S12XEP100。

优选地，继电器驱动控制模块包括继电器的驱动芯片，驱动芯片为型号为ULN2003A的芯片。

优选地，电源转换芯片为型号为TPS57160的芯片。

第二方面，本实用新型技术方案还提供一种发动机控制器测试用故障注入系统，包括上位机和故障注入模块；所述的故障注入模块为第一方面所述的发动机控制器测试用故障注入模块；

所述的上位机与故障注入模块进行通信连接。

优选地，所述的通讯模块为CAN通讯模块；信号控制模块通过CAN通讯模块与上位机通讯连接。

故障注入模块通过CAN通讯模块接收上位机数据，对比相应的地址信息后建立通信，通过对接收到的信息进行解析产生通路指令和当前通路指令，当前通路指令存储在数据存储器中，通路指令经过信号控制模块进行处理后，控制相应的继电器动作，完成故障注入功能，同时通过故障状态来显示当前的工作状态。上位机可以实现各种故障模式的控制、激活、故障模式配置以及故障的实时显示。

本实用新型技术方案提供的发动机控制器测试用故障注入模块，包括信号输入端口、电源模块、传感器用继电器模块、执行器用继电器模块、信号控制模块、CAN通讯模块、上位机和信号输出端口。该故障注入模块能够针对发动机控制器所连接的传感器和执行器进行不同故障类型的注入，实现信号开路、带负载和不带负载情况下的对电源端短路、对地短路和对COMMON端短路的故障模拟。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：本实用新型可自动地模拟发动机用传感器和执行器的各种故障状态，完成各种故障模式下的故障注入，其结构简单，操作方便，实现了故障检测的智能化、自动化，能够满足发动机控制器的功能调试需求，可应用于各种车辆电控单元的开发过程中，大大提高测试的安全性和可靠性。

此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的发动机控制器测试用故障注入模块连接框图。

图2是本实用新型实施例二提供的发动机控制器测试用故障注入系统连接框图。

图3为本实用新型实施例提供的传感器故障注入原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1、2所示，本实用新型实施例提供一种发动机控制器测试用故障注入模块，包括信号输入端口、模拟故障注入的继电器模块、信号控制模块、通讯模块和信号输出端口；

模拟故障注入的继电器模块与信号输出端口连接；

模拟故障注入的继电器模块包括传感器用继电器模块、执行器用继电器模块；

执行器用继电器模块通过信号输出端口连接到发动机控制器所连接的执行器实现对电源端短路、对地短路和对COMM端短路的故障模拟。发动机控制器通过信号输入端口与故障注入模块相连，传感器通过信号输出端口和传感器用继电器模块连接；

执行器通过信号输出端口与执行器用继电器模块连接。

该故障注入模块还包括电源模块；所述的电源模块提供24v电源，所述电源模块还通过电源转换芯片转换成5v电源；所述的电源模块用于提供故障注入模块工作所需要的供电电源。

传感器用继电器模块包括第一继电器Relay01、第二继电器Relay02、第三继电器Relay03和第四继电器Relay04；

发动机控制器的接插件端连接到第一继电器Relay01常开触点的一端，第一继电器Relay01常开触点的另一端连接到传感器；第一继电器Relay01的线圈一端连接到24v电源，第一继电器Relay01的线圈另一端连接到信号控制模块；

发动机控制器的接插件端还通过自恢复保险连接到第二继电器Relay02的常开触点的一端，第二继电器Relay02的常开触点的另一端分别连接到第三继电器Relay03的常开触点的一端和第四继电器Relay04常闭触点的一端；第二继电器Relay02的线圈一端连接到24v电源，第二继电器Relay02的线圈另一端连接到信号控制模块；

第三继电器Relay03的常开触点的另一端连接到电源端；第三继电器Relay03的线圈一端连接到24v电源，第三继电器Relay03的线圈另一端连接到信号控制模块；

第四继电器Relay04常闭触点的另一端接地，第四继电器Relay04常开触点连接到COMM端；第四继电器Relay04的线圈一端连接到24v电源，第四继电器Relay04的线圈另一端连接到信号控制模块。

