CN111427334A - 汽车ecu故障模拟检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车ECU故障模拟检测系统，包括：实验扩展箱Autobox单元、人机交互单元、dSPACE IO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元；所述实验扩展箱Autobox单元与所述人机交互单元、dSPACE IO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元连接，所述实验扩展箱Autobox单元接收人机交互单元、dSPACE IO模型单元发送的车辆控制信息，并通过人机交互单元触发模拟故障情况，观察故障处理结果，所述dSPACE IO模型单元发送的车辆控制信息为通过仿真硬件设备模拟车辆运行状态发送的车辆控制信息。本发明能够有效地模拟汽车的各类机械故障、信号故障，以及对故障失效模式的控制策略和处理过程，提升工程师的车辆控制器集成分析能力。

Description

汽车ECU故障模拟检测系统
技术领域
本发明涉及汽车检测技术领域，尤其涉及一种汽车ECU故障模拟检测系统。
背景技术
随着汽车电子技术的快速发展，整车匹配的ECU越来越多。由于各个ECU之间是通过车载总线进行信息通讯，在整车网络系统中各个ECU必须形成一个有机整体，如果其中任何一个ECU出现故障都会影响其它ECU的正常工作，甚至会引起整车功能瘫痪，因此，汽车电子产品的稳定性和可靠性测试越来越受到整车企业的重视。从开发周期性及成本合理性角度考虑，在整车环境下对系统进行所有用例的测试是不现实的。将整车的整体功能和稳定性开发目标分解到整车各零部件的功能稳定性目标和设计目标上，掌握各个ECU的匹配及优化方法极为重要。
在现有技术中，在车辆控制器的控制软件中，有60％的软件量是进行故障现象识别、故障定位和故障后处理的。正是由于这些软件保证了汽车系统的安全。因此对这些软件的测试也变得如此至关重要。但这些测试软件需要在系统出现故障的前提下才能触发，并进行测试。因此通过模拟仿真技术的应用，可以缩短开发周期、降低开发成本，这些能力对ECU设计工程师尤为重要，这也是ECU设工程师提升整车稳定性急需攻克的重要课题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种汽车ECU故障模拟检测系统，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明实施例的一个方面，公开一种汽车ECU故障模拟检测系统，包括：
实验扩展箱Autobox单元、人机交互单元、dSPACE IO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元；
所述实验扩展箱Autobox单元与所述人机交互单元、dSPACE IO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元连接，所述实验扩展箱Autobox单元用于加载所述车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元编译后的车辆实际工况信息，所述实验扩展箱Autobox单元接收所述人机交互单元、dSPACE IO模型单元发送的车辆控制信息，并通过人机交互单元触发模拟故障情况，观察故障处理结果，所述人机交互单元发送的车辆控制信息为通过人工交互单元进行人工输入或操作按键发出的控制信息，所述dSPACE IO模型单元发送的车辆控制信息为通过仿真硬件设备模拟车辆运行状态发送的车辆控制信息；
所述人机交互单元通过软件搭建，实现驾驶员操作信号的变量链接到人工交互单元的人工交互界面，实现实时的驾驶员的模拟操作与控制，并通过人工交互界面触发所述实验扩展箱Autobox单元实现所述车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元的相应功能；
所述dSPACE IO模型单元连接外部实时仿真硬件设备，并对外部实时仿真硬件设备接口进行配置和信号调理，实现所述实验扩展箱Autobox单元与外部实时仿真硬件设备的连接；
所述车辆动力学模型单元用于模拟仿真整车的实际物理特性及实际运行的行驶状态和工况，通过模型将车辆前端的力矩转换成车轮速度，并将车辆行驶状态和工况信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元；
所述故障触发方案模块单元用于模拟车上相关部件故障问题，并将故障问题信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元。
基于本发明上述汽车ECU故障模拟检测系统的另一个实施例中，所述人机交互单元包括：人机交互界面；
所述人工交互界面由ControlDesk软件搭建，所述人工交互界面链接的信号信息包括：驾驶员操作信号和车辆状态信号，所述人工交互界面通过链接的驾驶员操作信号和车辆状态信号显示车辆当前的ECU控制状态信息和工况信息；
所述驾驶操作信号包括：车辆上电、车辆点火、刹车踏板、加速踏板、操纵盒，所述人工交互界面通过链接的驾驶操作信号实现驾驶的操作与控制；
所述车辆状态信号包括：发动机转速、电机转速、车速、电池SOC、电池电压。
基于本发明上述汽车ECU故障模拟检测系统的另一个实施例中，所述dSPACE IO模型单元采用dSPACE配置软件Configuration Desk实现外部实时仿真硬件设备的IO配置，IO配置信号包括：AD转换信号、DA转换信号、PWM信号、CAN信号，根据IO配置信号类型生成IO接口模型；
