CN104635715A - 一种用于abs/esc的故障自诊断系统及其hil自动化测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及其HIL自动化测试系统，所述故障自诊断系统至少包括：系统基础硬件自诊断模块，对ABS/ESC的基础硬件进行故障检测与诊断；CAN通信模块，实现CAN通信及其故障检测处理；故障检测与失效保护监测模块，进行监测分析以确定ABS/ESC中的各故障并针对故障实施相应的失效保护；故障诊断服务模块，用于提供诊断服务；ABS/EBD功能控制模块、YSC功能控制模块、TCS功能控制模块为系统功能模块并负责仲裁和决策系统故障发生时相应的失效保护策略；故障警告模块，用于发送故障警告信号；本发明的故障自诊断系统可以进行全面的ABS/ESC系统的故障自诊断和失效保护，其硬件在环测试系统实现了对ABS/ESC故障自诊断系统的完全自动化集成验证测试。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，特别是涉及一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及其HIL自动化测试系统。
背景技术
ABS(汽车防抱死系统)：主要由四个轮速传感器、ABS的液压控制模块HCU和电控模块ECU组成；其主要功能有汽车制动时防止各车轮抱死(ABS)、前后制动力分配(EBD)及汽车弯道制动控制(CBC)功能。
ESC(汽车电子稳定控制系统)：主要由四个轮速传感器、主缸压力传感器、横向加速度传感器及横摆角速度传感器集束、方向盘转角传感器、ESC液压控制单元HCU及电控单元ECU组成；其主要功能包含ABS汽车防抱死、TCS驱动防侧滑控制、AYC主动车辆横摆控制(汽车转向过度或转向不足)和其它汽车动态稳定性控制功能模块。
当今汽车技术发展趋势的三个重要方向：安全性、节能性、舒适性，而汽车安全性又是汽车消费者最关心的问题。ABS/ESC（汽车防抱死系统/电子稳定控制）系统是现代汽车技术领域里最重要的汽车主动安全系统，并且ESC系统是迄今最有效的汽车防滑、防侧翻技术。ABS/ESC系统在中国的市场需求强劲，但包括其安全控制策略和故障自诊断及其失效保护在内的关键技术仍然是中国汽车产业的软肋，巨大的中国市场依然为外企垄断。
目前国内也有几家自主进行ABS/ESC系统研发的公司，但总体而言是不成功的，并未实现真正意义的自主研发和关键核心技术突破，很难大批量生产并装车供货；深究其原因，除了价格高的因素外，作为汽车主动安全器件其控制性能和安全可靠性差是重要的原因。目前国内汽车零部件商在对ABS/ESC的安全策略进行系统、深入的研究从而实现系统故障自诊断及其失效保护方面明显不足，主要表现在产品故障率高、性能不稳定、故障检测与失效保护不足、安全隐患高而客户不敢装车使用等方面。
HIL（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU连接，对被测ECU进行全方面的、系统的测试。从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HIL硬件在环仿真测试已经成为ECU开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高ECU的软件质量，降低汽车厂的风险。此外，目前国内在ABS/ESC系统的HIL（硬件在环）测试台架及测试环境的构建并实现其HIL（硬件在环）自动化验证测试在有的汽车整车厂已有一些初步的尝试，但仅局限于大体的、粗略的整车制动性能方面，而构建完备的、系统的ABS/ESC零部件研发要求级的HIL测试台架和实现全面的、系统的ABS/ESC系统的故障注入自动化验证测试尚属空白，比如在实现ABS/ESC的传感器、电磁阀及泵电机的各种故障注入条件下的故障检测及失效保护的验证测试方面。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及其HIL自动化测试系统，用于全面实现ABS系统和ESC系统的故障自诊断和失效保护及其硬件在环（HIL）完全自动化集成验证测试。