用于电子控制单元的测试设备的制作方法

1.本技术涉及一种测试设备，特别是一种用于电子控制单元的测试设备。


背景技术：

2.在汽车行业，电子控制单元(ecu)的开发在新车型的设计中至关重要。这包括用于abs、安全气囊、动力系统、悬挂系统、驾驶员和其他系统的ecu。安全性、舒适性和提高市场竞争力是推动新ecu发展的主要因素。
3.全面的ecu测试对于验证装置的功能非常重要。由于当今ecu软件的复杂性，工程师和技术人员必须进行实际的试车。耐力测试与振动、温度、湿度等环境测试相结合，可以证明ecu的功能稳定性。因此，ecu只有在能够处理所有期望的情况和压力时才能投入生产。
4.现有技术中的用于ecu的测试设备通过用模拟或数字信号刺激控制单元的输入，产生多通道测试信号来测试控制单元。这些测试信号可以是周期性的，也可以是非周期性的，并且基于设计标准或实际测试驱动的测量值。同时，被测试的控制单元的输出也同时受到刺激的监测，并进行在线评估，以验证刺激和控制设备是否产生设计的响应。通过这种方式，单个设备刺激 ecu测试单元，测量响应并进行在线评估。
5.如果控制单元有额外的接口，如can
‑
bus、sp、rs
‑
232/xx或其他接口，这些线路上的信号也可以包含在ecu测试运行中。测试方案可以在simulink 中开发，直接生成硬件的操作程序。如果需要独立操作，可用的引导加载器选项允许独立于任何pc或外部计算机进行全功能操作。
6.在车辆子系统的通讯测试中，需要根据整车的网络拓扑结构将该条总线上的各个ecu节点连接起来，组成一个完整的网络。现有技术中的用于 edu的测试设备主要是通过一整套的线束，根据整车线束原理图将该总线上的所有ecu连在一起。这种方案有以下缺点：
7.1)所有的ecu都连接在节点上，通过共用的电源供电。当需要断开某个ecu时，需要手动断开该ecu。如果该ecu是其他ecu的中间节点，还需要将该ecu上对应的通讯针脚短接。这种工作通常需要专业的人员来完成，对专注于软件测试的工程师来说并不友好，也会耽误测试进度。
8.2)线束一旦连接完毕，很难更改以用于其他测试，即很难适应网络结构的变化。这样的专线专用产生了资源的浪费。
9.3)在某些自动化测试的场景中，需要对单独的ecu节点进行通电/断电操作，或者用虚拟节点代替真实节点，现有的方案无法实现这样的操作。
10.4)记录或者监控ecu总线时，由于现有的方案的接口已全部被占用，因此需要利用破线的方式接入记录设备。


技术实现要素：

11.鉴于现有技术中的上述不足，需要开发一种简化的、可定制的、低成本的测试设备，其可以按照不同的测试场景灵活配置，实现可复用、易操作、自动化和节约成本的目标。
12.由此，本技术公开了一种用于ecu的测试设备，所述测试设备包括：机柜，和设置在所述机柜内部的电源分配模块、外部接口模块、总线模块和继电器控制模块，设置在所述机柜的相反两侧的前面板和后面板，其特征在于，所述外部接口模块包括设置在所述机柜外部的多个外部接口，所述外部接口包括电源接口、地线接口和多个信号接口，所述总线模块包括一个或多个总线，每个所述总线选择性地连接到一个或多个所述外部接口中的信号接口。
13.根据可选的实施方式，所述电源分配模块包括电源线路、接地线路和保险丝，所述电源线路连接到设置在所述测试设备外部的电源，所述接地线路连接到接地端，并且所述保险丝串联在所述电源线路中。
14.根据可选的实施方式，所述电源接口连接到所述电源线路，并且所述地线接口连接到所述接地线路。
15.根据可选的实施方式，每个总线包括上位分支和下位分支。
16.根据可选的实施方式，所述继电器控制模块包括继电器板卡、设置在所述继电器板卡上的继电器控制器和一个或多个继电器。
17.根据可选的实施方式，所述继电器可以连接在以下的一个或者多个位置：1)所述电源线路与所述电源之间，2)所述接地线路与所述接地端之间，3)所述上位分支与所述电源线路之间，4)所述下位分支与所述电源线路之间,5)所述上位分支与所述接地线路之间,6)所述下位分支与所述接地线路之间。
18.根据可选的实施方式，所述继电器连接在两个所述上位分支之间和/或两个所述下位分支之间。
