用于测试负载故障的试验测试方法与流程

1.本发明属于汽车电子开发及测试技术领域的一种试验方法，尤其是涉及了一种用于测试负载故障的试验方法。


背景技术：

2.汽车电子产品测试中会对负载输入端进行短路到地、短路到电源、负载阻值偏移、负载开路等故障注入试验。为了模拟故障，一般都是人为操作来使得负载输入线处于某种故障状态。人工的操作此费时费力，且每次测试中无法记录当前所处于哪种故障状态。


技术实现要素：

3.本发明所解决的技术问题在于提供了一种用于测试负载故障的试验装置和试验方法。以解决上述背景技术中提出的问题。
4.本发明解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
5.一、一种用于测试负载故障的试验装置
6.主要由测试负载信号线输入模块、负载故障注入模块和负载模块依次连接构成；测试负载信号线输入模块输出端连接到负载故障注入模块输入端，负载故障注入模块输出端连接到负载模块。
7.所述的测试负载信号线输入模块产生用于负载模块测试的singal信号，并发送到负载故障注入模块，负载故障注入模块将根据所设定的逻辑，对输入的singal信号/负载信号线进行短路到地、短路到电源、负载阻值偏移、负载开路等故障注入，并通过设置的指示灯能够实时查看故障注入的逻辑状态。
8.所述的负载故障注入模块包括指示灯模块、继电器故障实施模块、控制单元mcu模块；指示灯模块、继电器故障实施模块均连接到控制单元mcu模块。
9.所述的控制单元mcu模块包括mcu u1，mcu u1的vdd引脚经电容c197接地，vdd/arefh引脚经电容c198接地，vdd/arefh引脚接电源电压，vrefl引脚和vssa引脚均接地。
10.所述的继电器故障实施模块电路包括继电器u49，继电器u49内部包括五个继电单元，每个继电单元包括一个线圈、一个衔铁开关和一个nmos管，衔铁开关包括一个公共输入端口和两个分支输出端口；
11.每个继电单元中，衔铁开关的公共输入端口连接测试负载信号线输入模块输出端，线圈一端连接输入电压，另一端接nmos管的漏极，nmos的源极接地，nmos管的栅极接控制单元mcu模块的一个端口。
12.不同的继电单元的两个分支输出端口分别连接不同的电对象，两个分支输出端口分为常闭端和常开端：第一个继电单元的常闭端接地，常开端悬空；第二个继电单元的常闭端悬空，常开端接地；第三个继电单元的常闭端悬空，常开端接输入电压；第四个继电单元的常闭端悬空，常开端经电阻r290接输出端output；第五个继电单元的常闭端悬空，常开端经电阻r291接地。
13.所述的指示灯模块电路包括五组指示灯单元，每组指示灯单元包括一个发光二极管和一个nmos管，发光二极管的正极接电源电压，发光二极管的负极接nmos管的漏极，nmos管的栅极接控制单元mcu模块的控制端，nmos管的源极接地。
14.所述的负载故障注入模块还包括电源管理模块，电源管理模块和控制单元mcu模块连接；所述的电源管理模块电路包括三端稳压器u52，三端稳压器u52的vin引脚经电容c199接地，inh引脚经与电阻r289后和vin引脚一起接输入电压，nc引脚悬空，vout引脚经电容c200接地，vout引脚输出电源电压。
15.二、一种用于测试负载故障的试验方法：
16.方法通过设置不同继电单元的结构且通过控制单元mcu模块输出不同电平控制继电单元的线圈和nmos管产生不同的工作响应，实现不同的故障测试。
17.所述的试验方法包括：
18.当ctr1接口～ctr5接口均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42都不导通，线圈a1-b1～a5-b5都不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常闭端c3而悬空，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，且控制指示灯模块电路中的ctr10接口～ctr14接口均输入低电平，所有发光二极管都不亮，使得负载模块正常连接无故障注入条件下进行测试。
19.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr2接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m39导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a2-b2通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常开端d2而接地，端口com3连接常闭端c3而悬空，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口和ctr11接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮，控制nmos管m48导通、二极管d119灯亮，其余发光二极管都不亮，使得负载模块处于对地短路故障条件下进行测试。
20.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr3接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m40导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a3-b3通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口和ctr12接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮和控制nmos管m49导通、二极管d120灯亮，其余发光二极管都不亮，使得负载模块处于短路到电源故障条件下进行测试。