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明在一方面提供用于ABS/ESC的故障自诊断系统，所述故障自诊断系统至少包括：系统基础硬件自诊断模块，位于ABS系统和ESC系统内，对ABS系统和ESC系统的基础硬件进行故障诊断并输出诊断信号；CAN通信模块，位于ABS系统和ESC系统内，用于ABS系统或ESC系统与汽车内其它电控单元通信，并实现ABS或ESC系统CAN通信相关的故障检测、故障管理和故障恢复；故障检测与失效保护监测模块，用于ABS系统或ESC系统的故障检测、故障管理及其失效保护，通过对ABS系统或ESC系统内各硬件故障监控点信号、传感器信号、各执行器信号以及所述诊断信号进行监测分析以确定ABS系统和ESC系统中的各故障并针对故障执行相应的失效保护策略；故障诊断服务模块，与故障检测及失效保护监测模块相连，用于提供诊断服务；ABS/EBD功能控制模块，与ABS系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ABS系统功能模块并负责并在ABS系统存在故障时，仲裁和决策相应的ABS和EBD失效保护策略；YSC功能控制模块，与ESC系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与YSC功能相关的故障时，仲裁和决策相应的YSC失效保护策略；TCS功能控制模块，与ESC系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与TCS功能相关的故障时，仲裁和决策相应的TCS失效保护策略；故障警告输出模块，与故障检测与失效保护监测模块、ABS/EBD功能控制模块、YSC功能控制模块以及TCS功能控制模块相连，用于输出故障警告。
优选地，还包括与传感器和执行器相连的I/O接口控制模块。
优选地，所述传感器包括ABS系统或ESC系统中的轮速传感器、ESC系统中的主缸压力传感器、ESC传感器束以及方向盘转角传感器；其中，ESC传感器束包含横向加速度传感器和横摆角速度传感器。
优选地，所述执行器包括ABS系统和ESC系统中的电磁阀线圈、电磁阀线圈的驱动以及泵电机。
优选地，所述故障检测与失效保护监测模块还对CAN通信模块中的CAN通信节点和网络、涉及到的底层物理、信号、信息帧、节点网络及信号有效性进行分析并确定故障。
优选地，所述故障检测与失效保护监测模块至少包括：初始化单元，用于初始化各接收信号；故障检测单元，读取各故障监测信号；故障诊断管理单元，与故障检测单元相连，用于对各故障进行记录、判断、归类和汇总；故障数据存储单元，与故障诊断管理单元相连，用于存储故障诊断管理单元管理后的各故障；故障等级划分单元，与故障诊断管理单元相连，根据故障类型和功能将故障分为功能不受影响、功能部分受损及功能完全受损三个等级。
优选地，在故障诊断管理单元中，记录、判断、归类和汇总的内容至少包括：内部故障代码、客户故障代码、故障状态、故障检测条件、故障判断规则、故障类型、系统功能反应及故障警告灯的状态。
优选地，所述故障检测与失效保护监测模块还包括：主处理器失效保护监测单元，用于失效保护或监测以下内容：持续的传感器、执行器开路/短路监测、轮速传感器失效保护；ESC中的压力传感器失效保护；电磁阀线圈及其阀线圈驱动失效保护；泵电机相关失效保护；系统供电电压监测；持续的RAM/ROM检查、CPU堆栈监控及BIST检查；实时操作系统的任务运行时间监测及周期性数据通信监测；至少包括信号有效性，ESC传感器信号质量，系统自检的动态失效保护监测；副处理器失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：持续的RAM/ROM检查、处理器堆栈监测；监测比较的副处理器与主处理器各自计算的四个轮速的一致性；副处理器与主处理器之间运行时间循环监测；通信数据校验监测以及系统错误状态时看门狗复位的失效保护；CAN通信失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：CAN底层故障；包括信号有效，滚动计数器，校验和的CAN信号故障；CAN信号帧故障以及CAN节点网络故障。
优选地，ABS系统和ESC系统的基础硬件包括ABS系统和ESC系统的主处理器、副处理器、ASIC芯片、时钟、存储器和各种控制器外设、驱动及电源。
