一种集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统的制作方法

本技术涉及汽车虚拟标定测试的领域，尤其涉及一种集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统。

背景技术：

1、随着汽车行业向电动化、智能化方向快速发展，国家出台了更为严苛的排放法规和能耗标准，推动主机厂在研发前期开展大量虚拟台架测试以降低真实台架测试成本、缩短开发周期。同时，新能源汽车的普及使得三电系统成为测试核心，其信号类型涵盖can、can fd、以太网、lin等多种协议，对测试装置的兼容性、传输速率及智能化水平提出了更高要求。

2、现有技术中，汽车虚拟台架测试主要依赖独立的线束装置与信号转接盒来实现电控单元与hil机柜之间的信号连接。部分方案提供了基础信号转接盒结构，实现hil机柜与ecu之间的物理连接；部分方案提供了线束装置，包括线束主干和线束节点，实现信号在测试链路中的传输；也有方案将继电器阵列应用于hil虚拟仿真系统的线束连接管理；此外，部分方案还涉及车载电缆故障诊断、高压互锁回路设计以及磁吸式整车转接线结构。

3、然而，上述现有技术仍存在以下缺陷：协议兼容性方面，传统装置仅支持can总线及基础模拟数字信号，无法适配新能源汽车以太网、lin总线等高速多协议信号传输需求；接口适配效率方面，不同电控单元的接口型号差异大，现有可更换接口多为卡扣式或螺丝固定式，拆卸耗时且无自动识别功能，需手动匹配信号定义，易出现配置错误；信号质量与抗干扰能力方面，缺乏专业信号滤波与屏蔽设计，在多信号并行传输场景下易受电磁干扰，导致信号衰减和数据失真；智能化程度方面，故障模拟依赖手动操作，无自动诊断与预测功能，测试数据需本地导出分析，无法实现云端共享与远程监控；安全防护与环境适应性方面，仅具备基础过流、防反接保护，缺乏浪涌防护、主动散热及防尘防水设计，在复杂测试环境下可靠性不足；新能源适配方面，未针对三电系统的高电压、大电流特性优化，无法满足高压信号采集和功率驱动信号传输需求。针对上述行业痛点，现有技术尚未提出将多协议兼容、新能源适配、ai智能诊断与主动安全防护有机集成的完整解决方案。

技术实现思路

1、本技术提供了一种集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统，其能够通过集成信号采集、ai诊断、故障自动注入、接口自动识别、安全防护及新能源适配等功能模块，解决现有技术中适配效率低、智能化程度不足、信号精度有限及安全防护薄弱的技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统。所述集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统包括智能转接盒本体、集成式线束组件、智能化控制模块、模块化接口组件和安全防护模块；所述智能转接盒本体为一体化密封盒型结构；所述集成式线束组件设置于所述智能转接盒本体内，包括线束主干、线束节点及若干功能线束分支，所述线束主干采用双层屏蔽结构；所述智能化控制模块设置于所述智能转接盒本体内，包括信号采集单元、人工智能诊断模块和自动故障模拟单元；所述人工智能诊断模块内置神经网络故障识别算法；所述信号采集单元采集测试链路中的多协议信号并输出至所述人工智能诊断模块；所述人工智能诊断模块根据所述多协议信号生成故障识别结果；所述自动故障模拟单元根据所述故障识别结果通过继电器阵列向所述测试链路注入对应的故障信号；所述模块化接口组件通过快拆结构可拆卸安装于所述智能转接盒本体，包括可更换接口模块，所述可更换接口模块内置有识别芯片；所述智能化控制模块根据所述识别芯片的读取结果配置所述信号采集单元的采集参数；所述安全防护模块分别与所述集成式线束组件及所述智能化控制模块电连接。

3、通过采用上述技术方案，将智能转接盒本体、双层屏蔽线束组件、具有ai诊断和故障注入功能的智能化控制模块、快拆识别接口组件及安全防护模块集成为统一的测试转接系统，各模块之间形成“信号采集—ai诊断—故障注入—参数自适应配置”的完整协同链路；信号采集单元采集多协议信号后由ai诊断模块进行故障识别，自动故障模拟单元根据识别结果自动注入对应的故障信号，同时接口识别芯片的读取结果用于自适应配置采集参数，实现了从信号接入、传输、处理到故障模拟的全链路自动化测试，解决了现有技术中适配效率低和智能化不足的问题；双层屏蔽线束结构降低了多信号并行传输时的电磁干扰，提升了信号传输质量；安全防护模块提供全链路电路保护，提高了系统在复杂测试环境下的可靠性。

