一种线控制动系统的故障注入测试方法和装置

技术领域

本发明涉及车辆生产和测试技术领域，本发明具体涉及一种线控制动系统的故障注入测试方法和装置。

背景技术

线控制动系统作为新能源汽车线控底盘的关键部件，其本体和电子系统的集成度提高会导致系统性故障和相关部件功能失效的风险不断增加。因此，线控制动系统的故障安全性引起了汽车生产厂商和消费者的高度重视。

为了确保线控制动系统的功能安全性，汽车行业普遍将ISO26262与T/CSAE263-2022标准作为测试流程和管理指导标准，众多汽车技术供应商已全面开展故障测试的流程认证及功能安全认证工作。线控制动系统本体类故障可以分为电机类故障、电磁阀故障、轮速传感器故障以及踏板位移传感器故障。

在线控制动系统开发阶段，一般无法直接实现汽车行驶工况下的真实故障测试。因此，需要一种基于半实物仿真的模拟故障测试平台，对线控制动系统进行模拟故障测试用例注入，检测分析线控制动系统产生故障后的反馈结果，并据此修正系统漏洞以提升系统整体安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种线控制动系统的故障注入测试方法和装置，解决了线控制动系统的故障测试的问题，通过仿真各类故障类型，在线控制动系统的开发阶段，可有效测试线控制动系统的可靠性和安全性。

本发明的第一个方面，提供了一种线控制动系统的故障注入测试方法，其包括：

根据线控制动系统的测试故障类型，仿真获得测试故障类型对应的故障发生时，线控制动系统所接收到的部件故障控制参数和部件故障电参数。

通过部件故障控制参数和部件故障电参数注入待测试线控制动系统，获取待测试线控制动系统的故障反馈信息。

根据故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障测试结果。

本发明的第二个方面，提供了线控制动系统的故障注入测试装置，其特征在于，包括：故障注入控制板和故障测试负载箱。

故障注入控制板，故障注入控制板中设置故障注入控制器且包括一个能够向外输出数据的数据输出端。故障注入控制器的控制过程通过故障测试平台软件实现。

故障注入控制器根据线控制动系统的测试故障类型，仿真获得测试故障类型对应的故障发生时，线控制动系统所接收到的部件故障控制参数和部件故障电参数。

故障测试负载箱，其连接于数据输出端且能够从数据输出端接收部件故障控制参数和部件故障电参数。故障测试负载箱根据部件故障控制参数和部件故障电参数生成与之对应的部件故障控制参数和部件故障电参数。故障测试负载箱通过故障注入控制板连接待测试线控制动系统。

故障注入控制板控制故障测试负载箱，将生成的部件故障控制参数和部件故障电参数注入待测试线控制动系统。且从待测试线控制动系统中，接收待测试线控制动系统的故障反馈信息。

故障注入控制板根据故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障测试结果。

本发明的技术方案，通过故障测试负载箱、故障注入控制板、故障测试平台软件，对线控制动系统进行模拟故障测试用例注入，检测分析线控制动系统产生故障后的反馈结果，有效降低制动系统故障检测环境搭建成本，简化了操作流程，提高了故障检测效率。

下文将以明确易懂的方式，结合附图对线控制动系统的故障注入测试方法和装置的特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1是用于说明在本发明一种实施方式中，线控制动系统的故障注入测试方法的流程示意图。

图2是用于说明在本发明一种实施方式中，线控制动系统的故障注入测试系统的组成示意图。

图3是用于说明在本发明另一种实施方式中，线控制动系统的故障注入测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本示例性实施例相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构及真实比例。

本发明一个方面，如图1所示，提供了一种线控制动系统的故障注入测试方法，其包括：

步骤S101，根据线控制动系统的测试故障类型，仿真获得测试故障类型对应的故障发生时，线控制动系统所接收到的部件故障控制参数和部件故障电参数。

步骤S102，通过部件故障控制参数和部件故障电参数注入待测试线控制动系统，获取待测试线控制动系统的故障反馈信息。

步骤S103，根据故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障测试结果。从而，进行线控制动本体类实时故障注入测试，获取整车在故障模式下的诊断结果并对其进行分析。

在本发明的另一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试方法中，测试故障类型包括电机类故障、电磁阀故障、轮速传感器故障以及踏板位移传感器故障。