19.根据可选的实施方式，所述前面板包括前连接孔，把手，电源指示灯，通道指示灯和诊断接口，一个或多个总线接口，所述总线接口设置在所述前面板上，每个所述总线接口连接到对应的所述总线，所述前面板借助于第一连接件和所述前连接孔连接到所述机柜，所述把手设置在所述前面板的边缘附近，所述电源指示灯连接到所述电源线路和所述外部接口的电源接口，所述通道指示灯连接到所述总线模块中的总线，所述诊断接口连接到所述总线模块中的总线。
20.根据可选的实施方式，所述测试设备还包括扩展接口，所述扩展接口构造成将所述总线模块的每个所述总线连接到另一个所述测试设备的所述总线模块的对应所述总线，所述扩展接口设置于所述前面板上。
21.根据可选的实施方式，所述后面板包括后连接孔，直流输入接口，交流输入接口和上位机通讯口，所述后面板借助于第二连接件和所述后连接孔连接到所述机柜，所述外部接口设置在后面板上，所述直流输入接口和所述交流输入接口构造成根据所述测试设备的电源需求分别连接到直流电源和交流电源，所述上位机通讯口连接到所述继电器控制器。根据本技术的测试设备采用电源分配的管理方式。继电器控制器可以通过程序单独控制每个 ecu的通电和断电，而无需物理地插拔ecu，或对测试设备的接线进行任何更改。这样，可以解决现有技术中的测试设备无法在不进行物理地插拔的情况下将单个ecu通电和断电的问题。
22.根据本技术的测试设备的各ecu节点的组网在机柜的内部完成。设置在机柜的外部的每个ecu的线束均为独立可拔插的线束。这样，有利于更换ecu并且可以复用于其他ecu
的测试，同时可以解决特定线束只能用于单个特定测试项目的问题，大大减少在当前架构下增删节点时所需进行的工作的复杂度。
23.根据本技术的测试设备具有良好的通用性和复用性，可以用于不同类型ecu的测试，节约成本。
24.根据本技术的测试设备可以采用rs485作为继电器控制器来控制设置在继电器板卡上的继电器，还可以在测试脚本中调用rs485来完成每个ecu 的电源控制。测试设备的继电器模块可以集成到ci(continuousintegration)工具链中以进行自动化测试。
25.根据本技术的测试设备将所有的总线接口单独引出，使得测试人员无需额外接线即可监控每个总线的报文并可以方便地对每个ecu执行诊断。
26.根据本技术的测试设备可以实现总线故障注入功能，其支持的故障模式至少包括：
27.1)将can到电源线路短接；
28.2)将can到接地端短接；以及
29.3)将canh和canl短接。
30.根据本技术的测试设备可以将测试设备内部的多个总线合并成单个总线，以增加可连接的ecu节点数量。
31.根据本技术的测试设备可以将多个测试设备的总线合并成单个总线，以增加可连接的ecu节点数量。
32.根据本技术的测试设备在总线接口和外部接口上采用冗余设计，预留资源用于后续的升级扩展。
附图说明
33.从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本技术的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本技术的理解。在附图1
‑
6中：
34.图1示意性示出了现有技术中的用于电子控制单元(ecu)的测试设备的局部示意图，
35.图2示意性示出了根据本技术的用于ecu的测试设备，
36.图3示意性示出了图2的测试设备的总线模块和继电器控制模块的局部的示意图，
37.图4示意性示出了根据本技术的测试设备的前面板的示意图，
38.图5示意性示出了根据本技术的测试设备的后面板的示意图，
39.图6示意性示出了根据本技术的测试设备的电气连接图。
具体实施方式
40.在本技术的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
41.图1示意性示出了现有技术中的用于电子控制单元(ecu)的测试设备的示意图。由图可知，现有技术中的方案通常采用一整根线束(如图中多个曲线的集合所示)接所有的ecu节点。这样的连接方式导致各ecu之间的耦合度较高，更改和维护ecu变得复杂。组装好的测试设备仅能用于特定的测试。