4、进一步地，所述快拆结构为磁吸快拆结构，包括永磁体阵列与机械防脱落卡扣；所述识别芯片为近场通信芯片，所述智能转接盒本体内设有与所述近场通信芯片匹配的近场通信读卡器；所述可更换接口模块接入后，所述近场通信读卡器读取所述近场通信芯片存储的接口编码信息和信号定义映射表；所述智能化控制模块根据所述接口编码信息调取与所述可更换接口模块对应的信号配置参数；所述信号配置参数包括各信号通道的协议类型参数和阻抗匹配参数；所述智能化控制模块根据所述阻抗匹配参数配置对应信号链路的终端匹配电阻。

5、通过采用上述技术方案，磁吸快拆结构与机械防脱落卡扣相结合，实现了接口模块的快速物理更换与可靠锁定；近场通信芯片存储接口编码信息和信号定义映射表，接口模块接入后读卡器自动读取该信息，智能化控制模块据此自动调取对应的信号配置参数并配置终端匹配电阻，实现了接口更换后信号定义的即插即识别与电气参数的自动适配，无需手动配置，大幅缩短了测试准备时间，同时避免了因人工配置错误导致的信号异常。

6、进一步地，所述智能化控制模块还包括多核微控制器；所述多核微控制器的第一内核执行信号采集与预处理；所述多核微控制器的第二内核运行所述人工智能诊断模块的神经网络故障识别算法；所述多核微控制器的第三内核执行接口识别与无线通信管理；各内核之间通过共享内存实现数据传递；所述信号采集单元以不低于1khz的采样率进行信号采集，采样误差在±0.5%以内；所述信号采集单元支持can协议信号采集、can fd协议信号采集、以太网协议信号采集及lin协议信号采集；所述信号采集单元采集的多协议信号经所述多核微控制器预处理后构建为多维时序信号矩阵。

7、通过采用上述技术方案，多核微控制器的各内核分别执行信号采集与预处理、ai故障识别、接口识别与通信管理，各内核通过共享内存实现数据零拷贝传递，实现了多任务并行处理，降低了数据在各功能模块间传递的延迟；不低于1khz的采样率与±0.5%的采样误差保障了信号采集的实时性和精度，支持多种车载通信协议的信号采集，使系统能够兼容传统燃油车ecu测试与新能源汽车三电系统测试的多样化需求。

8、进一步地，所述双层屏蔽结构包括内层铝箔屏蔽层和外层编织网屏蔽层；所述线束主干外套有阻燃耐温防护套；所述功能线束分支通过镀金端子与所述线束节点连接；所述线束节点内部设有信号分配器；所述信号分配器将所述线束主干传输的多协议信号按频率范围分配至对应的功能线束分支；各功能线束分支的屏蔽层与所述线束主干的屏蔽层在所述线束节点处保持电连续性连接。

9、通过采用上述技术方案，内层铝箔屏蔽层与外层编织网屏蔽层构成双层屏蔽结构，铝箔屏蔽层对高频电磁干扰具有优异的反射和吸收效果，编织网屏蔽层对低频磁场干扰提供低阻抗泄放路径，二者互补实现对宽频段电磁干扰的有效抑制；信号分配器按频率范围将多协议信号分配至对应的功能线束分支，各分支屏蔽层与主干屏蔽层在节点处保持电连续性，避免了屏蔽层中断导致的电磁泄漏和外界干扰耦合，进一步提升了信号传输的完整性。

10、进一步地，所述人工智能诊断模块的神经网络为双层堆叠长短期记忆神经网络；所述双层堆叠长短期记忆神经网络的输入层接收所述信号采集单元构建的多维时序信号矩阵；所述双层堆叠长短期记忆神经网络的隐藏层对所述多维时序信号矩阵进行时序特征提取；所述双层堆叠长短期记忆神经网络的输出层输出故障类别编码、故障置信度数值及故障位置编码；所述自动故障模拟单元的继电器阵列为m行n列矩阵式继电器阵列，其中m和n均为大于1的整数；所述矩阵式继电器阵列支持串联注入模式、并联注入模式和矩阵注入模式；所述自动故障模拟单元通过所述矩阵式继电器阵列向所述测试链路注入单故障信号或多故障叠加信号；所述多故障叠加注入时，所述自动故障模拟单元按照高压故障优先于通信故障、通信故障优先于模拟信号故障的优先级顺序执行故障注入。

