CN101819440B - 一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统，系统由计算机、数据采集卡、高速CAN卡、硬件接口电路、压力传感器、电子驻车制动系统控制器、电子驻车制动执行机构组成；通过计算机输入各种信息，测试软件利用输入的参数，仿真实际汽车的参数，并通过高速CAN卡和数据采集卡将信息发送给电子驻车制动系统控制器，电子驻车制动系统控制器控制执行机构和指示灯、报警器动作，并通过执行机构测试系统、数据采集卡反馈给计算机构成闭环测试系统。本发明具有高效率模拟仿真，对EPB运行环境进行调整的周期短、简便、费用小，可根据不同的车型随时改变程序参数，使用范围广；研发周期短，减少了不必要的资源浪费。

Description

一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统

技术领域

本发明属于机动车电子驻车制动系统的调试设备技术领域，具体地说，涉及一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统。

背景技术

目前，大多数机动车上采用的是传统机械式驻车制动系统，为了提高机动车的安全性和舒适性，使驾驶者能够有机会享受现代技术带给汽车安全方便和舒适性能的改善。现在一些发达国家的汽车制造商开始着手研发机动车电子驻车制动系统(EPB：Electrical ParkBrake)，电子驻车制动系统是驻车制动技术的一部分，由电子控制的驻车来代替传统手刹制动，提高车辆的安全和舒适性。

电子驻车制动系统主要由装有减速传动机构和电机的左、右后制动钳和电控单元组成，该系统电控单元与整车控制器局域网(CAN)通讯，对左右后卡钳上的电机进行控制。当需要驻车制动时，EPB按钮被按下，按钮操作信号输入到电控单元，由电控单元控制电机带动行星齿轮减速机构工作，对左右后制动钳实施制动。EPB还具有自动控制功能，常用的自动控制功能有两种。一种是系统在停车时，通过整车CAN与该系统电控单元联合控制电机，对左右后制动钳实施制动。另一种是坡度驶离，在坡上，车辆起步时，当发动机转矩达到起步扭矩时，EPB电控单元控制左右后轮制动钳，使其自动松开，车辆自动驶离。

电子驻车制动控制器(简称EPB-ECU)具有复杂的硬件电路和软件逻辑，且其工作过程中需要大量的参数(如发动机转速、扭矩，轮速、档位、离合器、制动器等信号)，要在其开发阶段对其测试。现有技术中，在对处于开发阶段的电子驻车制动控制器进行测试时，必须得将电子驻车制动控制器安装到实车上，通过实车为电子驻车制动控制器建立一个真实的实车运行环境，再通过实车测试系统进行测试。这样的现有技术存在诸多技术问题：

1、采用现有技术的测试方式，会大大延长电子驻车制动控制器开发周期，增加费用支出，还会浪费大量的人力物力；

2、采用现有技术的测试方式，需要实车模拟不同的工况、路况，导致获取相关参数的效率低下；

3、采用现有实车上测试的方式，无法对电子驻车制动器进行快速的调整。

4、采用现有技术的测试方式，把电子驻车制动系统安装到实车上后对卡钳的一些参数的测量也变的很困难，这是不可取的。

发明内容

本发明提供的技术方案所要解决的技术问题是，现有技术的测试方式会大大延长电子驻车制动控制器开发周期，增加费用支出，还会浪费大量的人力物力；导致获取相关参数的效率低下；无法对电子驻车制动器进行快速的调整；对卡钳参数的测量变的困难等技术问题，而提供了一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统。

本发明所提供的技术方案是，一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统，所述在环仿真测试系统由计算机、数据采集卡、高速CAN卡、硬件接口电路、压力传感器、电子驻车制动系统控制器、电子驻车制动系统执行机构等组成；所述硬件接口电路一侧通过所述数据采集卡和高速CAN卡与所述计算机相连，另一侧与所述电子驻车制动系统控制器相连；所述电子驻车制动系统控制器一侧连接所述硬件接口电路，另一侧与所述电子驻车制动系统执行机构相连；所述电子驻车制动系统执行机构一侧连接所述电子驻车制动系统控制器，另一侧与所述压力传感器相连；所述压力传感器一侧连接电子驻车制动系统执行机构，另一侧与所述硬件接口电路相连，形成闭环电路。

将汽车的点火开关、制动器、离合器、节气门、路面状况等信息参数输入所述计算机，所述计算机中的测试软件利用输入的参数，仿真实际汽车的发动机、变速器、制动系统的参数，并通过计算机输出端输出仿真信息参数；通过高速CAN卡和数据采集卡将上述仿真信息参数输入到所述硬件接口电路，所述硬件接口电路再将接收到的信息发送给电子驻车制动系统控制器，所述电子驻车制动系统控制器根据上述信息发出控制信号；所述电子驻车制动系统控制器输出端与电子驻车制动系统执行机构输入端相连，所述电子驻车制动系统执行机构收到由电子驻车制动系统控制器发出的控制信号后，所述电子驻车制动系统执行机构、指示灯和报警器动作，同时通过执行机构测试系统、数据采集卡反馈给计算机构成闭环测试系统。

