CN104943482A - 一种汽车胎压监测系统测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车胎压监测系统测试装置及测试方法，所述测试装置包括轮胎工作环境模拟装置、信号接收装置以及数据处理装置；所述数据处理装置与所述轮胎工作环境模拟装置以及信号接收装置连接；本发明能在实验室环境模拟轮胎工作的真实环境进行胎压监测系统的测试，能够按照测试需求调整轮胎压力及温度值，并通过变频器控制电机转速实现轮胎运动状态的仿真，能够方便设置非正常测试工况或者极限工况，对胎压监测系统进行更为全面、细致的测试。本装置模拟的轮胎工作环境真实有效，测试方法简单、智能，使用方便。

Description

一种汽车胎压监测系统测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，尤其是涉及一种汽车胎压监测系统测试装置及测试方法。

背景技术

通过TPMS实现对轮胎的压力和温度进行实时监测，及时调整轮胎在正常的胎压环境中行驶，这不仅增加了车辆行驶的安全性，降低了高速运行中的爆胎风险，还能有效保证车辆运行的稳定性以及燃油的经济性，意义重大。

TPMS开发验证过程还不具备较完善的测试环境和测试流程，目前主要的测试方法有如下两种：

一种是在整车集成后的实车环境上进行简单的功能验证测试，而实车测试环境测试操作复杂繁琐、测试效率低、无法覆盖到一些异常工况和极限工况，同时在一些特殊工况下对测试人员的人身安全存在威胁；

另一种是针对控制器测试开发的测试平台，该平台直接通过射频信号发送仪仿真胎压传感器的射频信号给控制器，这种方法脱离了胎压传感器进行测试，因此该平台无法实现整个胎压监测系统进行整体全面的测试，具有一定局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车胎压监测系统测试装置，以实现对胎压监测系统的性能测试。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车胎压监测系统测试装置，包括轮胎工作环境模拟装置、信号接收装置以及数据处理装置；所述数据处理装置与所述轮胎工作环境模拟装置以及信号接收装置连接；

所述轮胎工作环境模拟装置包括给轮胎模块提供气源的压力容器2、设置有胎压传感器13的仿真轮胎12以及固定在仿真轮胎12内部的环形加热灯管14、与所述仿真轮胎12连接的压力变送器17、与仿真轮胎12连接的温度变送器18、将仿真轮胎12架空的轮胎固定支架26、电机15以及与电机15连接的变频器27、连接电机15与仿真轮胎12的皮带16、中控操作台22，所述中控操作台22包括智能仪表221和开关222，与智能仪表221连接的进气控制阀10、安全阀19、泄气阀20以及爆破阀21；

所述信号接收装置包括接收胎压传感器13发送的射频信号的ECU23以及总线监测仪24；

所述数据处理装置为PC机25，所述PC机25通过RS485与所述智能仪表221以及变频器27连接；

所述压力容器2包括安装在所述压力容器2的进气管道上的开关阀1、安装在所述压力容器2内部的加热电阻丝3、固定在所述加热电阻丝3上方的挡流板4、固定在所述压力容器2中部的引流板5、压力容器安全阀6、温度计7、压力表8；所述压力容器2通过导气管9与所述仿真轮胎12连接；所述导气管9与所述仿真轮胎12通过轴承11连接。

进一步的，所述总线检测仪24与所述PC机25之间通过USB接口连接。

进一步的，所述总线检测仪24与所述ECU23之间通过CAN总线连接。

相对于现有技术，本发明所述的一种汽车胎压监测系统测试装置具有以下优势：本发明能在实验室环境模拟轮胎工作的真实环境进行胎压监测系统的测试，能够按照测试需求调整轮胎压力及温度值，并通过变频器控制电机转速实现轮胎运动状态的仿真，能够方便设置非正常测试工况或者极限工况，对胎压监测系统进行更为全面、细致的测试。本装置模拟的轮胎工作环境真实有效，测试方法简单、智能，使用方便。

本发明的另一目的在于提出一种汽车胎压监测系统测试方法，以实现对胎压监测系统的测试。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车胎压监测系统测试方法，包括如下步骤：

(1)试验台上电；

(2)打开压力容器开关阀1，对压力容器2进行补气升压，直到容器内部气压达到2Mpa，关闭开关阀1；打开压力容器2内部加热电阻丝3开关，对气体进行加热，直到温度达到50摄氏度，关闭加热开关，对气体进行预加热处理；