11、通过采用上述技术方案，双层堆叠长短期记忆神经网络对多维时序信号矩阵进行时序特征提取，能够有效捕捉信号在时间维度上的幅值波动、频率异常和传输延迟等故障特征，输出故障类别、置信度和位置编码，实现了对开路、短路、衰减和干扰等多种故障模式的自动识别；矩阵式继电器阵列支持串联、并联和矩阵三种注入模式，可根据不同故障类型选择最优的电气连接方式，单故障或多故障叠加注入能力使系统能够模拟复杂工况下的组合故障场景；多故障叠加时按照高压故障优先于通信故障、通信故障优先于模拟信号故障的优先级顺序执行注入，保障了高压安全相关的故障能够优先被响应和处理。

12、进一步地，所述多维时序信号矩阵为k行n列矩阵，k代表信号通道数量，n代表每个信号通道的历史采样点数量；所述双层堆叠长短期记忆神经网络通过滑窗分析所述多维时序信号矩阵，所述滑窗的窗长为w个采样点，步长为s个采样点，w和s均为正整数且s小于w；所述双层堆叠长短期记忆神经网络通过滑窗分析识别包括开路故障模式、短路故障模式、信号衰减故障模式和信号干扰故障模式在内的故障模式；所述双层堆叠长短期记忆神经网络的隐藏层单元数为256个；所述隐藏层的输出连接至全连接层，所述全连接层输出所述故障类别编码、所述故障置信度数值及所述故障位置编码。

13、通过采用上述技术方案，滑窗分析以窗长w个采样点截取时序信号片段、以步长s个采样点滑动窗口，实现对多维时序信号矩阵的连续分块处理，使神经网络能够捕捉信号在滑动时间窗口内的局部时序特征，从而有效识别开路、短路、衰减和干扰等不同故障模式；隐藏层单元数为256个，隐藏层输出经全连接层映射后输出故障类别编码、置信度数值和位置编码，实现了从原始信号矩阵到结构化故障诊断结果的完整推理链路。

14、进一步地，所述安全防护模块包括过流保护单元、防反接保护单元、静电保护单元、浪涌保护单元、短路保护单元、高压互锁电路和绝缘监测单元；所述过流保护单元的过流保护阈值为5a至30a可调；所述静电保护单元的静电放电防护等级为接触放电不低于±8kv且空气放电不低于±15kv；所述浪涌保护单元的浪涌防护等级不低于±2kv；所述短路保护单元的短路响应时间不大于1ms；所述高压互锁电路采用低电平环路检测拓扑，包括高压互锁信号源、限流电阻、检测回路及隔离单元；所述绝缘监测单元的绝缘电阻监测阈值不小于1mω；当高压连接器未锁止或回路电阻大于预设电阻阈值时，所述隔离单元输出中断信号，所述高压互锁电路根据所述中断信号切断高压通路，所述高压互锁电路从检测到回路电阻异常至切断高压通路的响应时间不大于10ms。

15、通过采用上述技术方案，过流、防反接、静电、浪涌和短路保护单元构成基础电气安全防护层，覆盖了测试过程中可能出现的各类常见电气异常；高压互锁电路采用低电平环路检测拓扑，当高压连接器未锁止或回路电阻异常时，隔离单元输出中断信号并快速切断高压通路，绝缘监测单元实时监测绝缘电阻，二者共同构成针对新能源汽车高压测试场景的专用安全防护；基础防护层与高压防护层协同工作，实现了从低压信号到高压电源的全链路安全保护，保障了测试设备和操作人员的安全。

16、进一步地，所述智能转接盒本体内还设有新能源适配模块；所述新能源适配模块包括高压信号处理单元和电池管理系统专用连接器；所述高压信号处理单元与所述高压互锁电路及所述绝缘监测单元电连接；所述电池管理系统专用连接器与所述高压信号处理单元电连接；所述高压信号处理单元支持不低于200v高压信号的采集与隔离传输；所述高压信号处理单元通过电压传感器和电流传感器将所采集的高压信号转换为0v至5v的低压安全信号后传输至所述信号采集单元；所述电池管理系统专用连接器符合iso 15118标准，支持电池状态监测信号的双向传输和充电控制信号的双向传输；所述信号采集单元将所述低压安全信号与所述多协议信号共同构建所述多维时序信号矩阵。

