CN107264450A - 一种车控器及其自测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种车控器及其自测试方法，它由开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、电源模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块构成，完成开关量输入信号采集、模拟量输入信号采集、开关量输出和比例阀控制功能，通过上电和工作过程完成车控器的开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块的自测试，上传工作状态及故障代码，简单自测试故障存储在微处理器中，并通过CAN总线接口上传车控器工作数据、故障代码。本车控器具有构成简单、通用化和模块化设计程度高、维护容易等优点，可适用于其他领域设备的控制使用。

Description

一种车控器及其自测试方法
技术领域
本发明涉及车辆控制器技术领域，具体为一种车控器及其自测试方法。
背景技术
车控系统是特种车辆的重要组成部分，用于完成车载各动作机构的自动控制。以前将车控系统按功能划分为车控组合、上车控制器、下车控制器等形式。经过实践，该种设计主要存在几个缺点：
a)价格较高，一个控制器动辄几十万成本，不满足低成本要求；
b)控制器环境适应能力差，体积很大，无法形成通用化、系列化设计，人力资源占用率高；
c)电缆种类繁多而长，敷设困难，不便于总体布局。
车控系统的信号种类主要包括开关量输入信号、模拟量输入信号、开关量输出、比例阀控制4种类型，目前任何一个新型号控制器的方案论证及设计都是根据系统输入输出量的多少，提出新的设计方案，从电路图、印制板、结构设计等全部都是重新设计，这样耗时、耗力并且成本高。由于使用的所有数字量和模拟量信号都属于低频信号，信号的品质都十分相似，因此完全可以实现电路的通用化、系列化和模块化设计。
同时，传统的比例阀控制以模拟电路为主，采用运放、PWM驱动器和电流电压反馈电路相结合的方式来实现比例阀的控制。这种采用模拟信号控制方式不易于调试，存在电磁干扰及散热性不好，驱动效果不理想。
为了避免系统在不同型号上的重复性设计过程，提高工作效率，缩短开发周期，本发明提出了一种车控器，摒弃了按功能进行划分系统的思路，采用一种自顶向下、由主及次的方式，设计出一种车控器，完成开关量输入信号采集、模拟量输入信号采集、开关量输出和比例阀控制功能，其中比例阀采用数字化控制，具有较强的抗干扰能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构成简单、通用化和模块化设计、运行可靠、易于维修的车控器及其自测试方法，实现了开关量输入信号采集、模拟量输入信号采集、开关量输出和比例阀控制功能。
实现本发明的技术解决方案如下：一种车控器及其自测试方法，它由开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、电源模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块构成，通过上电和工作过程完成车控器的自测试，上传工作状态及故障代码。
开关量输入模块包括基准信号源、切换电路、光耦隔离处理单元。开关量输入模块采集开关量输入信号，经过光耦隔离处理单元到微处理器。
模拟量输入模块包括信号调理单元、多路选择器、隔离放大处理单元。模拟量输入模块采集模拟量输入信号，经过信号调理单元、多路选择器和隔离放大处理单元后，输入到微处理器。
CAN总线接口模块包括CAN总线接口1和CAN总线接口2，与微处理器连接，可作为车控器程序在线升级接口使用。
电源模块给开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块供电。
微处理器用于各模块信号的采集、控制和任务调度使用。
开关量输出模块包括光耦隔离处理单元、智能MOS管。通过微处理器产生DO控制信号，经光耦隔离处理单元处理后控制智能MOS管输出，形成开关量输出，同时通过DO状态信号反馈开关量输出模块是否工作正常和输出线路是否连接好状态。
比例阀控制模块包括比例阀控制器、驱动电路。微处理器通过SPI接口传输比例阀控制参数到比例阀控制器，比例阀控制器通过OUTx引脚输出带有颤振信号的PWM波到驱动电路，驱动电路接比例阀，同时通过比例阀控制器的POSx、NEGx引脚采样比例阀控制电流，形成比例阀控制器的负反馈控制。