(3)PC机25设置轮胎转速、温度，控制电机15驱动轮胎旋转；

(4)唤醒胎压传感器13使其工作，进行旋转加速度测试；

(5)对胎压监测系统进行温度测试；

(6)对胎压监测系统进行压力测试；

(7)对胎压监测系统进行快速漏气报警测试；

(8)恢复初始状态，系统下电。

进一步的，所述步骤(4)具体包括如下步骤：

(a)设置胎压为250kp，轮胎温度为50度；

(b)PC机设置轮胎转速逐渐增加；

(c)监测ECU23总线报文信号是否为当前轮胎状态信息；

(d)若胎压变为250kp，轮胎温度为50度，停止增速，记录当前旋转加速度大小。

(e)若总线未变为胎压250kp，温度50度，继续增速，直到出现该状态，记录旋转加速度大小。

进一步的，所述步骤(5)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机25分别设置10个温度值，从30度开始，步长为5度递增，直到75度，记录每个数据实际采集温度值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)温度从70度开始，步长为1度递增，直到触发高温报警，记录报警阈值；

(e)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

进一步的，所述步骤(6)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机25分别设置10个胎压值，从100kp开始，步长为20kp递增，直到280kp，记录每个数据实际采集胎压值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)胎压从190kp开始，步长为2kp递减，直到触发低压报警，记录报警阈值；

(e)胎压从290kp开始，步长为2kp递增，直到触发高压报警，记录报警阈值；

(f)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

进一步的，所述步骤(7)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g。

(b)通过PC机25设置漏气速率大小，从速率为25kp/min开始逐渐递增，步长为1kp/min，直到触发快速漏气报警信号，记录当前漏气速率；

(c)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

所述一种汽车胎压监测系统测试方法与上述一种汽车胎压监测系统测试装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种汽车胎压监测系统测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种汽车胎压监测系统测试方法的测试流程图。

附图标记说明：

1-开关阀，2-压力容器，3-加热电阻丝，4-挡流板，5-引流版，6-压力容器安全阀，7-温度计，8-压力表，9-导气管，10-进气控制阀，11-轴承，12-仿真轮胎，13-胎压传感器，14-环形加热灯管，15-电机，16-皮带，17-压力变送器，18-温度变送器，19-安全阀，20-泄压阀，21-爆破阀，22-中控操作台，23-ECU，24-总线检测仪，25-PC机，26-轮胎固定支架，27-变频器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种汽车胎压监测系统测试装置，包括轮胎工作环境模拟装置、信号接收装置以及数据处理装置；所述数据处理装置与所述轮胎工作环境模拟装置以及信号接收装置连接；

所述轮胎工作环境模拟装置包括给轮胎模块提供气源的压力容器2、设置有胎压传感器13的仿真轮胎12以及固定在仿真轮胎12内部的环形加热灯管14、与所述仿真轮胎12连接的压力变送器17、与仿真轮胎12连接的温度变送器18、将仿真轮胎12架空的轮胎固定支架26、电机15以及与电机15连接的变频器27、连接电机15与仿真轮胎12的皮带16、中控操作台22，所述中控操作台22包括智能仪表221和开关222，与智能仪表221连接的进气控制阀10、安全阀19、泄气阀20以及爆破阀21；

所述压力容器2包括安装在所述压力容器2的进气管道上的开关阀1、安装在所述压力容器2内部的加热电阻丝3、固定在所述加热电阻丝3上方的挡流板4、固定在所述压力容器2中部的引流板5、压力容器安全阀6、温度计7、压力表8；所述压力容器2通过导气管9与所述仿真轮胎12连接；所述导气管9与所述仿真轮胎12通过轴承11连接。总线检测仪24与所述PC机25之间通过USB接口连接。总线检测仪24与所述ECU23之间通过CAN总线连接。

开关阀1安装在压力容器2的进气管道上，控制压力容器2与外部气源的连接。开关阀1打开，外部气源对压力容器2进行充气增压；开关阀1关闭，终止充气；

压力容器2是一个圆柱型密闭的受压容器，用于给仿真轮胎12提供气源。压力容器2为钢板材质定制而成，基本参数如下：最大承受压力10Mpa，横截面直径1m，罐体高度1.2m，罐体体积0.942立方米。

加热电阻丝3安装在压力容器2内部，通电后电阻丝产生热量直接对压力容器2内部气体进行加热。设要求压力容器2内部的最大温度为100摄氏度，加热电阻丝3直接由开关控制。