所述dSPACE IO模型单元通过RTICANMM接口协议对CAN总线通信进行配置，完成IO接口模型开发。
基于本发明上述汽车ECU故障模拟检测系统的另一个实施例中，所述故障触发方案模块单元包括：机械故障仿真模块、信号故障仿真模块；
所述机械故障仿真模块为模拟车辆机械结构上的功能和性能，某一机械结构的故障导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现；
所述信号故障仿真模块为信号丢失、抖动、漂移或超出正常范围导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现。
基于本发明上述汽车ECU故障模拟检测系统的另一个实施例中，所述故障触发方案模块单元包括多个故障信号通道，每一个故障信号通道为一个故障模式，每一个故障模式对应一个故障激活码，通过对故障激活码进行赋值，实现故障模拟，所述故障触发方案模块单元通过一个全局变量控制一个或多个故障信号通道的开启或关闭。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的汽车ECU故障模拟检测系统能够有效地模拟汽车的各类机械故障、信号故障，以及故障出现后车辆控制器对故障失效模式的控制策略和处理过程，为车辆控制器和变速箱控制器提供软件调试和测试的服务，提升工程师的车辆控制器集成分析能力，车辆控制器的功能匹配及失效研究、自动变速器换挡规律、换挡性能、故障判断和处理能力，对标定工程师有了更好的指导和实践之处。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的汽车ECU故障模拟检测系统的一个实施例的结构示意图。
图中：1实验扩展箱Autobox单元、2人机交互单元、3dSPACE IO模型单元、4车辆动力学模型单元、5故障触发方案模块单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种汽车ECU故障模拟检测系统进行更详细地说明。
图1是本发明的汽车ECU故障模拟检测系统的一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的汽车ECU故障模拟检测系统包括：
实验扩展箱Autobox单元1、人机交互单元2、dSPACE IO模型单元3、车辆动力学模型单元4、故障触发方案模块单元5；
所述实验扩展箱Autobox单元1与所述人机交互单元2、dSPACE IO模型单元3、车辆动力学模型单元4、故障触发方案模块单元5连接，所述实验扩展箱Autobox单元1用于加载所述车辆动力学模型单元4、故障触发方案模块单元5编译后的车辆实际工况信息，所述实验扩展箱Autobox单元1接收所述人机交互单元2、dSPACE IO模型单元3发送的车辆控制信息，并通过人机交互单元2触发模拟故障情况，观察故障处理结果，所述人机交互单元2发送的车辆控制信息为通过人工交互单元进行人工输入或操作按键发出的控制信息，所述dSPACE IO模型单元3发送的车辆控制信息为通过仿真硬件设备模拟车辆运行状态发送的车辆控制信息；
所述人机交互单元2通过软件搭建，实现驾驶员操作信号的变量链接到人工交互单元的人工交互界面，实现实时的驾驶员的模拟操作与控制，并通过人工交互界面触发所述实验扩展箱Autobox单元1实现所述车辆动力学模型单元4、故障触发方案模块单元5的相应功能；
所述dSPACE IO模型单元3连接外部实时仿真硬件设备，并对外部实时仿真硬件设备接口进行配置和信号调理，实现所述实验扩展箱Autobox单元1与外部实时仿真硬件设备的连接；
所述车辆动力学模型单元4用于模拟仿真整车的实际物理特性及实际运行的行驶状态和工况，通过模型将车辆前端的力矩转换成车轮速度，并将车辆行驶状态和工况信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元1；
车辆在行驶过程中需要克服阻力，主要包括：滚动阻力、空气阻力、坡道阻力、加速阻力；
汽车行驶的驱动方程为：Ft＝Ff+FW+Fi+Fj；
式中：Ft为汽车驱动力，Ff为汽车滚动阻力，FW为空气阻力，Fi为坡道阻力，Fj为加速阻力；
得到车辆行驶过程中的加速度：Ma＝Ft-Ff-FW-Fi，利用积分可以得到车辆的速度，按照车辆动力学传递原理，结合各部件特性可以得到整车纵向动力传动模型。车辆动力学模型是仿真测试的基础，只有模拟仿真出整车的实际物理特性及车辆实际运行的各种行驶状态和工况，才能更客观实际地观察到车辆失效时控制器处理过程。
所述故障触发方案模块单元5用于模拟车上相关部件故障问题，并将故障问题信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元1。
所述人机交互单元2包括：人机交互界面；
所述人工交互界面由ControlDesk软件搭建，所述人工交互界面链接的信号信息包括：驾驶员操作信号和车辆状态信号，所述人工交互界面通过链接的驾驶员操作信号和车辆状态信号显示车辆当前的ECU控制状态信息和工况信息；
所述驾驶操作信号包括：车辆上电、车辆点火、刹车踏板、加速踏板、操纵盒，所述人工交互界面通过链接的驾驶操作信号实现驾驶的操作与控制；
所述车辆状态信号包括：发动机转速、电机转速、车速、电池SOC、电池电压。
所述dSPACE IO模型单元3采用dSPACE配置软件Configuration Desk实现外部实时仿真硬件设备的IO配置，IO配置信号包括：AD转换信号、DA转换信号、PWM信号、CAN信号，根据IO配置信号类型生成IO接口模型；
