CN221281448U - 故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统，所述故障注入模块包括故障注入通道，所述故障注入通道包括：第一继电器，输入端连接第一信号输入接口，用于连接测试系统的测试信号；第二继电器，输入端连接第二信号输入接口，用于连接第一故障总线；第三继电器，输入端连接第三信号输入接口，用于连接第二故障总线；三个继电器的输出端均连接信号输出接口，用于连接待测设备的电子控制单元。本申请提供的故障注入模块可以模拟开路故障或中断故障、电源短路故障或者接地故障、以及引脚间短路故障等，且不受待测设备电子控制单元和测试系统的影响，结构简单，成本低，扩展性友好，适用范围广泛。

Description

故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统。

背景技术

故障注入，一般用于一些特定设备的电子控制单元(ECU)，比如航天器、汽车、飞机等设备，尤其是需要对故障条件产生已知且可接受的响应的情况。

实际操作时，需要将故障注入单元安装到测试系统和待测设备的电子控制单元ECU之间，使测试系统可在正常运行与故障状态之间切换。常见的故障状态有：电池短路、接地短路、开路等。通过故障注入单元可以添加信号的故障，进而测试、描述或验证待测设备的电子控制单元ECU在特定条件下的性能。

现有的故障注入单元是依赖于PXI控制器或者PCI控制器控制的，还需要依赖不同厂家提供的相应的驱动程序，其价格昂贵，性价比低，且扩展性差。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统，解决了现有技术中故障注入单元依赖于PXI控制器或者PCI控制器控制，还依赖不同厂家提供的相应的驱动程序，成本高、扩展性差的技术问题。

本申请实施例提供了一种故障注入模块，包括故障注入通道，所述故障注入通道包括：

第一继电器，所述第一继电器的输入端连接第一信号输入接口，所述第一信号输入接口用于连接测试系统的测试信号；

第二继电器，所述第二继电器的输入端连接第二信号输入接口，所述第二信号输入接口用于连接第一故障总线；

第三继电器，所述第三继电器的输入端连接第三信号输入接口，所述第三信号输入接口用于连接第二故障总线；

所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的输出端均连接信号输出接口，所述信号输出接口用于连接待测设备的电子控制单元。

优选地，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器均为单刀单掷继电器。

优选地，所述第一继电器为常闭继电器，所述第二继电器、第三继电器均为常开继电器。

优选地，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器封装在同一个壳体内，所述第一信号输入接口、第二信号输入接口、第三信号输入接口设于壳体外的一侧，信号输出接口设于壳体外的另一侧。

优选地，所述故障注入通道设有两个或两个以上。

本申请实施例还提供了一种硬件在环测试系统，包括：

上述的故障注入模块；

测试系统，所述测试系统的测试信号连接所述故障注入模块的第一信号输入接口；

待测设备，所述待测设备的电子控制单元连接所述故障注入模块的信号输出接口；

电源，所述电源的正、负接线端分别连接所述故障注入模块的第一、二故障总线。

优选地，所述系统还包括控制器，所述控制器连接故障注入模块，以控制所述故障注入模块内各继电器的通断。

优选地，所述硬件在环测试系统包括开路故障或中断故障模拟模式，该模式下，所述第一继电器断开，所述第二继电器和第三继电器闭合。

优选地，所述硬件在环测试系统包括电源短路故障模拟模式，该模式下，所述第一继电器和第三继电器断开，所述第二继电器闭合。

优选地，所述硬件在环测试系统包括接地短路故障模拟模式下，该模式下，所述第一继电器和第二继电器断开，所述第三继电器闭合。

优选地，所述故障注入通道设有两个或两个以上时，各故障注入通道与待测设备电子控制单元的引脚对应连接，所述硬件在环测试系统还包括引脚间短路故障模拟模式，该模式下，待测试的引脚对应的故障注入通道的第一继电器断开，第二继电器闭合。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)本申请设计了一种全新的故障注入模块，类似一个“故障总线拓扑”，包括一个或多个故障注入通道，每个故障注入通道可对一个或多个故障总线开路或短路。在此拓扑中，每个故障注入通道均由3个并联的单刀单掷继电器组成。第一组继电器用作为通路，在默认运行模式下，此继电器处于关闭状态。另两组继电器连接两路故障总线，两路故障总线可连接电源，进而模拟开路故障或中断故障、电源短路故障或者接地故障、以及引脚间短路故障等。