本发明在另外一方面提供一种用于测试上述用于ABS/ESC的故障自诊断系统的HIL自动化测试系统，所述HIL自动化测试系统基于通过仿真模型用于模拟车辆环境测试及各种故障注入条件的LABCAR仿真测试台，所述HIL自动化测试系统至少包括：基本控制功能自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟车辆环境及路况，对系统基础硬件自诊断模块、ABS/EBD功能控制模块、YSC功能控制模块、TCS功能控制模块进行自动化验证测试；CAN通信自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源模拟发送数据，对CAN通信模块的功能进行自动化验证测试；故障诊断自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型对故障检测与失效保护监测模块中的故障诊断功能进行自动化验证测试；失效保护自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟各故障，在各故障注入条件下对故障检测与失效保护监测模块中的失效保护功能进行自动化验证测试。
如上所述，本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及其HIL自动化测试系统，具有以下有益效果：
1、本发明中的故障自诊断系统以是否影响ABS/ESC的各种系统功能为准则，从ABS/ESC系统的各组成部分及各工作过程进行全面系统的故障分析和失效安全保护是研究其系统安全策略设计的重要方法，该ABS/ESC系统非常完备和精细的故障自诊断功能的研发和实现填补国内空白、达到国际先进水平。
2、本发明中搭建的针对ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）自动化测试系统方便地实现了ABS/ESC系统的软件集成验证测试，并可以实现系统软件在开发过程中的任何更改后的全面自动化验证测试，既大大节省了软件重复验证测试的人力，又能大大缩短软件测试时间并可以保证系统软件的质量，该ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）自动化验证测试自动化系统填补了国内ABS/ESC系统在零部件制造商高要求级的HIL完全自动化验证测试方面的空白，尤其是在测试完备性及完全自动化验证测试特点方面，达到国际先进水平。
附图说明
图1显示为本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统的结构示意图。
图2显示为本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统中故障诊断管理模块的结构示意图。
图3显示为本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统中故障诊断服务模块的结构框图。
图4显示为本发明的硬件在环测试系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明的目的在于提供一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及HIL自动化测试系统，用于全面实现ABS系统和ESC系统的故障自诊断和失效保护及其硬件在环（HIL）完全自动化集成验证测试。以下将详细阐述本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及HIL自动化测试系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统及HIL自动化测试系统。
本实施例提供一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统，如图1所示，所述故障自诊断系统1至少包括：系统基础硬件自诊断模块11、CAN通信模块12、故障检测与失效保护监测模块13、故障诊断服务模块14、ABS/EBD功能控制模块15、YSC功能控制模块16、TCS功能控制模块17、故障警告输出模块18以及I/O接口控制模块19。
在对上述模块进行详细说明以前，首先对本发明中所涉及到的ABS/ESC系统进行说明。ABS(汽车防抱死系统)主要由四个轮速传感器、ABS的液压控制模块（HCU）和电控模块（ECU）组成；其主要功能有汽车制动时防止各车轮抱死(ABS)、前后制动力分配(EBD)及汽车弯道制动控制(CBC)功能。
ESC(汽车电子稳定控制系统)主要由四个轮速传感器、主缸压力传感器、横向加速度传感器及横摆角速度传感器集束、方向盘转角传感器、ESC液压控制单元HCU及电控单元ECU组成；其主要功能包含ABS汽车防抱死、TCS驱动防侧滑控制、AYC主动车辆横摆控制(汽车转向过度或转向不足)和其它汽车动态稳定性控制功能模块。
以下对本实施例中的各模块进行详细说明。
系统基础硬件自诊断模块11位于ABS系统和ESC系统内，对ABS系统和ESC系统的基础硬件进行故障诊断并输出诊断信号。