21.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr1接口和ctr4接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m38和nmos管m41导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a1-b1和线圈a4-b4通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1而悬空，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常开端d4而经电阻r290与负载模块处于串联状态，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr13接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m50导通、二极管d121灯亮，其余发光二极管都不亮，使得负载模块处
于回路阻值偏大故障下进行测试。
22.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr1接口和ctr5接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m38和nmos管m42导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a1-b1和线圈a5-b5通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1而悬空，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常开端d5而经电阻r291与负载模块处于并联状态，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr14接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m51导通、二极管d122灯亮，其余发光二极管都不亮，使得负载模块处于回路阻值偏小故障下进行测试。
23.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr1接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m38导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a1-b1通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1而悬空，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常开端c4而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮，其余发光二极管都不亮，使得负载模块处于开路故障下进行测试。
24.上述每种情形测试后，均通过负载模块的反馈检测负载模块是否合格正常。
25.与现有技术相比，本发明有益效果是：
26.本发明可自动化测试，使得负载处于多种故障状态下，并且通过指示灯表明当前所处的故障状态。为汽车电控单元对负载失效状态下的功能安全验证，提供了有效的工具。
27.本发明可用于验证当负载故障时，汽车电控单元对其负载失效状态下的功能安全验证提供了高效的工具。
附图说明
28.图1为本发明试验装置连接示意图。
29.图2为本发明试验装置内部电路原理图。
30.图中：测试负载信号线输入模块(1)、负载故障注入模块(2)和负载模块(3)。
具体实施方式
31.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
32.如图1所示，装置主要由测试负载信号线输入模块1、负载故障注入模块2和负载模块3依次连接构成。测试负载信号线输入模块1输出端连接到负载故障注入模块2输入端，负载故障注入模块2输出端连接到负载模块3。
33.具体实施中，singal信号为负载模块3测试的供电信号。
34.测试负载信号线输入模块1产生用于负载模块3测试的singal信号，并发送到负载故障注入模块2，负载故障注入模块2将根据所设定的逻辑，对输入的singal信号/负载信号线进行短路到地、短路到电源、负载阻值偏移、负载开路等故障注入，并通过设置的指示灯能够实时查看故障注入的逻辑状态。
35.本发明可用于验证当负载故障时，汽车电控单元对其失效状态下的功能安全验
证，为汽车电子研发与测试提供了有效的工具。
36.负载故障注入模块2还包括电源管理模块，电源管理模块和控制单元mcu模块连接；电源管理模块电路包括三端稳压器u52，三端稳压器u52的vin引脚经电容c199接地，inh引脚经与电阻r289后和vin引脚一起接输入电压+16v，三端稳压器u52的接地引脚接地，nc引脚悬空，vout引脚经电容c200接地，vout引脚输出电源电压5v。
37.具体实施中，三端稳压器u52的型号为ncv4276。
38.负载故障注入模块2分为四个模块电路，包括指示灯模块、继电器故障实施模块、电源管理模块、控制单元mcu模块；指示灯模块、继电器故障实施模块均连接到控制单元mcu模块，电源管理模块分别和指示灯模块和控制单元mcu模块连接。
39.控制单元mcu模块包括mcu u1，mcu u1的vdd引脚经电容c197接地，vdd/arefh引脚经电容c198接地，vdd/arefh引脚接电源电压5v，vrefl引脚和vssa引脚均接地。
40.控制单元mcu模块包括mcu u1，mcu u1的vdd引脚经电容c197接地，vdd/arefh引脚经电容c198接地，vdd/arefh引脚接电源电压5v，vrefl引脚和vssa引脚均接地。
41.继电器故障实施模块电路包括继电器u49，继电器u49内部包括五个继电单元，每个继电单元包括一个线圈、一个衔铁开关和一个nmos管，衔铁开关包括一个公共输入端口和两个分支输出端口，通过线圈的是否导通控制公共输入端口是连接到哪个分支输出端口。
