本公开涉及整车控制器故障测试领域，具体地，涉及一种整车控制器故障自动注入装置及测试系统。
背景技术：
整车控制器是新能源汽车三大核心控制部件之一，一旦出现损坏将直接影响整车的安全。因此，在整车控制器开发过程中需要对实车故障状态进行验证以满足设计的需要。现有技术中，整车控制器故障注入通常都是测试人员手动注入故障信号，工作量大，且故障注入信号测试一般是有时间要求的，人为注入故障信号的方式难以准确把握故障注入时间。
技术实现要素：
本公开的目的是提供一种简单而且准确的整车控制器故障自动注入装置及测试系统。
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种整车控制器故障自动注入装置，所述装置包括：至少一个故障注入模块，用于与整车控制器连接，并与用于模拟实车负载的电子负载连接，所述至少一个故障注入模块与至少一种故障类型一一对应；控制器，包括第一通信单元和控制单元，所述第一通信单元用于接收用户设定的待注入故障的故障注入时间，所述控制单元用于根据所述待注入故障的故障注入时间，控制与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启，以向所述整车控制器注入符合所述待注入故障的故障类型的故障信号。
可选地，所述待注入故障包括开路故障；所述至少一个故障注入模块包括开路故障注入模块，所述控制单元用于根据所述开路故障的故障注入时间，控制所述开路故障注入模块开启；其中，所述开路故障注入模块包括第一开关和第一继电器，所述第一开关由所述控制单元控制，所述第一继电器的常闭触点串联在所述整车控制器与所述电子负载之间，在所述第一开关开启的情况下，所述常闭触点断开，以向所述整车控制器注入开路故障信号。
可选地，所述待注入故障包括短路到电源故障；所述至少一个故障注入模块包括短路到电源故障注入模块，所述控制单元用于根据所述短路到电源故障的故障注入时间，控制所述短路到电源故障注入模块开启；其中，所述短路到电源故障注入模块包括第二开关和第二继电器，所述第二开关由所述控制单元控制开启，所述第二继电器的常开触点的一端连接在所述整车控制器与所述电子负载之间，另一端与电源正极连接，在所述第二开关开启的情况下，所述第二继电器的常开触点闭合，以向所述整车控制器注入短路到电源故障信号。
可选地，所述控制器还包括用于与所述整车控制器通信的第二通信单元，所述控制单元还用于在所述整车控制器为低电平有效、且所述待注入故障为短路到电源故障的情况下，在控制所述短路到电源故障注入模块开启之前，通过所述第二通信单元向所述整车控制器发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述整车控制器输出低边驱动信号；在所述短路到电源故障注入模块关闭时，通过所述第二通信单元向所述整车控制器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述整车控制器关断所述低边驱动信号。
可选地，所述待注入故障包括短路到地故障；所述至少一个故障注入模块包括短路到地故障注入模块，所述控制单元用于根据所述短路到地故障的故障注入时间，控制所述短路到地故障注入模块开启；其中，所述短路到地故障注入模块包括第三开关和第三继电器，所述第三开关由所述控制单元控制开启，所述第三继电器的常开触点的一端连接在所述整车控制器与所述电子负载之间，另一端与电源负极连接，在所述第三开关开启的情况下，所述第三继电器的常开触点闭合，以向所述整车控制器注入短路到地故障信号。
可选地，所述控制器还包括用于与所述整车控制器通信的第二通信单元，所述控制单元还用于在所述整车控制器为高电平有效、且所述待注入故障为短路到地故障的情况下，在控制所述短路到地故障注入模块开启之前，通过所述第二通信单元向所述整车控制器发送第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述整车控制器输出高边驱动信号；在所述短路到地故障注入模块关闭时，通过所述第二通信单元向所述整车控制器发送第四控制信号，所述第四控制信号用于控制所述整车控制器关断所述高边驱动信号。
可选地，所述第一通信单元还用于接收用户设定的待注入故障的故障注入时长；以及，所述控制单元还用于在与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启达所述故障注入时长后，控制该故障注入模块关闭。
可选地，所述第一通信单元用于与监控机通信，从所述监控机接收用户设定的待注入故障的故障注入时间和所述故障注入时长。
可选地，所述控制器还包括用于与所述整车控制器通信的第二通信单元；所述控制单元还用于通过所述第二通信单元接收所述整车控制器发送的故障检测结果，并通过所述第一通信单元将所述故障检测结果发送至所述监控机。