17、通过采用上述技术方案，新能源适配模块使系统能够兼容新能源汽车三电系统测试场景；高压信号处理单元支持不低于200v高压信号的采集，并通过电压传感器和电流传感器将高压信号转换为0v至5v的低压安全信号后传输至信号采集单元，实现了高压信号的安全隔离与低压化处理，使高压测试数据能够无缝融入系统的统一信号采集与ai诊断链路；电池管理系统专用连接器符合iso 15118标准，支持电池状态监测与充电控制信号的双向传输，使系统能够适配新能源汽车电池管理系统的标准测试接口。

18、进一步地，所述智能化控制模块还包括无线通信单元和数据存储与云端同步单元；所述数据存储与云端同步单元内置高速闪存，所述高速闪存的存储容量不小于64gb；所述无线通信单元支持无线局域网通信、蜂窝通信及低功耗广域网通信；所述数据存储与云端同步单元通过所述无线通信单元将测试数据同步至云端服务器；所述数据存储与云端同步单元向所述云端服务器发送所述测试数据前，采用加密算法对所述测试数据进行加密处理；所述云端服务器存储有故障特征数据集；当所述云端服务器累积的故障特征数据超过预设数量阈值时，所述云端服务器触发所述人工智能诊断模块中所述神经网络的再训练，并将再训练更新后的模型参数通过所述无线通信单元下发至所述智能化控制模块。

19、通过采用上述技术方案，无线通信单元支持无线局域网、蜂窝通信和低功耗广域网通信，覆盖了实验室室内场景和远程外场场景的通信需求；数据存储与云端同步单元将测试数据经加密后同步至云端服务器，实现了数据的远程备份和多终端协同查看；云端服务器存储故障特征数据集，当累积数据量超过阈值时自动触发神经网络再训练并将更新后的模型参数下发至本地设备，实现了ai诊断模型的持续在线进化，使系统的故障识别能力能够随着测试数据的积累而不断提升。

20、进一步地，所述智能转接盒本体还设有虚拟台架连接端口和信号转接面板；所述信号转接面板上布置有分类布置的面板香蕉插座；所述面板香蕉插座包括模拟信号型插座、数字信号型插座、脉冲信号型插座、功率驱动信号型插座、can通信信号型插座、以太网信号型插座、lin信号型插座和高压信号型插座；所述模拟信号型插座采用蓝色标识；所述数字信号型插座采用绿色标识；所述脉冲信号型插座采用黄色标识；所述功率驱动信号型插座采用橙色标识；所述can通信信号型插座采用红色标识；所述以太网信号型插座采用紫色标识；所述lin信号型插座采用灰色标识；所述高压信号型插座采用黑色标识并设有高压警示标记；不同信号类型的所述面板香蕉插座通过颜色标识或形状标识区分，或者通过颜色与形状的双重标识区分；所述面板香蕉插座设有防误插凸起结构。

21、通过采用上述技术方案，信号转接面板上分类布置多种信号类型的香蕉插座，各类型插座通过颜色标识（蓝色、绿色、黄色、橙色、红色、紫色、灰色、黑色）与形状标识相结合的双重区分方式，实现了信号类型的快速视觉识别；高压信号型插座采用黑色标识并设有高压警示标记，提示操作人员注意高压安全；防误插凸起结构防止不同类型信号插头误插入错误插座，避免了因接线错误导致的设备损坏或测试数据异常。

22、综上所述，本技术至少包含以下有益效果：

23、提供了一种集成式智能汽车虚拟台架测试线束转接系统，其通过信号采集、ai诊断、故障注入、接口自动识别与安全防护的多模块协同，实现了测试准备时间缩短、故障排查效率提升和系统可靠性增强；

24、其中的磁吸快拆与近场通信自动识别接口方案，实现了30秒内完成接口更换并自动配置信号参数，大幅缩短了测试准备时间，避免了人工配置错误；

25、其中的双层堆叠长短期记忆神经网络与矩阵式继电器阵列联动的方案，实现了故障的自动识别与自动注入闭环，支持单故障及多故障叠加注入，使故障模拟测试能够无人值守自动化运行；

26、其中的全链路安全防护与新能源高压适配方案，实现了从低压信号到高压电源的多层次安全保护，使系统能够安全适配新能源汽车三电系统测试场景。

27、应当理解， 技术实现要素： 部分中所描述的内容并非旨在限定本技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。