挡流板4固定在加热电阻丝3上方的铁板，通过挡流板4改变加热后的气体流向，使下端气体进行充分受热后从四周向上流动。

引流板5为圆形状，固定在压力容器2中部，板中均匀分布圆形气孔(直径约为20cm)，用于引导上升的热气流与上部分气体均匀混合。

压力容器安全阀6是为了保证气罐压力在一个安全范围内。安全阀阈值可调，通过设置安全阀的压力上限阈值，一旦压力容器2内压力大于设定阈值，开关阀自动打开排气减压，安全阈值设为3Mpa。

温度计7用于采集压力容器2内部温度值，温度计测量范围-20度到120度。

压力表8用于采集压力容器2内部压力值，压力表测量范围0.1Mpa到6Mpa。

导气管9采用钢管实现压力容器2和仿真轮胎12的连通。压力容器2气流经过导气管9对仿真轮胎12进行气体补充。

进气控制阀10采用电磁阀进行控制，电磁阀打开，由于压力容器2和仿真轮胎12间存在压差，气体将从压力容器2注入到仿真轮胎12，实现压力补充，通过智能仪表221进行控制。

轴承11用于仿真轮胎12和导气管9之间的连接，仿真轮胎12通过轴承11可以实现旋转。

仿真轮胎12为圆柱形空腔结构，采用钢板焊接而成，外形与实际轮胎类似，轮胎上安装胎压传感器13，仿真轮胎12主要用于模拟实车轮胎环境，可根据测试要求调节内部压力、温度以及转速。

胎压传感器13安装在仿真轮胎12上，仿真轮胎12均匀分布有四个传感器安装位置，可同时进行四个传感器测试。传感器的压力测量范围0到7bar，温度测量范围-40度到125度。

环形加热灯管14固定在仿真轮胎12内部，不随仿真轮胎12旋转，采用热辐射方式对仿真轮胎12内部进行加热，仿真轮胎12温度调节最大值为100摄氏度。环形加热灯管14通过智能仪表221进行控制，满足加热条件后，智能仪表221控制灯管上电加热。

电机15通过变频器27控制电机15转速，电机15通过皮带16与仿真轮胎12连接驱动仿真轮胎12旋转。变频器27控制电机15转速，实现对仿真轮胎12旋转速度的控制。

皮带16用于连接电机15与仿真轮胎12，将电机15的扭矩转化为仿真轮胎12旋转的驱动力。

压力变送器17用于采集仿真轮胎12的内部压力,采集的信号通过信号线发送到智能仪表221进行处理。

温度变送器18用于采集仿真轮胎12的内部温度，采集的信号通过信号线发送到智能仪表221进行处理。

安全阀19主要是为了保证轮胎压力在一个安全范围内。安全阀19阈值可调，设置安全阀19的压力上限阈值，一旦轮胎内压力大于设定阈值，开关阀自动打开排气减压，此设备设置的安全阈值为500Kpa。

泄压阀20为电磁阀，通过智能仪表221控制电磁阀的开度大小，实现仿真轮胎12排气速度的控制。排气速度调节范围是0kp/min到200kp/min。

爆破阀21采用机械式开关阀，实现紧急情况下对仿真轮胎12快速泄压的功能。

中控操作台22包括智能仪表221、开关222，实现试验台的电源管理以及传感器数据的显示和试验台参数设定。

ECU23接收胎压传感器13发送的射频信号，解析后进行数据处理，将轮胎状态信息和报警信息转发到CAN网络上。

总线监测仪24实现对ECU23总线信号的解析与监测，同时还可以仿真ECU23所需的车速信号。

PC机25实现试验台的数据采集以及控制。PC机25通过编写上位界面，进行包括试验台运行状态以及ECU23总线信号监控。PC机25通过RS485串行总线与智能仪表以及变频器27进行数据交换。

轮胎固定支架26，支架将轮胎架空，轮胎在支架上实现自由旋转。

变频器27用于调节电机15转速。

本发明的工作过程如下：

打开压力容器开关阀1，利用外部来自空气压缩机或者气罐的气体对压力容器2进行充气增压，开关控制加热电阻丝3工作，电阻丝产生热量对压力容器1内部气体进行加热，气体加热后上升到挡流板4，挡流板4改变加热后的气体流向，使加热后的气体从四周向上流动，气体从通过引流板5与上部分气体均匀混合，压力表8检测压力容器2内部压力值，设置安全阀阈值，一旦压力容器2内部压力大于设定的阈值，开关阀1自动打开进行排气减压，由于压力容器2与仿真轮胎12间存在压差，气体通过导气管9对仿真轮胎12进行气体补充，利用压力变送器17检测仿真轮胎12内部压力值并发送至智能仪表221，智能仪表221根据采集的信息通过控制进气电磁阀10和安全阀19、泄气阀20、爆破阀21，形成对仿真轮胎12内部压力的闭环控制；