根据本公开的第二方面，提供一种整车控制器故障测试系统，所述系统包括：整车控制器；电子负载，用于模拟实车负载；上述的整车控制器故障自动注入装置。
通过上述技术方案，根据用户设定的待注入故障的故障注入时间，可以按照测试标准的要求，自动控制与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启，以向整车控制器注入符合所述待注入故障的故障类型的故障信号，从而可以准时开始故障注入，减少用户的工作量，降低人为因素的影响，提高测试的准确度。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图；
图2是根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图；
图3是根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图；
图4是根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入控制器的框图；
图5是根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入控制器的框图；
图6是根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入装置的框图；
图7是根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障测试系统的电路连接示意图；
图8是根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入测试流程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
根据本公开的第一方面，提供一种整车控制器故障自动注入方法。图1所示，为根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
在步骤S11中，接收用户设定的待注入故障的故障注入时间，其中，待注入故障的故障注入时间是指故障注入开始的时间；
在步骤S12中，根据所述待注入故障的故障注入时间，控制与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启。
在本公开中，要注入的故障可以包括：开路故障，短路到电源故障和短路到地故障，相应地，故障注入模块可以包括开路故障注入模块，短路到电源故障注入模块和短路到地故障注入模块。用户可以设定每个故障的故障注入时间，这样，在到达用户设定的故障注入时间时，自动开启相应的故障注入模块，以向整车控制注入相应的故障信号。
通过上述技术方案，根据用户设定的待注入故障的故障注入时间，可以按照测试标准的要求，自动控制与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启，以向整车控制器注入符合所述待注入故障的故障类型的故障信号，从而可以准时开始故障注入，减少用户的工作量，降低人为因素的影响，提高测试的准确度。
图2所示，为根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图。如图2所示，在图1的基础上，该方法还包括：
在步骤S12之前，执行步骤S21。在步骤S21中，在整车控制器为低电平有效、且待注入故障为短路到电源故障的情况下，向所述整车控制器发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述整车控制器输出低边驱动信号；
在执行完步骤S12之后，即与待注入故障的故障类型相对应的故障注入完成后，执行步骤S22。在步骤S22中，在所述短路到电源故障注入模块关闭时，向所述整车控制器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述整车控制器关断所述低边驱动信号。
在该实施例中，对于低电平有效的整车控制器而言，默认低电平信号为有效信号，即常态下输出端为高电平信号，当接收到低电平信号时被触发。当注入短路到电源故障时，会在整车控制器的输出端产生一个高电平信号，而低电平有效的整车控制器并不能检测到该高电平信号。因此，在控制与所述短路到电源故障相对应的故障注入模块开启之前，控制整车控制器输出低边驱动信号，即，使整车控制器与电子负载之间为低电平以使得故障注入信号产生的高电平信号为有效信号，从而整车控制器可以检测到该高电平信号，即，检测到短路到电源的故障注入。在短路到电源的故障注入完成后，控制整车控制器关断低边驱动信号以使得整车控制器的输出端恢复为高电平信号。