所述硬件接口电路由电源处理模块和信号调理模块组成，所述电源处理模块将市电转换为仿真测试系统需要的各种电源，给信号转换电路、电子驻车制动系统控制器、电子驻车制动系统执行机构和压力传感器供电；所述信号调理模块将电机电流信号转换成电压信号供采集卡使用，将数据采集卡和电子驻车制动系统控制器之间的电平进行匹配。

所述电子驻车制动系统控制器为实际的电子驻车控制系统控制器，并可在测试的过程中对控制器的控制策略进行更改。

所述测试软件包括数据输入模块、数据显示模块、数据记录模块、发动机参数计算模块、变速器参数计算模块和制动系统参数计算模块等组成，上述各个模块之间通过软件内部的数据总线共享数据。

采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决现有技术中大大延长电子驻车制动控制器开发周期，增加费用支出，还会浪费大量的人力物力；导致获取相关参数的效率低下；无法对电子驻车制动器进行快速的调整；卡钳参数测量困难等技术问题；本发明的所克服的技术问题是要通过计算机和相关板卡和灵活的测试软件仿真实车运行时的各种数据，并把电子驻车制动系统需要的实车数据通过板卡发送给EPB-ECU。形成EPB-ECU的工作环境，并可在此环境下对EPB-ECU的软硬件进行调试及性能测试，并可对控制策略进行评估和优化。同时，本发明所提供的技术方案与现有技术相比，还具有以下技术优点和效果：

本系统与实车测试相比具有以下特点：

1、高效率模拟仿真，并且仿真情况全，通过仿真系统可以随时改变模型的点火开关、制动器、离合器、节气门、路面状况信息。几乎可以模拟所有驾驶能遇到的情况；

2、系统使用半实物系统，实车运行参数通过仿真进行，EPB系统的执行机构和ECU采用实物，这样和试车测试的结果和仿真的结果不会有太大的偏差，更趋于一致；

3、对EPB运行环境进行调整的周期短、简便、费用小，可根据不同的车型随时改变程序参数，使用范围广；

4、加快了产品的开发进度、减少了不必要的资源浪费。

附图说明

结合附图，对本发明作进一步的说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为实现本发明的软件流程图；

其中，1为计算机；2为数据采集卡；3为高速CAN卡；4为硬件接口电路；5为电子驻车制动系统控制器；6为电子驻车制动执行机构；7为压力传感器；8为数据输入模块；9为数据显示模块；10为数据记录模块；11为发动机参数计算模块；12为变速器参数计算模块；13为制动系统参数计算模块。

具体实施方式

本发明提供的技术方案是设计一套电子驻车制动系统的仿真测试系统，系统由计算机1、数据采集卡2、高速CAN卡3、硬件接口电路4、压力传感器7、电子驻车制动系统控制器5、电子驻车制动执行机构6组成。

工作时通过计算机1输入汽车的点火开关、制动器、离合器、节气门、路面状况信息，计算机1中的测试软件利用输入的参数，仿真实际汽车的发动机、变速器、制动系统的参数，并通过高速CAN卡3和数据采集卡2将信息发送给电子驻车制动系统控制器5，电子驻车制动系统控制器5控制执行机构和指示灯、报警器动作，并通过执行机构测试系统、数据采集卡2反馈给计算机构成闭环测试系统。

硬件接口电路4具有电源处理模块和信号调理模块。电源处理模块负责将市电转换为仿真测试系统需要的各种电源给信号转换电路、电子驻车制动系统的控制器执行机构和为压力传感器7供电。信号调理模块负责将电机电流信号转换成电压信号供采集卡使用，负责数据采集卡2和电子驻车制动控制器之间的电平匹配功能。

电子驻车系统控制器为实际的电子驻车控制系统控制器，并可在测试的过程中对控制器的控制策略进行更改。

测试软件具有多个模块。包括数据输入模块8、数据显示模块9、数据记录模块10、发动机参数计算模块11、变速器参数计算模块12和制动系统参数计算模块13，各个模块之间通过软件内部的数据总线共享数据。

如图1所示EPB在环仿真测试系统结构图，系统由计算机11、数据采集卡22、高速CAN卡33、硬件接口电路44、压力传感器77、电子驻车制动系统控制器55、电子驻车制动执行机构66组成。

其中数据采集卡22为NI的USB数据采集卡，高速CAN卡3使用NI的USB-CAN卡，两卡和计算机1之间通过USB总线连接。由于数据采集卡2不能直接的采集电流参数，而我们的压力传感器7、EPB系统的工作电流皆是电流信号，这就需要通过硬件接口电路44把电流信号转换为电压信号供数据采集卡2使用。由于数据采集卡2仅能输入/出0-5V的电压，而EPB控制器输入的EPB开关、点火信号和它输出的指示灯、报警灯信号为12V的开关量，这也需要通过硬件接口电路4进行转换。同时硬件接口电路4还要给整个低压系统提供电源。