一种车控器及其自测试方法，自测试方法是：通过上电和工作过程完成车控器的开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块的自测试，上传工作状态及故障代码，其中：
开关量输入模块自测试方法：通过微处理器控制切换电路接入基准信号源，检测开关量输入模块的各路通道是否工作正常；
模拟量输入模块自测试方法：通过模拟量输入模块接入模拟量输入信号，在微处理器中设置模拟量输入信号的阀值范围和状态字来检测模拟量输入模块工作状态；在模拟量输入信号数值小于正常阀值范围，判别模拟量输入模块离线，提醒用户检查线路是否连接好；在模拟量输入信号数值在正常阀值范围，判别为模拟量输入模块在线；在模拟量输入信号数值超出正常阀值范围，判别为模拟量输入模块短路故障；
CAN总线接口模块自测试方法：通过与上位机进行通信，相互回传数据，检测CAN总线接口模块是否工作正常；
微处理器自测试方法：在微处理器启动后运行微处理器自检程序，进行存储器读写，定时器计时，程序CRC校验检测微处理器是否工作正常；
开关量输出模块自测试方法：微处理器上电后控制开关量输出模块输出，通过采集智能MOS管工作电流判别开关量输出模块是否工作正常；在开关量输出模块不输出的情况下，通过智能MOS管内部采样电压判别开关量输出模块输出线路是否连接好；
比例阀控制模块自测试方法：微处理器上电后控制比例阀控制器输出，通过采集驱动电路工作电流判别比例阀控制模块是否工作正常；在比例阀控制模块不输出的情况下，通过比例阀控制器内部采样电压判别比例阀控制模块输出线路是否连接好。
一种车控器及其自测试方法，车控器简单自测试故障存储在微处理器中，并通过CAN总线接口上传车控器工作数据、故障代码。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、构成简单、通用化和模块化设计；2、控制精度高，运行可靠性好；3、具备自测试功能，缩短维修时间。
附图说明
图1为本发明一种车控器原理图
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
如图1所示，本发明提供的一种车控器由开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、电源模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块构成，通过上电和工作过程完成车控器的自测试，上传工作状态及故障代码。
开关量输入模块有8路开关量输入信号采集功能，其包括基准信号源、切换电路、光耦隔离处理单元。开关量输入模块采集开关量输入信号，经过光耦隔离处理单元到微处理器，
模拟量输入模块有8路模拟量输入信号采集功能，其包括信号调理单元、多路选择器、隔离放大处理单元。模拟量输入模块采集模拟量输入信号，经过信号调理单元、多路选择器和隔离放大处理单元后，输入到微处理器。
CAN总线接口模块包括CAN总线接口1和CAN总线接口2，与微处理器连接，可作为车控器程序在线升级接口使用。
电源模块给开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块供电。
微处理器用于各模块信号的采集、控制和任务调度使用。
开关量输出模块有8路开关量输出功能，其包括光耦隔离处理单元、智能MOS管，智能MOS管型号为VNQ830-E。通过微处理器产生DO控制信号，经光耦隔离处理单元处理后控制智能MOS管输出，形成开关量输出，同时通过DO状态信号反馈开关量输出模块是否工作正常和输出线路是否连接好状态。
比例阀控制模块有7路比例阀控制功能，其包括比例阀控制器、驱动电路，比例阀控制器采用TLE7242-2G。微处理器通过SPI接口传输比例阀控制参数到比例阀控制器，比例阀控制器通过OUTx引脚输出带有颤振信号的PWM波到驱动电路，驱动电路接比例阀，同时通过比例阀控制器的POSx、NEGx引脚采样比例阀控制电流，形成比例阀控制器的负反馈控制。
一种车控器及其自测试方法，自测试方法是：通过上电和工作过程完成车控器的开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块的自测试，上传工作状态及故障代码，其中：
