CN100595551C - Abs故障模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种ABS故障模拟系统。它包括故障模拟控制单元和故障生成单元两部分，故障模拟控制单元由人机交互界面4a、ABS状态预估模块4b、控制指令生成及发送单元4c和信号处理电路4d组成，故障生成单元由控制指令解码及控制信号发送模块4e和故障生成电路4f组成，人机交互界面4a连接外部输入设备和ABS状态预估模块4b的输出端，人机交互界面4a的输出端连接控制指令生成及发送技术4c的输入端，控制指令生成及发送技术4c的输出端通过总线连接故障生成单元的控制指令解码及控制信号发送模块4e。本发明结构清晰、成本低廉，既可独立应用，又可与ABS综合性能测试设备结合形成完整的ABS性能测试系统。

Description

ABS故障模拟系统

(一)技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种ABS故障模拟技术。

(二)背景技术

ABS(Anti-lock Braking System，制动防抱死系统)是保障汽车行驶安全的核心部件，应具有自诊断和保护功能以防止出现故障时制动失灵而导致事故。ABS不但应有高可靠的硬件设计技术，还应具备高可靠的故障处理能力。ABS故障模拟技术正是为评测其故障处理能力而开发的，应能通过产生各种随机故障，以检验ABS对其自身硬件、外部传感器或执行机构产生故障时的处理时间和处理方式是否正确。该项技术可用于完善ABS综合性能测试设备的评测功能或独立进行ABS故障处理能力的测试。而现有的ABS综合性能测试设备只能对ABS控.制算法的综合性能进行测试与分析，以检验ABS的控制算法或参数设定是否满足设计要求或评判ABS的综合性能指标。这些设备缺少ABS故障模拟技术，难以满足对ABS故障处理能力的评测要求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构清晰、成本低廉，既可独立应用，又可与ABS综合性能测试设备结合形成完整ABS性能测试系统的ABS故障模拟系统。

本发明的目的是这样实现的：它包括故障模拟控制单元和故障生成单元两部分，故障模拟控制单元由人机交互界面4a、ABS状态预估模块4b、控制指令生成及发送单元4c和信号处理电路4d组成，故障生成单元由控制指令解码及控制信号发送模块4e和故障生成电路4f组成，制动系统传感器信号1的输出端连接故障模拟控制单元的信号处理电路4d，信号处理电路4d的输出端电信号连接ABS状态预估模块4b，人机交互界面4a连接外部输入设备和ABS状态预估模块4b的输出端，人机交互界面4a的输出端连接控制指令生成及发送技术4c的输入端，控制指令生成及发送技术4c的输出端通过总线连接故障生成单元的控制指令解码及控制信号发送模块4e，控制指令解码及控制信号发送模块4e的输出端连接故障生成电路4f，故障生成电路4f处于ABS电子控制单元3和制动系统的传感器1、执行机构2的之间，通过线束连接。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的故障生成技术5由故障生成单元背板5a和继电器板5b两部分组成，故障生成单元背板5a包括接收故障模拟控制单元4的单片机5aa和连接控制继电器板5b的接口扩展芯片5ab，继电器板5b包括一组继电器5be～5bj组成的开关单元、通过插件与故障模拟背板5a连接的接口5ba和用于驱动继电器动作的继电器驱动5bb(ULN2003)，接口一5bc和接口二5bd分别与被测试的ABS电子控制单元3和ABS传感器1和执行机构2连接。

本发明可用于产生ABS自身和传感器、执行机构在工作过程中可能产生的各种故障，为ABS可靠性评测提供了一种技术手段。

本发明可实现ABS传感器和执行机构的断路、短路、高端与电源短路、高端与地短路、低端与电源短路、低端与地短路的控制，ABS驱动电路的失效控制以及产生各种故障的时序控制。该项技术由故障控制技术、故障生成技术组成。故障控制技术通过人机交互界面和对ABS信号、制动信号的实时监测，生成故障测试指令，以确定需要模拟的故障和产生故障的时序，并生成相应的控制指令；故障生成技术解析控制指令，形成故障执行机构的控制信号，通过硬件电路实现需要模拟的故障。

本发明的有益效果在于：为开发和测试ABS的可靠性提供了一种方法，用于产生ABS自身和传感器、执行机构在工作过程中可能产生的各种故障，为ABS可靠性评测提供了一种技术手段。该项发明具有结构清晰、实现成本低的特点，即可独立应用，又可与ABS综合性能测试设备结合，形成完整的ABS性能测试系统。

(四)附图说明

图1为本发明ABS电子控制单元故障模拟系统的方框图；

图2为故障生成技术电路原理图；

图3为ABS控制状态无法维持故障事件流程图；

图4为未来ABS控制状态无法实现的故障事件流程图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明的ABS电子控制单元故障模拟技术基本架构的方块示意图。其实施方式分为两部分，分别为由部件4a、4b、4c和4d组成的故障模拟控制技术和由部件4e和4f组成的故障生成技术。故障模拟控制技术用于根据操作人员设置的故障模拟指令和实时采集的车辆(或者车辆实验台架)的制动系统信号，产生并发送故障模拟控制指令。其中信号处理电路4d用于处理制动系统中的传感器信号，包括输入给ABS电子控制单元的电磁式或霍尔式的轮速传感器信号、制动信号，还有用于预估ABS状态的制动主动缸压力和制动轮缸压力。人机交互界面4a用于操作人员设置期望产生的故障事件、故障类型和故障产生条件。ABS状态预估模块4b含有ABS控制策略预估器，可根据处理后的制动系统传感器信号，判断ABS当前工作状态，并可预估其后续的工作状态。控制指令生成及发送技术4c根据人机交互界面4a读入的期望故障事件和ABS状态预估模块4b计算的ABS状态，生成用于控制故障生成部分的控制指令，并通过总线(如CAN总线)将此控制命令发送给故障生成部分。