在本实施例中，ABS系统和ESC系统的基础硬件包括ABS系统和ESC系统的主处理器、副处理器、ASIC芯片、时钟、存储器和各种控制器外设、驱动及电源。
在本实施例中，主要对ABS/ESC系统的主（副）处理器、ASIC芯片（TPIC7218）、时钟、存储器（RAM/Flash/NVRAM）和各种控制器外设及驱动（SPI、CAN、LIN、ADC及处理器供电等）等进行故障分析和安全策略设计。
CAN通信模块12位于ABS系统和ESC系统内，用于ABS系统或ESC系统与汽车内其它电控单元通信，并实现ABS或ESC系统CAN通信相关的故障检测、故障管理和故障恢复。
I/O接口控制模块与传感器和执行器相连。所述传感器包括ABS系统或ESC系统中的轮速传感器、ESC系统中的主缸压力传感器、ESC传感器束以及方向盘转角传感器；其中，ESC传感器束包含横向加速度传感器和横摆角速度传感器。
在本实施例中，对ABS系统和ESC系统中的轮速传感器、ESC系统中的主缸压力传感器、ESC传感器束以及方向盘转角传感器；其中，ESC传感器束包含横向加速度传感器和横摆角速度传感器可能出现的各种机械损坏、电气故障、信号传输及信号可信度等方面进行故障分析和形成对应的安全策略。
所述执行器包括ABS系统和ESC系统中的电磁阀线圈、电磁阀线圈的驱动以及泵电机。在本实施例中，主要对电磁阀线圈、电磁阀线圈的驱动以及泵电机各种电气故障因素进行分析和失效保护安全策略设计。I/O接口控制模块19与传感器和执行器相连。
所述故障检测与失效保护监测模块13用于ABS系统或ESC系统的故障检测、故障管理及其失效保护，通过对ABS系统或ESC系统内各硬件故障监控点信号、传感器信号、各执行器信号以及所述诊断信号进行监测分析以确定ABS系统和ESC系统中的各故障并针对故障执行相应的失效保护策略。
在本实施例中，如图2所示，所述故障检测与失效保护监测模块13至少包括：初始化单元141、故障检测单元142、故障诊断管理单元143、故障数据存储单元144和故障等级划分单元145。
初始化单元141用于初始化各接收信号；故障检测单元142读取各故障监测信号；故障诊断管理单元143与故障检测单元相连，用于对各故障进行记录、判断、归类和汇总；在故障诊断管理单元中，记录、判断、归类和汇总的内容至少包括：内部故障代码、客户故障代码、故障状态、故障检测条件、故障判断规则、故障类型、系统功能反应及故障警告灯的状态。
故障数据存储单元144与故障诊断管理单元相连，用于存储故障诊断管理单元管理后的各故障；故障等级划分单元145与故障诊断管理单元相连，根据故障类型和功能将故障分为功能不受影响、功能部分受损及功能完全受损三个等级。
此外，在本实施例中，所述故障检测与失效保护监测模块13还包括：
主处理器失效保护监测单元，用于失效保护或监测以下内容：持续的传感器、执行器开路/短路监测、轮速传感器失效保护；ESC中的压力传感器失效保护；电磁阀线圈及其阀线圈驱动失效保护；泵电机相关失效保护；系统供电电压监测；持续的RAM/ROM检查、CPU堆栈监控及BIST检查；实时操作系统的任务运行时间监测及周期性数据通信监测；至少包括信号有效性，ESC传感器信号质量，系统自检的动态失效保护监测。
副处理器失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：持续的RAM/ROM检查、处理器堆栈监测；监测比较的副处理器与主处理器各自计算的四个轮速的一致性；副处理器与主处理器之间运行时间循环监测；通信数据校验监测以及系统错误状态时看门狗复位的失效保护。
CAN通信失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：CAN底层故障；包括信号有效，滚动计数器，校验和的CAN信号故障；CAN信号帧故障以及CAN节点网络故障。
故障诊断服务模块14与故障检测及失效保护监测模块13相连用于提供诊断服务。如图3所示，所述故障诊断服务模块14的实现遵从标准的UDS诊断服务规范，由CAN通信方式实现控制器与外部诊断工具的数据传输，因此与CAN控制器、CAN驱动、CAN交互层及CAN网络管理有关；故障诊断服务模块14包括CAN底层驱动、诊断网络层、诊断服务层及诊断应用层，该故障诊断服务模块14所提供的诊断服务还可以用于ABS/ESC系统的软件程序重新刷新等功能。
ABS/EBD功能控制模块15与ABS系统、故障诊断服务模块14以及故障检测与失效保护监测模块13相连，为ABS系统功能模块并负责并在ABS系统存在故障时，仲裁和决策相应的ABS和EBD失效保护策略。