在上述技术中，在低电平有效的整车控制器进行短路到电源的故障注入时，通过控制整车控制器开启和关断低边驱动信号使得短路到电源故障产生的高电平信号可以被整车控制器检测到，从而完成短路到电源的故障注入。
图3所示，为根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入方法的流程图。如图3所示，在图1的基础上，该方法还包括：
在步骤S12之前，执行步骤S31。在步骤S31中，在整车控制器为高电平有效、且待注入故障为短路到地故障的情况下，向所述整车控制器发送第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述整车控制器输出高边驱动信号；
在执行完步骤S12之后，即与待注入故障的故障类型相对应的故障注入完成后，执行步骤S32。在步骤S32中，在所述短路到地故障注入模块关闭时，向所述整车控制器发送第四控制信号，所述第四控制信号用于控制所述整车控制器关断所述高边驱动信号。
在该实施例中，对于高电平有效的整车控制器而言，默认高电平信号为有效信号，即常态下输出端为低电平信号，当接收到高电平信号时被触发。当注入短路到地故障时，会在整车控制器的输出端产生一个低电平信号，而高电平有效的整车控制器并不能检测到该低电平信号。因此，在控制与所述短路到地故障相对应的故障注入模块开启之前，控制整车控制器输出高边驱动信号，即，使整车控制器与电子负载之间为高电平以使得故障注入信号产生的低电平信号为有效信号，从而整车控制器可以检测到该低电平信号，即，检测到短路到地的故障注入。在短路到地的故障注入完成后，控制整车控制器关断高边驱动信号以使得整车控制器的输出端恢复为低电平信号。
在上述技术中，在高电平有效的整车控制器进行短路到地的故障注入时，通过控制整车控制器开启和关断高边驱动信号使得短路到地故障产生的低电平信号可以被整车控制器检测到，从而完成短路到地的故障注入。
可选地，该方法还可以包括：
接收用户设定的待注入故障的故障注入时长；
在与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启达所述故障注入时长后，控制该故障注入模块关闭。
在该实施例中，用户可以设置故障注入的开始时间和故障注入的持续时长，根据用户设置的故障注入的开始时间开启相应的故障注入模块，并根据用户设定的出持续时长对故障注入进行定时设置，当故障注入满足用户设定的持续时长时，关闭相应的故障注入模块。通过上述技术方案，故障注入的持续时长可以进行设置，在故障注入达到该持续时长时自动关闭相应的故障注入模块，从而完善故障注入的自动化过程，同时可以准确定时故障注入，降低人为因素的影响，提高故障测试的准确度和测试效率。
可选地，该方法还可以包括：
接收所述整车控制器发送的故障检测结果，其中该故障检测结果是根据故障自动注入的时间和顺序生成的，记录自动注入的故障信号，以验证整车控制器的故障检测功能；
将所述故障检测结果发送至监控机。
通过上述技术方案，可以把故障测试中自动注入的故障信号进行记录和处理以生成故障检测结果，并将该故障检测结果发送至监控机，可以便于用户对故障检测结果进行直观的查看以检查整车控制器对应的功能是否正常，同时可以为用户进行故障处理和故障排查提供支持。
根据本公开的第二方面，提供一种整车控制器故障自动注入控制器，用于执行上述整车控制器故障自动注入方法。图4所示，为根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入控制器的框图。如图4所示，该控制器10包括：
第一通信单元110，用于接收用户设定的待注入故障的故障注入时间；
控制单元120，用于根据所述待注入故障的故障注入时间，控制与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启，以向整车控制器注入符合所述待注入故障的故障类型的故障信号。
图5所示，为根据本公开的另一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入控制器的框图。如图5所示，该控制器10还可以包括：
第二通信单元210，用于与所述整车控制器通信。
所述控制单元120还用于在所述整车控制器为低电平有效、且所述待注入故障为短路到电源故障的情况下，在控制与所述短路到电源故障相对应的故障注入模块开启之前，通过所述第二通信单元210向所述整车控制器发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述整车控制器输出低边驱动信号；在所述短路到电源故障注入模块关闭时，通过所述第二通信单元210向所述整车控制器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述整车控制器关断所述低边驱动信号。