可以实现的故障有：断路、带负载和不带负载的对地短路、对电源端短路、对COMM端短路。发动机控制器的接插件端通道CH1为例说明，当不需要故障注入时，第一继电器Relay01接通，信号回路正常；当需要将CH1短路到电源时，第一继电器Relay01、第二继电器Relay02闭合，则实现了对电源端短路的故障；当需要CH1短路到地或COMM端时，第一继电器Relay01、第二继电器Relay02和第三继电器Relay03闭合，通过控制第四继电器Relay04即可实现对地或对COMM端短路的故障；当第一继电器Relay01断开，即可实现传感器开路的故障。是否需要带载可通过直接连接或断开负载实现，也可通过控制第一继电器Relay01来实现。故障回路中增加了自恢复保险，保证电流过载时能快速熔断，保护被测试的设备。

执行器对地短路、对电源或对COMM端短路的故障，工作原理与传感器的故障注入远离相同。连接关系与上述传感器与继电器的连接关系相同，在此不做赘述。

信号控制模块包括单片机最小系统模块、继电器驱动控制模块；单片机最小系统模块通过继电器驱动控制模块分别与传感器用继电器模块和执行器用继电器模块连接；电源模块分别与单片机最小系统模块和继电器驱动控制模块连接。单片机最小系统模块由飞思卡尔16位单片机MC9S12XEP100、时钟电路、复位电路、调试刷写电路组成，保证单片机系统的正常运行；继电器驱动控制模块主要包括继电器的驱动芯片ULN2003A和外围电路，主要控制继电器执行通断动作；电源模块主要包括电源转换芯片TPS57160、电阻、电感、电容、二极管等器件，一方面将24V电源转化为芯片所需要的5V供电电源，另一方面为继电器等器件工作提供工作电源。

实施例二

如图3所示，本实用新型实施例还提供一种发动机控制器测试用故障注入系统，包括上位机和故障注入模块；所述的故障注入模块为实施例一所述的发动机控制器测试用故障注入模块；

所述的上位机与故障注入模块进行通信连接。

所述的通讯模块为CAN通讯模块；信号控制模块通过CAN通讯模块与上位机通讯连接。

针对发动机控制器所连接的传感器和执行器进行不同故障类型的注入，实现信号开路、带负载和不带负载情况下的对电源端短路、对地短路和对COMM端短路的故障模拟。

所述的信号输入端口连接发动机控制器的接插件端；传感器用继电器模块用于模拟传感器的故障注入；执行器用继电器模块用于模拟执行器的故障注入；信号控制模块一端与继电器模块连接，提供继电器工作所需要的控制信号，另一端与CAN通讯模块连接，完成控制指令的传输；CAN通讯模块用于完成上位机与单片机之间信息的交互；电源模块用于提供模块工作所需要的供电电源。

CAN通讯模块接收上位机故障注入指令，控制故障注入模块接收到指令后，组合继电器执行通断动作，执行相应的故障注入模式，以实现不同故障类型的注入。信号控制模块根据指令输出驱动信号的同时，点亮相应的LED指示灯便于观察。

故障注入模块的故障回路中增加了自恢复保险，保证电流过载时能快速熔断，每路通道都具有过流和过压保护的功能。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于包括信号输入端口、模拟故障注入的继电器模块、信号控制模块、通讯模块和信号输出端口，

2.根据权利要求1所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于该故障注入模块还包括电源模块；所述的电源模块提供24v电源，所述电源模块还通过电源转换芯片转换成5v电源；所述的电源模块用于提供故障注入模块工作所需要的供电电源。

3.根据权利要求2所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于模拟故障注入的继电器模块包括传感器用继电器模块、执行器用继电器模块；

4.根据权利要求3所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于传感器用继电器模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

5.根据权利要求2所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于信号控制模块包括单片机最小系统模块、继电器驱动控制模块；

6.根据权利要求5所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于单片机最小系统模块包括飞思卡尔16位单片机，单片机的型号为MC9S12XEP100。

7.根据权利要求5所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于继电器驱动控制模块包括继电器的驱动芯片，驱动芯片为型号为ULN2003A的芯片。

8.根据权利要求2所述的一种发动机控制器测试用故障注入模块，其特征在于电源转换芯片为型号为TPS57160的芯片。

9.一种发动机控制器测试用故障注入系统，其特征在于包括上位机和故障注入模块；所述的故障注入模块为权利要求1-8任一项所述的发动机控制器测试用故障注入模块；

所述的上位机与故障注入模块进行通信连接。

10.根据权利要求9所述的一种发动机控制器测试用故障注入系统，其特征在于所述的通讯模块为CAN通讯模块；信号控制模块通过CAN通讯模块与上位机通讯连接。