42.图2示意性示出了根据本技术的用于ecu的测试设备。测试设备包括机柜10和设置在机柜10中的电源分配模块100、外部接口模块200、继电器控制模块400和总线模块300。机柜10可以采用例如19英寸的3u标准机箱。
43.电源分配模块100包括电源线路101、接地线路102和保险丝103。电源线路101连接到设置在测试设备外部的电源。接地线路102连接到接地端。保险丝103串联在电源线路101中。
44.外部接口模块200包括设置在机柜10上的一个或多个外部接口201。外部接口201的形式为dsub9，dsub25以及4mm香蕉插座接口。每个外部接口201构造成与对应的ecu连接，并且包括电源接口202、地线接口203 和多个信号接口204。电源接口202连接到电源线路101。地线接口203连接到接地线路102。
45.总线模块300包括设置在机柜10内部的多个总线301。每个总线301 包括上位分支301h和下位分支301l。每个总线301连接到对应的故障注入模拟器(未示出)，并且选择性地连接到一个或多个外部接口201的信号接口204。这样，由故障注入模拟器产生的测试信号传输到总线301，继而传输到与总线301连接的一个或多个外部接口201的信号接口204，最终传输到对应的ecu，以测试该ecu的功能。与此同时，由ecu产生的信号也可以经由外部接口201的信号接口204传输到总线301，继而传输到与总线301 连接的另一个外部接口201的信号接口204，最终传输到另一个ecu。
46.继电器控制模块400包括继电器板卡401、设置在继电器板卡401上的继电器控制器402、一个或多个继电器403和继电器供电接口404。在图2 中，继电器403连接在电源线路101与电源接口202之间，而参照图3，继电器403还可以连接在以下的一个或者多个位置：1)电源线路101与电源之间、2)接地线路102与接地端之间、3)上位分支301h与电源线路101 之间、4)下位分支301l与电源线路101之间、5)上位分支301h与接地线路102之间、6)下位分支301l与接地线路102之间、7)两个上位分支 301h之间、8)两个下位分支301l之间。
47.在本技术的测试设备中，外部接口201包括其对应的ecu的供电和所有的总线信号。各ecu之间的信号在设备内部连接到一起。上述连接方式具有以下优点。首先，借助于在各ecu之间共享的总线301，待测试的ecu 的线束耦合度得以降低。每个ecu及其线束(以虚线椭圆表示)可以相对于外部接口201单独拔插，以适应ecu在开发过程中的设计更改，例如ecu的接口分配发生变化等。其次，在各ecu的接口的定义相同的情况下，各ecu 可以任意连接到外部接口201，即，各ecu可以互换外部接口而不影响各自的功能和测试结果。同时，本技术的测试设备可以适应不同总线中的各节点之间的互联关系。具体而言，ecu经由定制的线束连接到外部接口201。线束根据ecu的型号和实际需要的信号进行定制。当某个ecu需要接入总线 301或从总线301脱离时，只需要通过软件控制连接在电源线路101与对应的电源接口202之间的继电器403接通或断开即可，无需物理地插拔ecu。这样可以在需要断开的ecu是作为中间节点的ecu的情况下，避免物理地插拔ecu影响其他ecu的正常连接。
48.图3示意性示出了图2的测试设备的总线模块和继电器控制模块的局部示意图。以两个can总线can1和can2为例，can1的上位分支can1h和下位分支can1l分别连接到总线301的上位分支301h和下位分支301l，并且can2的上位分支can2h和下位分支can2l分别连接到另一个总线301的上位分支301h和下位分支301l。当需要对各can进行故障注入和对总线模块进行扩展时，根据短接或扩展操作的具体内容，各继电器403的闭合和断开状态如下：
49.1)将can1到电源线路101短接：此时首先闭合电源线路101与电源之间的继电器403(k_a)，然后若闭合连接在上位分支301h与电源线路101 之间的继电器403(k5)则can1h到电源线路101短接，若闭合连接在下位分支301l与电源线路101之间的继电器403(k7)则can1l到电源线路101 短接；