可选地，所述控制单元120还用于在所述整车控制器为高电平有效、且所述待注入故障为短路到地故障的情况下，在控制与所述短路到地故障相对应的故障注入模块开启之前，通过所述第二通信单元210向所述整车控制器发送第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述整车控制器输出高边驱动信号；在所述短路到地故障注入模块关闭时，通过所述第二通信单元210向所述整车控制器发送第四控制信号，所述第四控制信号用于控制所述整车控制器关断所述高边驱动信号。
可选地，所述第一通信单元110还用于接收用户设定的待注入故障的故障注入时长；所述控制单元120还用于在与待注入故障的故障类型相对应的故障注入模块开启达所述故障注入时长后，控制该故障注入模块关闭。
可选地，所述第一通信单元110用于与监控机通信，从所述监控机接收用户设定的待注入故障的故障注入时间和所述故障注入时长。
可选地，所述控制单元120还用于通过所述第二通信单元210接收所述整车控制器发送的故障检测结果，并通过所述第一通信单元110将所述故障检测结果发送至所述监控机。
根据本公开的第三方面，提供一种整车控制器故障自动注入装置。图6所示，为根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障自动注入装置的框图。如图6所示，该装置20包括：
至少一个故障注入模块30，用于与整车控制器连接，并与用于模拟实车负载的电子负载连接，所述至少一个故障注入模块30与至少一种故障类型一一对应；
上述的整车控制器故障自动注入控制器10。
可选地，所述待注入故障包括开路故障；所述至少一个故障注入模块30包括开路故障注入模块，所述控制单元用于根据所述开路故障的故障注入时间，控制所述开路故障注入模块开启；其中，所述开路故障注入模块包括第一开关和第一继电器，所述第一开关由所述控制单元控制，所述第一继电器的常闭触点串联在所述整车控制器与所述电子负载之间，在所述第一开关开启的情况下，所述常闭触点断开，以向所述整车控制器注入开路故障信号。
可选地，所述待注入故障包括短路到电源故障；所述至少一个故障注入模块30包括短路到电源故障注入模块，所述控制单元用于根据所述短路到电源故障的故障注入时间，控制所述短路到电源故障注入模块开启；其中，所述短路到电源故障注入模块包括第二开关和第二继电器，所述第二开关由所述控制单元控制开启，所述第二继电器的常开触点的一端连接在所述整车控制器与所述电子负载之间，另一端与电源正极连接，在所述第二开关开启的情况下，所述第二继电器的常开触点闭合，以向所述整车控制器注入短路到电源故障信号。
可选地，所述待注入故障包括短路到地故障；所述至少一个故障注入模块30包括短路到地故障注入模块，所述控制单元用于根据所述短路到地故障的故障注入时间，控制所述短路到地故障注入模块开启；其中，
所述短路到地故障注入模块包括第三开关和第三继电器，所述第三开关由所述控制单元控制开启，所述第三继电器的常开触点的一端连接在所述整车控制器与所述电子负载之间，另一端与电源负极连接，在所述第三开关开启的情况下，所述第三继电器的常开触点闭合，以向所述整车控制器注入短路到地故障信号。
可选地，所述装置还包括：保险丝，串联在所述电子负载和电源之间以对线路进行限流保护。
根据本公开的第四方面，提供一种整车控制器故障测试系统，该系统包括：
整车控制器；
电子负载，用于模拟实车负载；
上述的整车控制器故障自动注入装置20。
可选地，该系统还可以包括监控机。
图7所示，为根据本公开的一种实施方式提供的整车控制器故障测试系统的电路连接示意图。如图7所示，K1、K2、K3分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器，Q1、Q2、Q3分别为第一开关、第二开关、第三开关；F1为保险丝。其中，第一继电器K1为常闭继电器，第二继电器K2和第三继电器K3为常开继电器；Q1、Q2、Q3为NMOS管，端子1为第一开关Q1的栅极，端子2为第一开关Q1的漏极，端子3为第一开关Q1的源极，端子5、端子6、端子7分别为第二开关Q2的栅极、漏极和源极，端子11、端子12、端子13分别为第三开关Q3的栅极、漏极和源极。控制器包括第一通信单元110(型号为CRIO-9024)，控制单元120(型号为NI9264)以及第二通信单元210(型号为NI9853)，其中，第一通信单元110还包括型号为CRIO-9114的8槽可插拔机箱，内嵌FPGA模块，可以用于数据处理。