(2)本申请故障注入模块还包括控制器，控制器与故障注入模块连接，可以自动控制故障注入模块内的各继电器的通断，以各类型故障模拟模式之间进行自动切换。

(3)本申请故障注入模块不受待测设备电子控制单元和测试系统的影响，结构简单，成本低，扩展性友好，适用范围广泛。

附图说明

图1为本申请实施例一中提供的故障注入模块的结构示意图；

图2为本申请实施例一中提供的硬件在环测试系统的结构示意图；

图3为本申请实施例一中提供的含有控制器的硬件在环测试系统的结构示意图；

图4为本申请实施例二中提供的故障注入模块的结构示意图；

图5为本申请实施例二中提供的硬件在环测试系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种故障注入模块及含有其的硬件在环测试系统，解决了现有技术中故障注入单元依赖于PXI控制器或者PCI控制器控制，还依赖不同厂家提供的相应的驱动程序，成本高、扩展性差的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

设计一种全新的故障注入模块(Fault Insertion Unit，简称FIU)，FIU类似一个“故障总线拓扑”，包括一个或多个故障注入通道，每个故障注入通道可对一个或多个故障总线开路或短路。

在此拓扑中，每个故障注入通道均由3个并联的单刀单掷继电器组成。第一组继电器用作为通路，在默认运行模式下，此继电器处于关闭状态，且FIU不受ECU和测试系统的影响，扩展性友好，同时成本低。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

图1为本实施例中提供的故障注入模块的结构示意图，所述的故障注入模块FIU包括：

第一故障注入通道，所述第一故障注入通道包括第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3，所述第一继电器K1的输入端连接第一信号输入接口IN1，所述第二继电器K2的输入端连接第二信号输入接口IN2，所述第三继电器K3的输入端连接第三信号输入接口IN3，所述第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3的输出端均连接第一信号输出接口OUT1；

第二故障注入通道，所述第二故障注入通道包括第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6，所述第四继电器K4的输入端连接第四信号输入接口IN4，所述第五继电器K5的输入端连接第五信号输入接口IN5，所述第六继电器K6的输入端连接第六信号输入接口IN6，所述第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6的输出端均连接第二信号输出接口OUT2；

在某一优选的实施方式中，第一故障注入通道和第二故障注入通道封装在同一个壳体内，第一信号输入接口IN1～第六信号输入接口IN6依次设于壳体外的一侧，第一信号输出接口OUT1和第二信号输出接口OUT2设于壳体外的另一侧。

第一信号输入接口IN1和第四信号输入接口IN4用于连接测试系统的测试信号，第二信号输入接口IN2和第五信号输入接口IN5均连接故障总线A，第三信号输入接口IN3和第六信号输入接口IN6均连接故障总线B，第一信号输出接口OUT1和第二信号输出接口OUT2用于连接待测设备的电子控制单元ECU。

在某一优选的实施方式中，第一继电器K1～第六继电器K6均为单刀单掷继电器。

在某一优选的实施方式中，第一继电器K1和第四继电器K4均为常闭继电器，第二继电器K2、第三继电器K3、第五继电器K5、第六继电器K6均为常开继电器。

图2为本实施例所示的硬件在环测试系统示意图，在做硬件在环测试时，需要将测试系统的测试信号接在故障注入模块FIU的故障注入通道上，电源接在故障注入模块FIU的两个故障总线上，待测设备的电子控制单元ECU接在FIU模块的输出端，可模拟短电源、短地、开路功能。

具体的，第一信号输入接口IN1和第四信号输入接口IN4均连接测试系统的测试信号，第一信号输出接口OUT1和第二信号输出接口OUT2分别连接待测设备的电子控制单元ECU的第一引脚P1、第二引脚P2。

正常情况下，每个故障注入通道的第一个继电器是闭合的(图2中第一继电器K1和第四继电器K4是闭合的)，测试信号通过故障注入模块FIU流到待测设备的电子控制单元ECU中。

所述测试信号可以是模拟量传感器信号、数字量信号、PWM信号等。

通过上述硬件在环测试系统可以模拟开路故障或中断故障、电源短路故障或者接地故障、以及引脚间短路故障，具体如下：

(1)开路故障或中断故障

如果要模拟开路或中断故障，测试信号与待测设备的ECU之间的信号线应处于开路状态，以确定信号中断之后待测设备的响应。对于第一信号输出接口OUT1而言，通过第一继电器K1来模拟意外断电或开路状态，或者在规定的时间间隔内闭合第一继电器K1，模拟间歇性连接或接触不良的情况。

(2)电源短路故障或者接地短路故障

若要模拟电源短路故障或者接地短路故障，则将测试信号线从外部故障线路或故障总线连接至待测设备。故障总线可配置为仿真电源线、系统接地或系统的其他电源。如果故障总线A接在电源的+端，故障总线B接在电源的-端，对于第一信号输出接口OUT1而言，断开第一继电器K1，闭合第二继电器K2，可模拟电源短路故障。如果断开第一继电器K1，闭合第三继电器K3，可模拟接地短路故障。