42.每个继电单元中，衔铁开关的公共输入端口连接测试负载信号线输入模块1输出端，衔铁开关的两个分支输出端口分别接地、输入电压+16v、悬空或者输出端output，输出端output作为继电器故障实施模块的输出端；线圈一端连接输入电压+16v，另一端接nmos管的漏极，nmos的源极接地，nmos管的栅极接控制单元mcu模块的一个端口。
43.不同的继电单元的两个分支输出端口分别连接不同的电对象，两个分支输出端口分为常闭端和常开端：第一个继电单元的常闭端接地，常开端悬空；第二个继电单元的常闭端悬空，常开端接地；第三个继电单元的常闭端悬空，常开端接输入电压+16v；第四个继电单元的常闭端悬空，常开端经电阻r290接地；第五个继电单元的常闭端悬空，常开端经电阻r291接地。
44.当线圈导通情况下，公共输入端口和常开端连接导通；当线圈不导通情况下，公共输入端口和常闭端连接导通。
45.具体实施中，继电器u49包括公共输入端口com1、com2、com3、com4、com5；继电器u49的公共输入端口com1、com2、com3、com4、com5均相连并接收singal信号。
46.第一个继电单元中：常闭端c1和输出端output连接，常开端d1悬空；线圈的a1端连接+16v，线圈的b1端通过l1接口连接到nmos管m38的漏极，nmos管m38的源极接地，nmos管m38的栅极通过ctr1接口连接到mcu u1的引脚pta4。
47.第二个继电单元中：常闭端c2悬空，常开端d2接地；线圈的a2端连接+16v，b2端通过l2接口连接到nmos管m39的漏极，nmos管m39的源极接地，nmos管m39的栅极通过ctr2接口连接到mcu u1的引脚pta5。
48.第三个继电单元中：常闭端c3悬空，常开端d3接输入电压+16v；线圈的a3端连接+16v，b3端通过l3接口连接到nmos管m40的漏极，nmos管m40的源极接地，nmos管m40的栅极通过ctr3接口连接到mcu u1的引脚ptc4。
49.第四个继电单元中：常闭端c4悬空，常开端d4经电阻r290后分别接输出端output；线圈的a4端连接+16v，b4端通过l4接口连接到nmos管m41的漏极，nmos管m41的源极接地，nmos管m41的栅极通过ctr4接口连接到mcu u1的引脚pta4。
50.第五个继电单元中：常闭端c5悬空，常开端d5经电阻r291后分别接地；线圈的a5端连接+16v，b5端通过l2接口连接到nmos管m41的漏极，nmos管m42的源极接地，nmos管m42的栅极通过ctr5接口连接到mcu u1的引脚pta5。
51.指示灯模块电路包括五组指示灯单元，每组指示灯单元包括一个发光二极管和一个nmos管，发光二极管的正极接电源电压，发光二极管的负极接nmos管的漏极，nmos管的栅极接控制单元mcu模块的控制端，nmos管的源极接地。
52.具体地，包括：
53.发光二极管d118的正极连接到5v，负极连接到nmos管m47的漏极，m47的源极接地，栅极通过ctr10接口与mcu u1的pta3引脚相连；
54.发光二极管d119的正极连接到5v，负极连接到nmos管m48的漏极，m48的源极接地，栅极通过ctr11接口与mcu u1的ptd2引脚相连；
55.发光二极管d120的正极连接到5v，负极连接到nmos管m49的漏极，m49的源极接地，栅极通过ctr12接口与mcu u1的ptd3引脚相连；
56.发光二极管d121的正极连接到5v，负极连接到nmos管m50的漏极，m50的源极接地，栅极通过ctr13接口与mcu u1的pta6引脚相连；
57.发光二极管d122的正极连接到5v，负极连接到nmos管m51的漏极，m51的源极接地，栅极通过ctr14接口与mcu u1的pta7引脚相连。
58.具体实施中，
59.mcu u1向ctr1接口输入高电平，则nmos管m38导通，线圈a1与b1引脚连接供电，则公共输入端口com1连接到常开端d1端悬空。
60.mcu u1向ctr2接口输入高电平，则nmos管m39导通，则线圈a2与b2引脚连接供电，则公共输入端口com2连接到常开端d2端地网络。
61.mcu u1向ctr3接口输入高电平，则nmos管m40导通，则线圈a3与b3引脚连接供电，则公共输入端口com3连接输入电压+16v。
62.mcu u1向ctr4接口输入高电平，则nmos管m41导通，线圈a4与b4引脚连接供电，则则公共输入端口com4经电阻r290连接到output端。
63.mcu u1向ctr5接口输入高电平，则nmos管m42导通，则线圈a5与b5引脚连接供电，则公共输入端口com5经电阻r291接地。
64.mcu u1向ctr10接口输入高电平，则nmos管m47导通，发光二极管d118灯亮，对应负载正常连接无故障。
65.mcu u1向ctr11接口输入高电平，则nmos管m48导通，发光二极管d119灯亮，对应负载短路到地。
66.mcu u1向ctr12接口输入高电平，则nmos管m49导通，发光二极管d120灯亮，对应负载短路到电源。
67.mcu u1向ctr13接口输入高电平，则nmos管m50导通，发光二极管d121灯亮，对应负载回路阻值变大。
68.mcu u1向ctr14接口输入高电平，则nmos管m51导通，发光二极管d122灯亮，对应负载回路阻值变小。
69.如图2所示，以singal信号正常连接、对负载对地短路、负载对电源短路、负载回路阻值增大、负载回路阻值变小、负载开路分别为例进行说明。
70.针对负载模块的样件的试验方法包括：
71.当ctr1接口～ctr5接口均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42都不导通，线圈a1-b1～a5-b5都不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常闭端c3而悬空，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，且控制指示灯模块电路中的ctr10接口～ctr14接口均输入低电平，所有发光二极管都不亮，使得负载模块3正常连接无故障注入条件下进行测试。本测试条件下，负载模块读取无故障码，样件工作正常，可进行下一步的故障注入测试。