YSC功能控制模块16与ESC系统、故障诊断服务模块14以及故障检测与失效保护监测模块13相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与YSC功能相关的故障时，仲裁和决策相应的YSC失效保护策略。
TCS功能控制模块17与ESC系统、故障诊断服务模块14以及故障检测与失效保护监测模块13相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与TCS功能相关的故障时，仲裁和决策相应的TCS失效保护策略。故障警告输出模块18与故障检测与失效保护监测模块13、ABS/EBD功能控制模块15、YSC功能控制模块16以及TCS功能控制模块17相连，用于输出故障警告。
由上可见，在本实施例中，作为最重要的汽车主动安全系统，ABS/ESC的安全性主要体现在其所具有的汽车安全和稳定控制功能上（ABS，EBD，CBC，TCS，MSR，YSC，HBA，HA等功能），以是否影响ABS/ESC的各种系统功能为准则，从ABS/ESC系统的各组成部分及各工作过程进行全面系统的故障分析和失效安全保护是研究其系统安全策略设计的重要方法。本实施例中的ABS/ESC系统所涉及的安全因素如下。
1、系统功能要求及控制算法：对作为最重要的汽车主动安全系统ABS/ESC的各种汽车安全和稳定控制功能要求进行详尽的安全分析和精细的控制逻辑算法设计并实现其在系统中的高性能和高可靠性控制功能是ABS/ESC系统的最核心安全任务，比如上文提到过的ABS（防抱死功能）、EBD（前后制动力电子分配功能）、CBC（弯道制动控制功能）、TCS(又名ASR:驱动防滑控制系统)、MSR（发动机倒拖力矩控制）、YSC（汽车横摆稳定控制）、HBA（液压制动辅助功能）及HA（坡道辅助功能）等功能。
2、ISO26262安全等级：ABS/ESC系统安全要求为ASIL D，针对该系统要求等级对ABS/ESC的系统、硬件及软件各部分进行安全等级设计和开发是其重要的安全要求。
3、系统传感器：主要对ABS/ESC系统的轮速传感器和ESC系统的主缸压力传感器、ESC传感器束（含横向加速度传感器和横摆角速度传感器）、方向盘转角传感器的可能出现的各种机械损坏、电气故障、信号传输及信号可信度等方面进行故障分析和安全策略设计。
4、系统执行器：主要对ABS/ESC系统的执行器电磁阀线圈及其驱动和泵电机的各种电气故障因素进行分析和失效保护安全策略设计。
5、系统硬件基础：主要对ABS/ESC系统的主（副）处理器、ASIC芯片（TPIC7218）、时钟、存储器（RAM/Flash/NVRAM）和各种控制器外设及驱动（SPI、CAN、LIN、ADC及处理器供电等）等进行故障分析和安全策略设计。
6、系统电源供应：主要对ABS/ESC系统的各种电源供应（KL30P、KL30V（共用KL30L）、KL15及VBAT）进行监测和失效安全保护。
7、系统CAN总线通信及所有信号传输：主要对ABS/ESC系统的CAN通信节点和网络涉及到的底层物理、信号、信息帧、节点网络及信号有效性等故障因素进行分析并设计其失效安全保护策略。
8、系统故障检测及诊断：主要对ABS/ESC系统的所有故障进行准确地监测、诊断、判断及控制。
9、系统失效保护策略：主要对ABS/ESC系统的各种故障进行失效保护处理并控制系统的安全反应。
10、系统软件设计及实现：按ISO26262的安全要求进行ABS/ESC系统的软件设计，遵从AUTOSAR规范的模块化软件分层结构及软件设计和实现要求。
11、系统软件质量：主要是严格按照制定的软件编程规范进行软件开发、严格执行制定的软件开发流程、严格完成软件的单元和模块的静态和动态测试及系统集成软件测试。
12、系统集成测试：主要完成在LABCAR上完成ABS/ESC系统的CAN通信模块12、故障诊断模块、错误管理及失效保护监测模块及系统功能的自动化验证测试，这是发现ABS/ESC系统安全隐患和保证其安全质量的极为重要一关。
此外，本发明也重点考虑了ABS/ESC系统的故障自诊断系统1中ABS/ESC系统本身的安全设计及其故障诊断。
ABS/ESC系统中采用主副双处理器或单处理器双核的冗余技术；ABS采用TITMS470MF主处理器（32位/16位RISC，ARM Cortex M3核）及Freescale的MC9S08SG副处理器（8位，可选择）；ESC系统采用TI TMS570LS双核微处理器（R4和R4核）。
ABS/ESC系统本身的安全设计与故障诊断主要涉及以下方面：