如图2为系统软件工作流程图，其中：

A、E传递EPB-ECU的工作状态、运行参数、故障代码等信息

B传递仿真测试软件输出的发动机转速扭矩、车速、轮速、节气们、离合器、制动器、档位。

C传递EPB-ECU输出的指示灯、报警，控制器消费电流、压力传感器7信号。

D传递点火信号、EPB开关信号

F传递EPB-ECU工作所需的发动机转速扭矩、车速、轮速、节气们、离合器、制动器、档位信号，EPB开关信号，点火信号。

G传递EPB-ECU的驱动信号

H传递EPB执行机构反馈的电流信号

I传递执行机构卡钳的夹紧力

J传递压力传感器7的压力信号

图2为系统软件流程图，这是整个测试系统核心，其工作过程如下：

1、连接好系统外部硬件，打开工作电源。

2、打开系统测试软件，通过测试软件的操作界面输入仿真需要的汽车的操作信息(汽车的点火开关、制动器、离合器、节气门、路面状况信息)。

3、测试软件通过数据采集卡2和高速CAN卡3将计算出的汽车参数(发动机转速扭矩、车速、轮速、节气们、离合器、制动器、档位信号，EPB开关信号，点火信号等)发送给ECU。

4、待汽车的各种参数稳定后控制EPB操作开关或汽车的操作信号。

5、通过压力传感器7和硬件接口电路4的电流测量电路测得系统加紧力和工作电流大小，并通过采集卡反馈给测试软件，进而测定EPB系统的功能和性能

6、通过对系统的功能和性能的评价对系统的软件和硬件进行优化修改，然后再仿真，如此循环。

Claims (1)

1.一种用于电子驻车制动系统的在环仿真测试系统，其特征在于，所述在环仿真测试系统包括计算机(1)、数据采集卡(2)、高速CAN卡(3)、硬件接口电路(4)、压力传感器(7)、电子驻车制动系统控制器(5)、电子驻车制动系统执行机构(6)；

所述硬件接口电路(4)一侧通过所述数据采集卡(2)和高速CAN卡(3)与所述计算机(1)相连，另一侧与所述电子驻车制动系统控制器(5)相连；

所述电子驻车制动系统控制器(5)一侧与所述硬件接口电路(4)相连，另一侧与所述电子驻车制动系统执行机构(6)相连；所述电子驻车制动系统执行机构(6)一侧连接所述电子驻车制动系统控制器(5)，另一侧与所述压力传感器(7)相连；

所述压力传感器(7)一侧连接电子驻车制动系统执行机构(6)，另一侧与所述硬件接口电路(4)相连，形成闭环电路；

将汽车的点火开关、制动器、离合器、节气门、路面状况的信息参数输入所述计算机(1)，所述计算机(1)中的测试软件利用输入的参数，仿真实际汽车的发动机、变速器、制动系统的参数，并通过计算机(1)输出端输出仿真信息参数；

通过高速CAN卡(3)和数据采集卡(2)将上述仿真信息参数输入到所述硬件接口电路(4)，所述硬件接口电路(4)再将接收到的信息发送给电子驻车制动系统控制器(5)，所述电子驻车制动系统控制器(5)根据上述信息发出控制信号；所述电子驻车制动系统控制器(5)输出端与电子驻车制动系统执行机构(6)输入端相连，所述电子驻车制动系统执行机构(6)收到由电子驻车制动系统控制器(5)发出的控制信号后，所述电子驻车制动系统执行机构(6)、指示灯和报警器动作，同时通过执行机构测试系统、数据采集卡(2)反馈给计算机构成闭环测试系统；

所述硬件接口电路(4)由电源处理模块和信号调理模块组成，所述电源处理模块将市电转换为仿真测试系统需要的各种电源，给信号转换电路、电子驻车制动系统控制器(5)、电子驻车制动系统执行机构(6)和压力传感器(7)供电；所述信号调理模块将电机电流信号转换成电压信号供采集卡使用，将数据采集卡(2)和电子驻车制动系统控制器(5)之间的电平进行匹配；

所述电子驻车制动系统控制器(5)为实际的电子驻车控制系统控制器，并可在测试的过程中对控制器的控制策略进行更改；

所述测试软件包括数据输入模块(8)、数据显示模块(9)、数据记录模块(10)、发动机参数计算模块(11)、变速器参数计算模块(12)和制动系统参数计算模块(13)，上述各个模块之间通过软件内部的数据总线共享数据；所述数据采集卡(2)为NI的USB数据采集卡，高速CAN卡(3)使用NI的USB-CAN卡，两卡和计算机(1)之间通过USB总线连接。

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