在仿真轮胎12内部采用环形加热灯管14进行热辐射加热，利用温度变送器18检测仿真轮胎12内部温度值，并发送至智能仪表221，智能仪表221根据采集的信息进行温度调节，形成对仿真轮胎12内部温度的闭环控制；

采用电机15驱动仿真轮胎12旋转，并通过变频器27控制电机15转速，实现仿真轮胎12转速的调节控制；

PC机25设置仿真轮胎12转速、温度、压力、漏气速率，胎压传感器13检测仿真轮胎12的压力及温度值，并将数据发送到ECU23，ECU23接收胎压传感器13发送的射频信号，解析后进行数据处理，将轮胎状态信息和报警信息转发到CAN网络上，总线检测仪24对ECU23总线信号进行解析与监测，PC机25接收总线监测仪24发送的实际采集数据并与设定数据进行对比，得到性能检测报告。

如图2所示为一种汽车胎压监测系统测试方法，包括如下步骤：

(1)试验台上电；

(2)打开压力容器开关阀1，对压力容器2进行补气升压，直到容器内部气压达到2Mpa，关闭开关阀；打开压力容器2内部加热电阻丝3开关，对气体进行加热，直到温度达到50摄氏度，关闭加热开关，对气体进行预加热处理；

(3)PC机25设置轮胎转速、温度，控制电机15驱动仿真轮胎12旋转；

(4)唤醒胎压传感器13使其工作，进行旋转加速度测试：胎压传感器13只有在采集到旋转加速度≥9g的时候，才会唤醒胎压传感器13进入工作模式，通过射频信号发送相应的数据。旋转加速度与轮胎转速有关，随着转速的增加，胎压传感器13旋转加速度越大，因此测试时，采用逐步增加车轮转速的方式进行胎压传感器13旋转加速度阈值测试，测试步骤如下：

(a)设置胎压为250kp，轮胎温度为50度；

(b)PC机25设置轮胎转速逐渐增加；

(c)监测ECU23总线报文信号是否为当前轮胎状态信息；

(d)若胎压变为250kp，轮胎温度为50度，停止增速，记录当前旋转加速度大小；

(e)若总线未变为胎压250kp，温度50度，继续增速，直到出现该状态，记录旋转加速度大小。

(5)对胎压监测系统进行温度测试；胎压传感器13实时采集仿真轮胎12内部温度信息发送给ECU23，ECU23内部控制器一方面解析射频信号将四轮温度值转发到CAN网络上，另一方面对温度值进行处理，若超过设定的阈值，则向CAN总线发送相应的高温报警信号。测试步骤如下：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机25分别设置10个温度值，从30度开始，步长为5度递增，直到75度，记录每个数据实际采集温度值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)温度从70度开始，步长为1度递增，直到触发高温报警，记录报警阈值；

(e)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

(6)对胎压监测系统进行压力测试；胎压传感器13实时采集仿真轮胎12内部压力信息发送给ECU23，ECU23内部控制器一方面解析射频信号将四轮压力值转发到CAN网络上，另一方面对压力值进行处理，若超过设定的阈值，则向CAN总线发送相应的低压/高压报警信号。测试步骤如下：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机分别设置10个胎压值，从100kp开始，步长为20kp递增，直到280kp，记录每个数据实际采集胎压值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)胎压从190kp开始，步长为2kp递减，直到触发低压报警，记录报警阈值；

(e)胎压从290kp开始，步长为2kp递增，直到触发高压报警，记录报警阈值；

(f)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

(7)对胎压监测系统进行快速漏气报警测试；胎压传感器13实时采集仿真轮胎12内部压力信息发送给ECU23，ECU23内部控制器内部根据压力变化情况计算出当前漏气速率，若漏气速率大于30kp/min，ECU23触发快速漏气报警信号。测试步骤如下：

(a)设置旋转加速度大于9g。

(b)通过PC机25设置漏气速率大小，从速率为25kp/min开始逐渐递增，步长为1kp/min，直到触发快速漏气报警信号，记录当前漏气速率；

(c)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

(8)恢复初始状态，系统下电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车胎压监测系统测试装置，其特征在于：包括轮胎工作环境模拟装置、信号接收装置以及数据处理装置；所述数据处理装置与所述轮胎工作环境模拟装置以及信号接收装置连接；