电机类故障包括：电机过电压故障、过电流故障、过温故障。

电磁阀故障包括：模拟器隔断阀故障、回路隔断阀故障、栓塞隔离阀故障、自检隔断阀故障的短电源故障、短路故障、开路故障、过电流故障。

轮速传感器故障包括：传感器短路故障、开路故障、过电流故障、过温故障。

踏板位移传感器故障包括：占空比超限故障、周期超限故障、开路故障、供电欠压故障、供电过压故障。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试方法，包括：通过故障测试负载箱仿真获得测试故障类型对应的故障发生时，线控制动系统所接收到的部件故障控制参数和部件故障电参数。

在本发明的又一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试方法，包括：

判断故障反馈信息及其组合是否在设定阈值内，若是，则得到线控制动系统的故障测试通过结果，若否，则得到故障测试未通过结果。

显示故障测试通过结果或故障测试未通过结果。

在本发明的又一种实施方式中，线控制动系统的故障注入测试方法，包括：

占空比超限故障包括，注入占空比超上限故障和注入占空比超下限故障。

当注入占空比超下限故障时，部件故障控制参数为第一占空比为1%，第二占空比为90%，频率为1KHz。当注入占空比超上限故障时，第一占空比为97%，第二占空比为10%，频率为1KHz。

周期超限故障包括，注入周期超下限故障和注入周期超上限故障。

当注入周期超下限故障时，部件故障控制参数为第一占空比为80%，第二占空比为20%，第一占空比频率为799Hz，第二占空比频率为1KHz。当注入周期超上限故障时，部件故障控制参数为第一占空比为80%，第二占空比为20%，第一占空比频率为1.26KHz，第一占空比频率为1KHz。

当开路故障时，部件故障控制参数为第一占空比悬空，第二占空比为10%，第二占空比频率为1KHz。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试方法，测试故障类型包括唯一标识故障类型的故障码。线控制动系统的故障注入测试方法包括：

清除已存储历史测试中的已测试故障码。

读取当前待测试故障类型对应的当前测试故障码。

根据当前测试故障码，对应故障码和部件故障控制参数和部件故障电参数的对应关系，仿真得到当前部件故障控制参数和部件故障电参数。

通过当前部件故障控制参数和部件故障电参数，注入待测试线控制动系统，获取待测试线控制动系统的当前故障反馈信息。

根据当前故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障类型所对应的当前故障码。

判断当前故障码和当前测试故障码是否匹配，若是，则进一步判断当前故障码是否包括在历史故障码中，若是，则将初始化历史故障码所对应的部件故障控制参数和部件故障电参数且输出测试通过信息。若否则输出测试未通过信息。

判断当前故障码和当前测试故障码是否匹配，若否，则输出测试未通过信息。

本发明的一种实施方式中，如图3所示，公开了一种线控制动系统的故障注入测试方法，基于一种线控制动系统的故障注入测试装置，包括基于测试负载箱控制器端及故障测试平台软件的故障注入测试方法，通过故障注入测试装置完成相关故障注入，模拟制动故障，检查各制动系统部件状态并记录电压电流值、温度、转矩指令、输出转矩、输出轮速及故障诊断信息。

故障注入类型包括电机类故障、电磁阀故障、轮速传感器故障以及踏板位移传感器故障。电机类故障分为电机过电压、过电流、过温。电磁阀故障包括模拟器隔断阀（SSV）、回路隔断阀（CSV）、栓塞隔离阀（PSV）、自检隔断阀（TSV）的短电源故障、短地故障、开路故障、过电流故障。轮速传感器故障包括传感器短路故障、开路故障、过电流故障、过温故障。踏板位移传感器（PTS）故障包括占空比超限故障、周期超限故障、开路故障、供电欠压故障、供电过压故障。

电机类故障测试注入方法：通过程序代码定义电机控制器的控制指令，使驱动电机系统在开始时稳定在正常工作状态，通过故障测试平台软件注入模拟电机过电压、过电流、过温信号或修改电机温度保护阈值，以触发电机故障保护功能。

电磁阀故障注入测试方法：根据电磁阀具体故障类型，通过故障测试平台软件注入故障用例，控制继电器处于对应故障状态，模拟电磁阀的短电源、短地、开路等故障，以触发故障报警和故障保护功能。

轮速传感器故障注入测试方法：根据轮速传感器具体故障类型，通过故障测试平台软件注入故障用例，控制传感器处于对应故障状态，模拟轮速传感器的短路、开路、过温等故障，以触发故障报警和故障保护功能。