72.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr2接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m39导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a2-b2通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常开端d2而接地，端口com3连接常闭端c3而悬空，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口和ctr11接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮，控制nmos管m48导通、二极管d119灯亮，其余发光二极管都不亮，使负载处于短路到地状态，使得负载模块3处于对地短路故障条件下进行测试。本测试条件下，负载模块读取故障为对地短路，样件不动作进入安全模式。
73.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr3接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m40导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a3-b3通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常闭端c1而连接至输出端outout，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口和ctr12接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮和控制nmos管m49导通、二极管d120灯亮，其余发光二极管都不亮，使负载处于短路到电源故障状态，使得负载模块3处于短路到电源故障条件下进行测试。本测试条件下，负载模块读取故障为对电源短路，样件不动作进入安全模式。
74.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr1接口和ctr4接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m38和nmos管m41导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a1-b1和线圈a4-b4通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1而悬空，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常开端d4而经电阻r290与负载模块处于串联状态，端口com5连接常闭端c5而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr13接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m50导通、二极管d121灯亮，其余发光二极管都不亮，使负载回路的电阻增大，使得负载模块3处于回路阻值偏大故障下进行测试。本测试条件下，负载模块读取故障为对阻值偏大，样件不动作进入安全模式。
75.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr5接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管
m38～nmos管m42中仅nmos管m42导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a5-b5通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1连接到output端，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常开端d5而经电阻r291与负载模块处于串联状态，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr14接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m51导通、二极管d122灯亮，其余发光二极管都不亮，使与负载并联状态，使得负载回路的电阻减小，使得负载模块3处于回路阻值偏小故障下进行测试。本测试条件下，负载模块读取故障为对阻值偏小，样件不动作进入安全模式。
76.当ctr1接口～ctr5接口中仅ctr1接口均输入高电平、其余均输入低电平，nmos管m38～nmos管m42中仅nmos管m38导通、其余均不导通，线圈a1-b1～a5-b5中仅线圈a1-b1通电、其余均不通电，则此时端口com1连接常开端d1而悬空，端口com2连接常闭端c2而悬空，端口com3连接常开端d3而接到输入电压16v，端口com4连接常闭端c4而悬空，端口com5连接常开端c4而悬空，从而控制指示灯模块电路的ctr10接口～ctr14接口中仅ctr10接口输入高电平、其余均输入低电平，仅控制nmos管m47导通、二极管d118灯亮，其余发光二极管都不亮，使与负载并联状态，使得负载回路的电阻减小，使得负载模块3处于开路故障下进行测试。本测试条件下，负载模块读取故障为负载开路，样件不动作进入安全模式。
77.上述每种情形测试后，均通过负载模块3的反馈检测负载模块3是否合格正常。
78.具体实施中，检查负载模块3反馈的故障码或者反馈信号是否符合测试条件，是否产生了对应于测试条件的如强制关断等的反馈动作，进而检测负载模块3中的保护电路是否合格正常。