所述轮胎工作环境模拟装置包括给轮胎模块提供气源的压力容器(2)、设置有胎压传感器(13)的仿真轮胎(12)以及固定在仿真轮胎(12)内部的环形加热灯管(14)、与所述仿真轮胎(12)连接的压力变送器(17)、与仿真轮胎(12)连接的温度变送器(18)、将仿真轮胎(12)架空的轮胎固定支架(26)、电机(15)以及与电机(15)连接的变频器(27)、连接电机(15)与仿真轮胎(12)的皮带(16)、中控操作台(22)，所述中控操作台(22)包括智能仪表(221)和开关(222)，与智能仪表(221)连接的进气控制阀(10)、安全阀(19)、泄气阀(20)以及爆破阀(21)；

所述信号接收装置包括接收胎压传感器(13)发送的射频信号的ECU(23)以及总线监测仪(24)；

所述数据处理装置为PC机(25)，所述PC机(25)通过RS485与所述智能仪表(221)以及变频器(27)连接；

所述压力容器(2)包括安装在所述压力容器(2)的进气管道上的开关阀(1)、安装在所述压力容器(2)内部的加热电阻丝(3)、固定在所述加热电阻丝(3)上方的挡流板(4)、固定在所述压力容器(2)中部的引流板(5)、压力容器安全阀(6)、温度计(7)、压力表(8)；所述压力容器(2)通过导气管(9)与所述仿真轮胎(12)连接；所述导气管(9)与所述仿真轮胎(12)通过轴承(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统测试装置，其特征在于：所述总线检测仪(24)与所述PC机(25)之间通过USB接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统测试装置，其特征在于：所述总线检测仪(24)与所述ECU(23)之间通过CAN总线连接。

4.一种汽车胎压监测系统测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)试验台上电；

(2)打开压力容器开关阀(1)，对压力容器(2)进行补气升压，直到容器内部气压达到2Mpa，关闭开关阀(1)；打开压力容器(1)内部加热电阻丝(3)开关，对气体进行加热，直到温度达到50摄氏度，关闭加热开关，对气体进行预加热处理；

(3)PC机(25)设置轮胎转速、温度，控制电机(15)驱动仿真轮胎(13)旋转；

(4)唤醒胎压传感器(13)使其工作，进行旋转加速度测试；

(5)对胎压监测系统进行温度测试；

(6)对胎压监测系统进行压力测试；

(7)对胎压监测系统进行快速漏气报警测试；

(8)恢复初始状态，系统下电。

5.根据权利要求4所述的一种汽车胎压监测系统测试方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括如下步骤：

(a)设置胎压为250kp，轮胎温度为50度；

(b)PC机(25)设置轮胎转速逐渐增加；

(c)监测ECU(23)总线报文信号是否为当前轮胎状态信息；

(d)若胎压变为250kp，轮胎温度为50度，停止增速，记录当前旋转加速度大小。

(e)若总线未变为胎压250kp，温度50度，继续增速，直到出现该状态，记录旋转加速度大小。

6.根据权利要求4所述的一种汽车胎压监测系统测试方法，其特征在于：所述步骤(5)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机(25)分别设置10个温度值，从30度开始，步长为5度递增，直到75度，记录每个数据实际采集温度值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)温度从70度开始，步长为1度递增，直到触发高温报警，记录报警阈值；

(e)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

7.根据权利要求4所述的一种汽车胎压监测系统测试方法，其特征在于：所述步骤(6)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机(25)分别设置10个胎压值，从100kp开始，步长为20kp递增，直到280kp，记录每个数据实际采集胎压值；

(c)对比实际数据和设置数据间的误差大小进行评价；

(d)胎压从190kp开始，步长为2kp递减，直到触发低压报警，记录报警阈值；

(e)胎压从290kp开始，步长为2kp递增，直到触发高压报警，记录报警阈值；

(f)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。

8.根据权利要求4所述的一种汽车胎压监测系统测试方法，其特征在于：所述步骤(7)具体包括如下步骤：

(a)设置旋转加速度大于9g；

(b)通过PC机(25)设置漏气速率大小，从速率为25kp/min开始逐渐递增，步长为1kp/min，直到触发快速漏气报警信号，记录当前漏气速率；

(c)对比实际测试阈值和设计要求阈值进行评价。