其中，故障生成技术5的电路原理图如图2所示。故障生成单元5由两部分组成：故障生成单元背板5a和继电器板5b组成。故障生成单元背板5a中，单片机5aa(MC68HC908AZ60A)用于接收故障模拟控制单元4的控制CAN信息，将其解码，控制继电器板5b。对继电器板5b的控制需要使用接口扩展芯片5ab(MAX6957)增加控制接口。故障生成单元背板5a和继电器板5b通过插口进行连接，方便操作人员拆装。继电器板5b为多个继电器组成的开关单元，可以承受高达几十安培的瞬态电流，图2中为可以模拟产生一路故障的继电器连接示意图。接口5ba通过插件与故障模拟背板5a连接，用于接收继电器的控制命令。继电器驱动5bb(ULN2003)用于驱动继电器动作，并隔离背板控制信号。继电器5be～5bj用于产生传感器和执行机构可能出现的各种故障。接口一5bc和接口二5bd分别用于与被测试的ABS电子控制单元3和ABS传感器1和执行机构2连接。

故障生成技术由控制指令解码及控制信号发送4e和故障产生电路4f两部分组成。故障产生电路4f是由继电器构成的多路故障产生单元，处于ABS电子控制单元3和制动系统的传感器1和执行机构2的电气连接之间，可以模拟产生制动系统的传感器和执行机构的传感器(执行机构)断路、传感器(执行机构)短路、传感器(执行机构)高端与电源短路、传感器(执行机构)高端与地短路、传感器(执行机构)低端与电源短路、传感器(执行机构)低端与地短路。要求故障产生电路4f可以承受因执行机构短路造成的电流冲击，其上继电器有较宽的响应带宽，即其时间常数要小于ABS制动系统中电磁阀的时间常数。控制指令解码及控制信号发送部分4e是接收故障模拟的控制指令，通过查找故障模拟对应关系的矩阵表，产生控制故障产生电路4f的控制信号，以模拟期望的故障。

基于以上的故障控制模拟技术，可以高效地配置在ABS电子控制单元的各种工作状态进行故障模拟，如以下几类故障：(可以在详细描述各个过程的控制流程，作为举例说明)

●使当前ABS控制状态无法维持的故障事件。通过ABS控制状态判断，生成使当前ABS控制状态无法维持故障。

结合图3，图3描述ABS控制过程中，左前轮无法维持减压状态故障事件。操作人员通过人机交互界面4a输入故障事件，当ABS状态预估模块4b估计到ABS当前控制状态与输入的故障事件相符时，即左前轮处于减压状态，控制控制指令生成及发送模块4c生成左前常闭阀开路的故障控制指令，使控制指令解码及控制信号发送模块4e控制故障生成电路4f产生左前常闭阀开路的故障。

●使当前ABS控制状态无法维持，并具有一定时序的故障事件。通过ABS控制状态判断，生成使当前ABS控制状态无法维持故障，但在确定或不确定的时间内消除故障。当操作人员通过人机交互界面4a输入此类故障事件时，故障产生过程如图3所示，根据设定的时间产生另外一种故障或者恢复为正常状态。

●使未来ABS控制状态无法实现的故障事件。通过ABS未来控制状态的预估，提前产生故障，使未来控制状态无法实现。

结合图4，图4描述使未来ABS控制状态无法实现的故障控制流程。操作人员通过人机交互界面4a输入左前轮不能进行减压状态故障事件，当ABS状态预估模块4b估计到ABS即将使左前轮进入减压控制周期时，控制控制指令生成及发送模块4c生成左前常闭阀开路的故障控制指令，使控制指令解码及控制信号发送模块4e控制故障生成电路4f产生左前常闭阀开路的故障。

由于以上的ABS电子控制单元可以模拟ABS电子控制单元各个工作状态时的传感器和执行机构的故障，可对ABS电子控制单元的故障处理的实时性和有效性进行全面的测试和评估。

Claims (1)

1、一种ABS故障模拟系统，它包括故障模拟控制单元和故障生成单元两部分，其特征在于故障模拟控制单元由人机交互界面(4a)、ABS状态预估模块(4b)、控制指令生成及发送单元(4c)和信号处理电路(4d)组成，故障生成单元由控制指令解码及控制信号发送模块(4e)和故障生成电路(4f)组成，制动系统传感器信号(1)的输出端连接故障模拟控制单元的信号处理电路(4d)，信号处理电路(4d)的输出端电信号连接ABS状态预估模块(4b)，人机交互界面(4a)连接外部输入设备和ABS状态预估模块(4b)的输入端，ABS状态预估模块(4b)的输出端连接控制指令生成及发送单元(4c)的输入端，控制指令生成及发送单元(4c)的输出端通过总线连接故障生成单元的控制指令解码及控制信号发送模块(4e)，控制指令解码及控制信号发送模块(4e)的输出端连接故障生成电路(4f)，故障生成电路(4f)分别与ABS电子控制单元(3)、制动系统的传感器(1)和制动系统执行机构(2)之间进行电气连接。

Images