(3)引脚间短路故障

若要模拟待测设备的ECU的信号点引脚间短路故障，则断开第一继电器K1和第四继电器K4，闭合第二继电器K2和第五继电器K5，可模拟待测设备的ECU的两个引脚P1、P2之间的短路故障。

在某一优选的实施方式中，所述硬件在环测试系统还包括控制器，如图3所示，所述控制器通过485通讯模块与故障注入模块FIU连接，控制器可以自动控制故障注入模块FIU内的各继电器的通断，以在开路故障或中断故障、电源短路故障或者接地故障、以及引脚间短路等模拟模式之间进行自动切换。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，其区别仅在于：

所述故障注入模块内设有两个以上的故障注入通道，如图4所示，分别为第一故障注入通道、第二故障注入通道……第N故障注入通道(N为大于2的整数)，每个故障注入通道均包括三个继电器，各故障注入通道内的第一个继电器的输入端用于连接待测系统的测试信号(其中，不同故障注入通道内的第一个继电器可以连接相同的测试信号，也可以连接不同的测试信号，依据实际需要设置)，各故障注入通道内的第二个继电器的输入端用于连接故障总线A，各故障注入通道内的第三个继电器的输入端用于连接故障总线B，各故障注入通道内的三个继电器的输出端均连接各自的信号输出接口。

含有上述故障注入模块的硬件在环测试系统如图5所示，测试系统的测试信号接在故障注入模块FIU的故障注入通道上，电源接在故障注入模块FIU的两个故障总线上，待测设备的电子控制单元ECU接在FIU模块的输出端，可模拟短电源、短地、开路功能。

其具体模拟方法与实施例一类似，只是实施例一最多只能同时测试两个通道，本实施例可同时测试多个通道，扩展性强。

当然了，所述硬件在环测试系统也可以包括控制器，所述控制器通过485通讯模块与故障注入模块FIU连接，控制器可以自动控制故障注入模块FIU内的各继电器的通断，以在开路故障或中断故障、电源短路故障或者接地故障、以及引脚间短路等模拟模式之间进行自动切换。

应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并非对本申请任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本申请的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种故障注入模块，其特征在于，包括故障注入通道，所述故障注入通道包括：

第一继电器，所述第一继电器的输入端连接第一信号输入接口，所述第一信号输入接口用于连接测试系统的测试信号；

第二继电器，所述第二继电器的输入端连接第二信号输入接口，所述第二信号输入接口用于连接第一故障总线；

第三继电器，所述第三继电器的输入端连接第三信号输入接口，所述第三信号输入接口用于连接第二故障总线；

所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的输出端均连接信号输出接口，所述信号输出接口用于连接待测设备的电子控制单元。

2.如权利要求1所述的故障注入模块，其特征在于，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器均为单刀单掷继电器。

3.如权利要求1所述的故障注入模块，其特征在于，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器封装在同一个壳体内，所述第一信号输入接口、第二信号输入接口、第三信号输入接口设于壳体外的一侧，信号输出接口设于壳体外的另一侧。

4.如权利要求1所述的故障注入模块，其特征在于，所述故障注入通道设有两个或两个以上。

5.一种硬件在环测试系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～4任一项所述的故障注入模块；

测试系统，所述测试系统的测试信号连接所述故障注入模块的第一信号输入接口；

待测设备，所述待测设备的电子控制单元连接所述故障注入模块的信号输出接口；

电源，所述电源的正、负接线端分别连接所述故障注入模块的第一、二故障总线。

6.如权利要求5所述的硬件在环测试系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述控制器连接故障注入模块，以控制所述故障注入模块内各继电器的通断。

7.如权利要求5或6所述的硬件在环测试系统，其特征在于，所述硬件在环测试系统包括开路故障或中断故障模拟模式，该模式下，所述第一继电器断开，所述第二继电器和第三继电器闭合。

8.如权利要求5或6所述的硬件在环测试系统，其特征在于，所述硬件在环测试系统包括电源短路故障模拟模式，该模式下，所述第一继电器和第三继电器断开，所述第二继电器闭合。

9.如权利要求5或6所述的硬件在环测试系统，其特征在于，所述硬件在环测试系统包括接地短路故障模拟模式下，该模式下，所述第一继电器和第二继电器断开，所述第三继电器闭合。

10.如权利要求5或6所述的硬件在环测试系统，其特征在于，所述故障注入通道设有两个或两个以上时，各故障注入通道与待测设备电子控制单元的引脚对应连接，所述硬件在环测试系统还包括引脚间短路故障模拟模式，该模式下，待测试的引脚对应的故障注入通道的第一继电器断开，第二继电器闭合。