踏板位移传感器故障注入测试方法：根据踏板位移传感器信号异常具体类型，通过故障测试平台软件设置踏板位移传感器信号参数，控制踏板位移传感器信号的占空比、频率、供电电压等数值，模拟踏板位移传感器信号占空比超限故障、周期超限故障、开路故障、供电欠压故障、供电过压故障，以触发故障报警和故障保护功能。

电机类故障包括电机过电压、过电流、过温，具体测试方法如下：

（1）过电压、过电流

在故障测试平台软件中设定电机的电压值、电流值，或通过改变电压、电流反馈信号，使电压值、电流值超过检测阈值，触发过电压、过电流故障报警信号。

（2）过温

通过设定电机控制器中的控制指令，使电机在限定转速模式下达到最大输出电流，通过故障测试平台软件模拟电机温度过高或修改电机温度保护阈值，以触发过温故障诊断信息。

电磁阀故障包括模拟器隔断阀、回路隔断阀、栓塞隔离阀、自检隔断阀的短电源故障、短路故障、开路故障、过电流故障，具体测试方法如下：

（1）短电源故障

清除故障采集板原有故障码，读取故障码以此确认原有故障状态清除成功。控制电磁阀继电器短接到电源，以实现模拟电磁阀短电源故障。

（2）短地故障

清除故障采集板原有故障码，读取故障码以此确认原有故障状态清除成功。控制电磁阀继电器短接到地，以实现模拟电磁阀短路故障。

（3）开路故障

清除故障采集板原有故障码，读取故障码以此确认原有故障状态清除成功。控制电磁阀继电器开路，以实现模拟电磁阀短路故障。

轮速传感器故障包括传感器短路故障、开路故障、过电流故障、过温故障，其测试方法与电磁阀故障注入测试方法一致。

踏板位移传感器故障包括占空比超限故障、周期超限故障、开路故障、供电欠压故障、供电过压故障，具体测试方法如下：

（1）占空比超限故障

注入占空比超下限故障时，设置PTS1第一占空比为1%，PTS2第二占空比为90%，频率为1KHz，通过标定功能读出 PTS1信号占空比超下限的故障信息。

注入占空比超上限故障时，设置PTS1第一占空比为97%，PTS2第二占空比为10%，频率为1KHz，通过标定功能读出 PTS1信号占空比超上限的故障信息。

（2）周期超限故障

注入周期超下限故障时，设置PTS1第一占空比为80%，PTS2第二占空比为20%，PTS1频率为799Hz，PTS2频率为1KHz，通过标定功能读出 PTS1信号周期超下限的故障信息。注入周期超上限故障时，设置PTS1第一占空比为80%，PTS2第二占空比为20%，PTS1频率为1.26KHz，PTS2频率为1KHz，通过标定功能读出 PTS1信号周期超上限的故障信息。

（3）开路故障

注入开路故障时，设置PTS1第一占空比悬空，PTS2第二占空比为10%，频率为1KHz，通过标定功能读出 PTS1信号开路的故障信息。

（4）供电欠压、过压故障

注入供电欠压、过压故障时，通过设置电压传感器数值对其±0.5V以上，触发PTS欠压或过压故障，通过标定功能确认PTS当前故障，并读取故障信息。

本发明的技术方案，通过故障测试负载箱、故障注入控制板、故障测试平台软件，对线控制动系统进行模拟故障测试用例注入，检测分析线控制动系统产生故障后的反馈结果，有效降低制动系统故障检测环境搭建成本，简化了操作流程，提高了故障检测效率。

本发明另一个方面，如图2所示，提供了线控制动系统的故障注入测试装置，包括：

故障注入控制板201，故障注入控制板201中设置故障注入控制器且包括一个能够向外输出数据的数据输出端。故障注入控制器的控制过程通过故障测试平台软件实现。

故障注入控制器根据线控制动系统的测试故障类型，仿真获得测试故障类型对应的故障发生时，线控制动系统所接收到的部件故障控制参数和部件故障电参数。和

故障测试负载箱202，其连接于数据输出端且能够从数据输出端接收部件故障控制参数和部件故障电参数。故障测试负载箱202根据部件故障控制参数和部件故障电参数生成与之对应的部件故障控制参数和部件故障电参数。故障测试负载箱202通过故障注入控制板201连接待测试线控制动系统。

故障注入控制板201控制故障测试负载箱202，将生成的部件故障控制参数和部件故障电参数注入待测试线控制动系统。且从待测试线控制动系统中，接收待测试线控制动系统的故障反馈信息。