第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3的源极分别连接电源的负极，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3的栅极分别连接控制单元120，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3的漏极分别连接相应的第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3。第一继电器K1串联接入整车控制器和电子负载之间，第二继电器K2串联接入电源正极和电子负载之间，第三继电器K3串联接入电源负极和电子负载之间。监控机与第一通信单元110之间通过网络通信，整车控制器与第二通信单元210之间通过CAN通信。
开路故障注入模块可以包括第一开关Q1和第一继电器K1。当第一开关Q1的端子1为低电平(0V)时，第一开关Q1处于截止状态，此时第一继电器K1处于关断状态，端子17和端子18之间导通，开路故障未注入；当第一开关Q1的端子1为高电平(5V)时，第一开关Q1导通，此时第一继电器K1导通，端子17和端子18之间断开，开路故障信号注入。
短路到电源故障注入模块可以包括第二开关Q2和第二继电器K2。当第二开关Q2的端子5为低电平(0V)时，第二开关Q2处于截止状态，此时第二继电器K2处于关断状态，端子9和端子10之间断开，短路到电源故障未注入；当第二开关Q2的端子5处于高电平(5V)时，第二开关Q2处于导通状态，此时第二继电器K2导通，端子9和端子10之间导通，短路到电源故障信号注入。
短路到地故障注入模块可以包括第三开关Q3和第三继电器K3。当第三开关Q3的端子11为低电平(0V)时，第三开关Q3处于截止状态，此时第三继电器K3处于关断状态，端子15与端子16之间断开，短路到地故障未注入；当第三开关Q3的端子11为高电平(5V)时，第三开关Q3处于导通状态，此时第三继电器K3导通，端子15与端子16之间导通，短路到地故障注入。
在该实施例中，以高电平有效的整车控制器为例，分别按顺序执行开路故障注入、短路到电源故障注入、短路到地故障注入。在故障测试标准的要求中，要求开路故障注入要先于短路到电源故障注入和短路到地故障注入，短路到电源故障注入和短路到地故障注入无先后顺序要求。用户通过监控机设置待注入故障的故障注入时间和待注入故障的故障注入时长，控制器10的第一通信单元110通过网络通讯接收该故障注入时间和故障注入时长信号并输出到控制单元120，控制单元120按照开路故障信号输入时间输出高电平信号到端子1，第一开关Q1导通，此时第一继电器K1导通，端子17与端子18之间断开，开路故障信号注入，开路故障注入达到该开路故障注入时长时，控制单元120输出低电平信号到端子1，此时第一开关Q1和第一继电器K1断开，端子17与端子18之间导通，开路故障解除；控制单元120按照短路到电源故障信号输入时间输出高电平信号到端子5，第二开关Q2导通，此时第二继电器K2导通，端子9与端子10之间短接，短路到电源故障信号注入，短路到电源故障注入达到该短路到电源故障注入时长时，控制单元120输出低电平信号到端子5，此时第二开关Q2和第二继电器K2断开，端子9与端子10之间断开，短路到电源故障解除；整车控制器输出高边驱动信号，以使整车控制器与电子负载之间为高电平，控制单元120按照短路到地故障信号输入时间输出高电平信号到端子11，第三开关Q3导通，此时第三继电器K3导通，端子15与端子16之间短接，将整车控制器与电子负载之间的电平拉低，完成短路到地故障信号注入，短路到地故障注入达到该短路到地故障注入时长时，控制单元120输出低电平信号到端子11，此时第三开关Q3和第三继电器K3断开，端子15与端子16之间断开，短路到地故障解除，整车控制器关断高边驱动信号，测试完成，整车控制器生成故障检测结果并通过CAN通讯输出到控制单元120，控制单元120通过网络通讯将该故障检测结果输出到监控机。
上述流程的流程图如图8所示。
针对低电平有效的整车控制器的故障注入流程与上述高电平有效的整车控制器相似，不同之处在于，在进行短路到电源的故障注入之前，整车控制器要输出低边驱动信号，以使整车控制器与电子负载之间为低电平。之后，控制单元再向端子5输出高电平，这样，在第二继电器K2导通后，会将整车控制器与电子负载之间的电平拉高，由此完成短路到电源故障信号注入。在短路到电源故障解除时，整车控制器关断低边驱动信号。另外，在进行短路到地的故障注入之前，整车控制器无需输出高边驱动信号，因为在第三继电器K3导通时，整车控制器与电子负载之间为低电平，此时，低电平有效的整车控制器能够检测到这一故障信号。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。