开关量输入模块自测试方法：通过微处理器控制切换电路接入基准信号源，检测开关量输入模块的各路通道是否工作正常；
模拟量输入模块自测试方法：通过模拟量输入模块接入模拟量输入信号，在微处理器中设置模拟量输入信号的阀值范围和状态字来检测模拟量输入模块工作状态；在模拟量输入信号数值小于正常阀值范围，判别模拟量输入模块离线，提醒用户检查线路是否连接好；在模拟量输入信号数值在正常阀值范围，判别为模拟量输入模块在线；在模拟量输入信号数值超出正常阀值范围，判别为模拟量输入模块短路故障；
CAN总线接口模块自测试方法：通过与上位机进行通信，相互回传数据，检测CAN总线接口模块是否工作正常；
微处理器自测试方法：在微处理器启动后运行微处理器自检程序，进行存储器读写，定时器计时，程序CRC校验检测微处理器是否工作正常；
开关量输出模块自测试方法：微处理器上电后控制开关量输出模块输出，通过采集智能MOS管工作电流判别开关量输出模块是否工作正常；在开关量输出模块不输出的情况下，通过智能MOS管内部采样电压判别开关量输出模块输出线路是否连接好；
比例阀控制模块自测试方法：微处理器上电后控制比例阀控制器输出，通过采集驱动电路工作电流判别比例阀控制模块是否工作正常；在比例阀控制模块不输出的情况下，通过比例阀控制器内部采样电压判别比例阀控制模块输出线路是否连接好。
一种车控器及其自测试方法，车控器简单自测试故障存储在微处理器中，并通过CAN总线接口上传车控器工作数据、故障代码。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种车控器及其自测试方法，车控器由开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、电源模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块构成，其中:
开关量输入模块包括基准信号源、切换电路、光耦隔离处理单元；
模拟量输入模块包括信号调理单元、多路选择器、隔离放大处理单元；
CAN总线接口模块包括CAN总线接口1和CAN总线接口2，可作为车控器程序在线升级接口使用；
开关量输出模块包括光耦隔离处理单元、智能MOS管；
比例阀控制模块包括比例阀控制器、驱动电路。
2.一种车控器及其自测试方法，自测试方法是：通过上电和工作过程完成车控器的开关量输入模块、模拟量输入模块、CAN总线接口模块、微处理器、开关量输出模块和比例阀控制模块的自测试，上传工作状态及故障代码，其中：
开关量输入模块自测试方法：通过微处理器控制切换电路接入基准信号源，检测开关量输入模块的各路通道是否工作正常；
模拟量输入模块自测试方法：通过模拟量输入模块接入模拟量输入信号，在微处理器中设置模拟量输入信号的阀值范围和状态字来检测模拟量输入模块工作状态；在模拟量输入信号数值小于正常阀值范围，判别模拟量输入模块离线，提醒用户检查线路是否连接好；在模拟量输入信号数值在正常阀值范围，判别为模拟量输入模块在线；在模拟量输入信号数值超出正常阀值范围，判别为模拟量输入模块短路故障；
CAN总线接口模块自测试方法：通过与上位机进行通信，相互回传数据，检测CAN总线接口模块是否工作正常；
微处理器自测试方法：在微处理器启动后运行微处理器自检程序，进行存储器读写，定时器计时，程序CRC校验检测微处理器是否工作正常；
开关量输出模块自测试方法：微处理器上电后控制开关量输出模块输出，通过采集智能MOS管工作电流判别开关量输出模块是否工作正常；
比例阀控制模块自测试方法：微处理器上电后控制比例阀控制器输出，通过采集驱动电路工作电流判别比例阀控制模块是否工作正常。
3.根据权利要求2所述一种车控器及其自测试方法，开关量输出模块自测试方法，在开关量输出模块不输出的情况下，通过智能MOS管内部采样电压判别开关量输出模块输出线路是否连接好。
4.根据权利要求2所述一种车控器及其自测试方法，比例阀控制模块自测试方法，在比例阀控制模块不输出的情况下，通过比例阀控制器内部采样电压判别比例阀控制模块输出线路是否连接好。
5.根据权利要求2所述一种车控器及其自测试方法，车控器简单自测试故障存储在微处理器中，并通过CAN总线接口上传车控器工作数据、故障代码。
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