故障注入控制板201根据故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障测试结果。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试装置中，测试故障类型包括唯一标识故障类型的故障码。

故障注入控制板201的故障测试平台软件中包括初始化单元，其能够向故障测试负载箱202输出负载箱设备初始化控制信息，以使故障测试负载箱202中的加载数据为初始化数据。

初始化单位，还配置为清除故障注入控制板201中已存储历史测试中的已测试故障码。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试装置中，还包括，用户输入信息单元，其与故障注入控制板201的信息输入端连接，获取当前待测试故障类型。

故障注入控制板201，还配置为从信息输入端读取当前待测试故障类型对应的当前测试故障码。根据当前测试故障码，对应故障码和部件故障控制参数和部件故障电参数的对应关系，得到当前部件故障控制参数和部件故障电参数。

故障测试负载箱202，还配置为仿真生成当前部件故障控制参数和部件故障电参数。

故障注入控制板201，通过将当前部件故障控制参数和部件故障电参数，注入待测试线控制动系统，且获取待测试线控制动系统的当前故障反馈信息。

故障注入控制板201，根据当前故障反馈信息得到待测试线控制动系统的故障类型所对应的当前故障码。

故障注入控制板201，判断当前故障码和当前测试故障码是否匹配，若否，则输出测试未通过信息且向故障测试负载箱202发送故障测试负载箱202下电控制信息，以使故障测试负载箱202。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试装置中，故障注入控制板201，还配置为故障注入控制板201判断若当前故障码和当前测试故障码匹配，则进一步判断当前故障码是否包括在历史故障码中，

若是，则将初始化历史故障码所对应的部件故障控制参数和部件故障电参数且输出测试通过信息。且向故障测试负载箱202发送故障测试负载箱202下电控制信息，以使故障测试负载箱202。故障注入控制板201输出测试通过信息。

若否则输出测试未通过信息，且向故障测试负载箱202发送故障测试负载箱202下电控制信息，以使故障测试负载箱202。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试装置中，还包括：显示单元，其与故障注入控制板201的输出连接，且能够输出测试通过信息和测试未通过信息。

在本发明的再一种实施方式中，本发明中的线控制动系统的故障注入测试装置中，故障注入控制板201还配置为，若出测试未通过信息，则根据当前故障码和当前测试故障码获取其差异区间值，根据差异区间值获取故障测试差异程度信息。故障码按照故障类型的相似程度排列依次排列。

故障类型的相似程度以故障产生在车辆上的控制总线依次经过的物理位置决定。从而可以判断出其故障判断失误的重点位置，其可以根据控制总线的位置，有效获取控制总线上造成故障模拟失误的可影响因素，从而便于快速排查故障分析的未通过原因。

本发明的线控制动系统的故障注入测试装置，包括故障测试负载箱、故障注入控制板、电脑端故障测试平台软件。能够实现线控制动系统的正常运行工况和模拟故障工况。

电脑端故障测试平台软件与测试负载箱连接，测试负载箱与故障注入控制板连接，最后通过故障注入控制板将诊断信息返回至电脑端。故障注入测试装置用于提供线控制动系统的正常运行工况和模拟故障工况。

测试负载箱包括程控电源、真实负载、模拟负载、继电器、高低压线束及配套CAN总线通讯器件，通过继电器使负载部件处于开路短路状态，模拟制动系统电子电路异常，配置测试负载箱的参数使其与实际制动部件对应参数保持一致。

故障测试平台软件用于线控制动系统功率电路、控制策略、模拟故障模型的用例搭建。故障注入控制板用于发送故障诊断信号、控制测试负载箱的负载部件。故障测试平台软件选用TSMaster虚拟仿真标定软件，可连接、配置并控制所有负载设备，实现汽车总线嵌入式代码生成、监控、仿真、开发、诊断、标定、ECU刷写、I/O控制、测试测量等功能。

故障注入测试装置包括虚拟与实物两个部分，其中虚拟部分为故障测试平台软件中的模拟故障模型。实物部分为模拟故障模型所需的外部电路，通过外部电路所模拟的电信号实现各部件故障的故障注入、信号转换功能。

故障注入测试装置的外部电路，由故障注入命令接口、控制继电器、输入输出接口、电源接口等组成，用于接收故障测试平台软件的故障注入命令。同时故障注入控制板将诊断信息返回至故障测试平台软件。

故障测试平台软件包括故障测试用例注入与故障测试状态监控，用于完成对整个故障测试过程的可视化数据监测、存储控制、历史数据查看等功能。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式中描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。