50.2)将can1到接地端短接：此时首先闭合连接在接地线路102与接地端之间的继电器403(k_b)，然后若闭合连接在上位分支301h与接地线路 102之间的继电器403(k6)则can1h到接地端短接，若闭合连接在下位分支301l与接地线路102之间的继电器403(k8)则can1l到接地端短接；
51.3)将can1h和can1l短接：首先断开继电器403(k_a)和继电器403 (k_b)，然后若闭合继电器403(k5)和继电器403(k7)或者闭合继电器 403(k6)和继电器403(k8)则can1h和can1l短接；
52.4)将can1和can2合并以扩展可连接的ecu节点数：闭合连接在上位分支301h与另一个总线301的上位分支301h之间的继电器403(k_c)和连接在下位分支301l与另一个总线301的下位分支301l之间的继电器403 (k_d)则can1和can2合并为单个总线。
53.图4示意性示出了根据本技术的测试设备的前面板的示意图。前面板500包括前连接孔501，把手502，电源指示灯503，一个或多个通道指示灯504，诊断接口505和一个或多个总线接口506。每个总线301经由总线接口506连接到对应的故障注入模拟器(未示出)。前面板500借助于连接件和前连接孔501连接到机柜10的一侧。把手502设置在前面板500的边缘附近，以协助搬运测试设备。电源指示灯503连接到电源线路101和各外部接口201的电源接口202，以指示其接通状态。通道指示灯504连接到总线模块300中的各总线301，以指示其数据传输状态。诊断接口505连接到总线模块300中的各总线301，以将各总线301的诊断信号传输到外部诊断设备。
54.可选地，测试设备还包括设置于前面板500上的扩展接口507。扩展接口507构造成将总线模块300的每个总线301连接到另一个测试设备的总线模块300的对应总线301，以将多个测试设备的总线模块合并成单个总线模块。在需要测试的ecu的数量超过外部接口201的数量的情况下，根据本技术的测试设备可以借助于扩展接口507连接到另一测试设备，即扩充了外部接口201的数量，从而可以将更多的ecu连接到总线模块300。
55.由于根据本技术的测试设备的总线接口506连接到测试设备内部的对应总线301，因此在需要监控某个总线301的报文时，只需要通过机柜10 上的总线接口506(例如dsub接口)即可将can监控设备接入总线301。当需要对ecu进行诊断时，可以通过诊断can的dsub接口发送诊断命令，也可以在ecu的总线接口506直接发送诊断命令。
56.借助于电源指示灯503，各ecu的通电状态得以直观地显示。从机柜10 中引出到前面板500的总线接口506和诊断接口505可以方便的接入can 设备进行总线监控和诊断。
57.图5示意性示出了根据本技术的测试设备的后面板的示意图。后面板 600包括后连接孔601，直流输入接口602，交流输入接口603和上位机通讯口604。后面板600借助于连接件和后连接孔601连接到机柜10的与前面板500相反的一侧。外部接口201设置在后面板600上。直流输入接口 602和交流输入接口603可以根据测试设备的电源需求分别连接到直流电源和交流电源，为测试设备和连接到测试设备的ecu供电。上位机通讯口 604用于与上位机通讯。
58.图6示意性示出了根据本技术的测试设备的电气连接图。其示出了图 2
‑
图5中的各部件的电气连接关系。上位机通讯口604借助于例如rs485 接口连接到继电器控制器402并与其通讯，在测试脚本中完成每个ecu的电源控制。
59.尽管这里详细描述了本技术的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本技术的范围构成限制。在不脱离本技术精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。