1、带轮速传感器及执行器（泵电机与阀线圈）故障状态检测的ASIC TPIC7218芯片；2、主副双处理器或单处理器双核的冗余轮速计算与比较；3、运行时间相互监测及周期性的数据通信；4、两个独立的时间基准（主处理器及副处理器）监测；5、泵电机供电和电磁阀供电使能及电磁阀主继电器控制；6、系统电源电压监测（KL30V，KL30P，KL15及ASIC的VBAT）；7、持续的输入信号、传感器及执行器失效保护；8、启动时处理器及外设自检（BIST）；
失效保护主要涉及到以下方面。
1、主处理器失效保护，包括：持续的传感器、执行器开路/短路监测；轮速传感器失效保护压力传感器失效保护（仅对ESC）；电磁阀线圈及其阀线圈驱动失效保护；泵电机相关失效保护；系统供电电压监测；持续的RAM/ROM检查、CPU堆栈监控及BIST检查；实时操作系统OSEK/OSCAN任务运行时间监测（1ms、5ms、10ms…)及周期性数据通信监测；动态失效保护监测（例如信号有效性，ESC传感器信号质量，系统自检…）。
2、CAN通信失效保护，包括：CAN底层故障；CAN信号故障（信号有效，滚动计数器，校验和）；CAN信号帧故障；CAN节点网络故障。
3、副处理器失效保护，包括：持续的RAM/ROM检查、处理器堆栈监测；比较其与主处理器各自计算的四个轮速的一致性；运行时间循环监测（主副处理器之间）；通信数据校验；系统错误状态时看门狗复位。
本发明还包括各种与系统控制性能有关的故障检测与失效保护。对所有故障的管理：包含内部故障代码，客户故障代码，故障状态，故障检测条件，故障判断规则，故障类型，系统功能反应及故障警告灯的状态等信息。
当ABS/ESC系统检测并确认故障后系统需完成的保护任务和系统反应：切换到错误管理的保持系统功能模式，保存系统内部及客户故障代码，点亮相应的功能故障警告灯（ABS，EBD，TCS/YSC），并将内部相关信号置为无效状态。
例如系统确诊一轮速传感器发生故障，系统的EBD功能保持，而ABS/TCS/YSC功能失效，ABS/TCS/YSC功能故障警告灯点亮以示警于驾驶员。
ABS/ESC系统的错误故障等级分为功能不受影响、功能部分受损及功能完全受损三个等级。
由此可见，本实施例中的故障自诊断系统1以是否影响ABS/ESC的各种系统功能为准则，从ABS/ESC系统的各组成部分及各工作过程进行全面系统的故障分析和失效安全保护是研究其系统安全策略设计的重要方法，该用于ABS/ESC系统的故障自诊断系统1非常完备和精细的故障自诊断功能的研发和实现填补国内空白、达到国际先进水平。
为验证上述用于ABS/ESC的故障自诊断系统1的功能和效果，本实施例还提供一种用于测试上述用于ABS/ESC的故障自诊断系统1的硬件在环（HIL）HIL自动化测试系统，所述硬件在环HIL自动化测试系统基于通过仿真模型用于模拟车辆环境测试及各种故障注入条件的LABCAR仿真测试台，如图4所示，所述硬件在环HIL自动化测试系统2至少包括：基本控制功能自动化测试模块21、CAN通信自动化测试模块22、故障诊断自动化测试模块23、失效保护自动化测试模块24。
基本控制功能自动化测试模块21利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟车辆环境及路况，对系统基础硬件自诊断模块11、ABS/EBD功能控制模块15、YSC功能控制模块16、TCS功能控制模块17进行自动化验证测试。
CAN通信自动化测试模块22利用LABCAR的测试资源模拟发送数据，对CAN通信模块12的功能进行自动化验证测试。
故障诊断自动化测试模块23利用LABCAR的测试资源及仿真模型对故障检测与失效保护监测模块13中的故障诊断功能进行自动化验证测试。
失效保护自动化测试模块24利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟各故障，在各故障注入条件下对故障检测与失效保护监测模块13中的失效保护功能进行自动化验证测试。
应用本实施例中针对ABS/ESC系统的故障自诊断系统1的硬件在环HIL自动化测试系统2基于软件集成测试台（德国ETAS的LABCAR），LABCAR用于模拟车辆环境，可以进行ABS/ESC系统的HIL检测，由上可见，本实施例中的硬件在环HIL自动化测试系统2主要包括：ABS/ESC系统软件基本控制功能测试、CAN通信自动化验证测试、故障诊断自动化验证测试、故障注入的失效保护自动化验证测试。实现ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）集成测试自动化技术，可以方便、自动地实现软件任何变更或完善后的系统的、全面的集成验证测试，既大大节省软件测试的人力、又能大大缩短软件验证测试的时间并保证系统软件的质量。
ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）自动化验证测试的方法如下：
1、制定ABS/ESC系统软件集成验证测试规范。
2、制定ABS/ESC系统软件集成验证测试计划。
3、设计ABS/ESC系统软件集成验证测试用例。
4、利用LABCAR的硬件资源模拟车辆环境及路况，对ABS/ESC系统的系统控制功能、CAN通信、诊断服务及故障注入条件下的故障检测及失效保护功能模块进行手工的软件集成验证测试；
在本实施例中，在C#或Python软件编程条件下实现各软件集成验证测试的自动化后台支撑软件，将EXCEL格式的软件集成验证测试用例文件作为测试的输入，经LABCAR执行完成ABS/ESC系统的软件集成完全自动化验证测试，并支持自动生成EXCEL格式的软件测试报告和测试结果。
本实施例中的硬件在环（HIL）测试系统最主要的特点：一是体现在对ABS/ESC系统的系统控制功能、CAN通信、UDS诊断服务及系统安全设计所涉及所有故障状况的故障注入验证测试的各个测试方面，具有测试完备性的特点；二是体现在对ABS/ESC系统的各软件功能验证测试的完全自动化，具有完全自动化的特点。
综上所述，本发明的一种用于ABS/ESC系统的故障自诊断系统及硬件在环HIL自动化测试系统，达到了以下有益效果：
1、本发明中的故障自诊断系统以是否影响ABS/ESC的各种系统功能为准则，从ABS/ESC系统的各组成部分及各工作过程进行全面系统的故障分析和失效安全保护是研究其系统安全策略设计的重要方法，该ABS/ESC系统非常完备和精细的故障自诊断功能的研发和实现填补国内空白、达到国际先进水平。
2、本发明中搭建的针对ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）自动化测试系统方便地实现了ABS/ESC系统的软件集成验证测试，并可以实现系统软件在开发过程中的任何更改后的全面自动化验证测试，既大大节省了软件重复验证测试的人力，又能大大缩短软件测试时间并可以保证系统软件的质量，该ABS/ESC系统的硬件在环（HIL）自动化验证测试自动化系统填补了国内ABS/ESC系统在零部件制造商高要求级的HIL完全自动化验证测试方面的空白，尤其是在测试完备性及完全自动化验证测试特点方面，达到国际先进水平。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述故障自诊断系统至少包括：
系统基础硬件自诊断模块，位于ABS系统和ESC系统内，对ABS系统和ESC系统的基础硬件进行故障诊断并输出诊断信号；
CAN通信模块，位于ABS系统和ESC系统内，用于ABS系统或ESC系统与汽车内其它电控单元通信，并实现ABS或ESC系统CAN通信相关的故障检测、故障管理和故障恢复；
故障检测与失效保护监测模块，用于ABS系统或ESC系统的故障检测、故障管理及其失效保护，通过对ABS系统或ESC系统内各硬件故障监控点信号、传感器信号、各执行器信号以及所述诊断信号进行监测分析以确定ABS系统和ESC系统中的各故障并针对故障执行相应的失效保护策略；
故障诊断服务模块，与故障检测及失效保护监测模块相连，用于提供诊断服务；
ABS/EBD功能控制模块，与ABS系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ABS系统功能模块并负责并在ABS系统存在故障时，仲裁和决策相应的ABS和EBD失效保护策略；
YSC功能控制模块，与ESC系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与YSC功能相关的故障时，仲裁和决策相应的YSC失效保护策略；
TCS功能控制模块，与ESC系统、故障诊断服务模块以及故障检测及失效保护监测模块相连，为ESC系统功能模块并在ESC系统存在与TCS功能相关的故障时，仲裁和决策相应的TCS失效保护策略；
故障警告输出模块，与故障检测与失效保护监测模块、ABS/EBD功能控制模块、YSC功能控制模块以及TCS功能控制模块相连，用于输出故障警告。
2.根据权利要求1所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，还包括与传感器和执行器相连的I/O接口控制模块。
3.根据权利要求2所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述传感器包括ABS系统或ESC系统中的轮速传感器、ESC系统中的主缸压力传感器、ESC传感器束以及方向盘转角传感器；其中，ESC传感器束包含横向加速度传感器和横摆角速度传感器。
4.根据权利要求2所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述执行器包括ABS系统和ESC系统中的电磁阀线圈、电磁阀线圈的驱动以及泵电机。
5.根据权利要求1所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述故障检测与失效保护监测模块还对CAN通信模块中的CAN通信节点和网络、涉及到的底层物理、信号、信息帧、节点网络及信号有效性进行分析并确定故障。
6.根据权利要求1所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述故障检测与失效保护监测模块至少包括：
初始化单元，用于初始化各接收信号；
故障检测单元，读取各故障监测信号；
故障诊断管理单元，与故障检测单元相连，用于对各故障进行记录、判断、归类和汇总；
故障数据存储单元，与故障诊断管理单元相连，用于存储故障诊断管理单元管理后的各故障；
故障等级划分单元，与故障诊断管理单元相连，根据故障类型和功能将故障分为功能不受影响、功能部分受损及功能完全受损三个等级。
7.根据权利要求6所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，在故障诊断管理单元中，记录、判断、归类和汇总的内容至少包括：内部故障代码、客户故障代码、故障状态、故障检测条件、故障判断规则、故障类型、系统功能反应及故障警告灯的状态。
8.根据权利要求6所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，所述故障检测与失效保护监测模块还包括：
主处理器失效保护监测单元，用于失效保护或监测以下内容：
持续的传感器、执行器开路/短路监测、轮速传感器失效保护；ESC中的压力传感器失效保护；电磁阀线圈及其阀线圈驱动失效保护；泵电机相关失效保护；系统供电电压监测；持续的RAM/ROM检查、CPU堆栈监控及BIST检查；实时操作系统的任务运行时间监测及周期性数据通信监测；至少包括信号有效性，ESC传感器信号质量，系统自检的动态失效保护监测；
副处理器失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：
持续的RAM/ROM检查、处理器堆栈监测；监测比较的副处理器与主处理器各自计算的四个轮速的一致性；副处理器与主处理器之间运行时间循环监测；通信数据校验监测以及系统错误状态时看门狗复位的失效保护；
CAN通信失效保护单元，用于失效保护或监测以下内容：
CAN底层故障；包括信号有效，滚动计数器，校验和的CAN信号故障；CAN信号帧故障以及CAN节点网络故障。
9.根据权利要求1所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统，其特征在于，ABS系统和ESC系统的基础硬件包括ABS系统和ESC系统的主处理器、副处理器、ASIC芯片、时钟、存储器和各种控制器外设、驱动及电源。
10.一种用于测试权利要求1～权利要求9中任意一项所述的用于ABS/ESC的故障自诊断系统的HIL自动化测试系统，所述HIL自动化测试系统基于通过仿真模型用于模拟车辆环境测试及各种故障注入条件的LABCAR仿真测试台，其特征在于，所述HIL自动化测试系统至少包括：
基本控制功能自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟车辆环境及路况，对系统基础硬件自诊断模块、ABS/EBD功能控制模块、YSC功能控制模块、TCS功能控制模块进行自动化验证测试；
CAN通信自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源模拟发送数据，对CAN通信模块的功能进行自动化验证测试；
故障诊断自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型对故障检测与失效保护监测模块中的故障诊断功能进行自动化验证测试；
失效保护自动化测试模块，利用LABCAR的测试资源及仿真模型模拟各故障，在各故障注入条件下对故障检测与失效保护监测模块中的失效保护功能进行自动化验证测试。
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