所述dSPACE IO模型单元3通过RTICANMM接口协议对CAN总线通信进行配置，完成IO接口模型开发。
所述故障触发方案模块单元5包括：机械故障仿真模块、信号故障仿真模块；
所述机械故障仿真模块为模拟车辆机械结构上的功能和性能，某一机械结构的故障导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现；比如离合器滑摩点位置过高、过低故障，离合执行机构打开、关闭的故障，选挂挡执行机构挂挡、摘档、同步、选挡故障，驱动电机调速故障等等。
所述信号故障仿真模块为信号丢失、抖动、漂移或超出正常范围导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现。
所述故障触发方案模块单元5包括多个故障信号通道，每一个故障信号通道为一个故障模式，每一个故障模式对应一个故障激活码，通过对故障激活码进行赋值，实现故障模拟，所述故障触发方案模块单元5通过一个全局变量控制一个或多个故障信号通道的开启或关闭。比如给对应的信号切换变量赋值1表示激活，或者全部赋值0表示清除，以实现故障模拟。
比如模拟开离合故障，在故障触发方案模块单元5中加入离合执行机构故障模块，该模块在指定的离合位置区间范围内限制离合打开，即在该区间内将离合执行机构故障模块输入的开离合方向的PWM占空比置为“0”，离合执行机构故障模块触发出现了开离合器故障，被测设备运行过程中有效检测到开离合器故障。
比如模拟关离合故障，将离合执行机构故障模块的关离合方向的驱动PWM占空比在指定区间内置为“0”，离合执行机构故障模块触发出现了关离合器故障，被测设备运行过程中有效检测到关离合器故障。
以上对本发明所提供的一种汽车ECU故障模拟检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (5)

1.一种汽车ECU故障模拟检测系统，其特征在于，包括：
实验扩展箱Autobox单元、人机交互单元、dSPACEIO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元；
所述实验扩展箱Autobox单元与所述人机交互单元、dSPACEIO模型单元、车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元连接，所述实验扩展箱Autobox单元用于加载所述车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元编译后的车辆实际工况信息，所述实验扩展箱Autobox单元接收所述人机交互单元、dSPACEIO模型单元发送的车辆控制信息，并通过人机交互单元触发模拟故障情况，观察故障处理结果，所述人机交互单元发送的车辆控制信息为通过人工交互单元进行人工输入或操作按键发出的控制信息，所述dSPACEIO模型单元发送的车辆控制信息为通过仿真硬件设备模拟车辆运行状态发送的车辆控制信息；
所述人机交互单元通过软件搭建，实现驾驶员操作信号的变量链接到人工交互单元的人工交互界面，实现实时的驾驶员的模拟操作与控制，并通过人工交互界面触发所述实验扩展箱Autobox单元实现所述车辆动力学模型单元、故障触发方案模块单元的相应功能；
所述dSPACEIO模型单元连接外部实时仿真硬件设备，并对外部实时仿真硬件设备接口进行配置和信号调理，实现所述实验扩展箱Autobox单元与外部实时仿真硬件设备的连接；
所述车辆动力学模型单元用于模拟仿真整车的实际物理特性及实际运行的行驶状态和工况，通过模型将车辆前端的力矩转换成车轮速度，并将车辆行驶状态和工况信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元；
所述故障触发方案模块单元用于模拟车上相关部件故障问题，并将故障问题信息发送至所述实验扩展箱Autobox单元。
2.根据权利要求1所述的汽车ECU故障模拟检测系统，其特征在于，所述人机交互单元包括：人机交互界面；
所述人工交互界面由ControlDesk软件搭建，所述人工交互界面链接的信号信息包括：驾驶员操作信号和车辆状态信号，所述人工交互界面通过链接的驾驶员操作信号和车辆状态信号显示车辆当前的ECU控制状态信息和工况信息；
所述驾驶操作信号包括：车辆上电、车辆点火、刹车踏板、加速踏板、操纵盒，所述人工交互界面通过链接的驾驶操作信号实现驾驶的操作与控制；
所述车辆状态信号包括：发动机转速、电机转速、车速、电池SOC、电池电压。
3.根据权利要求1所述的汽车ECU故障模拟检测系统，其特征在于，所述dSPACEIO模型单元采用dSPACE配置软件ConfigurationDesk实现外部实时仿真硬件设备的IO配置，IO配置信号包括：AD转换信号、DA转换信号、PWM信号、CAN信号，根据IO配置信号类型生成IO接口模型；
所述dSPACEIO模型单元通过RTICANMM接口协议对CAN总线通信进行配置，完成IO接口模型开发。
4.根据权利要求1所述的汽车ECU故障模拟检测系统，其特征在于，所述故障触发方案模块单元包括：机械故障仿真模块、信号故障仿真模块；
所述机械故障仿真模块为模拟车辆机械结构上的功能和性能，某一机械结构的故障导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现；
所述信号故障仿真模块为信号丢失、抖动、漂移或超出正常范围导致某一控制过程不能顺利实现或无法实现。
5.根据权利要求4所述的汽车ECU故障模拟检测系统，其特征在于，所述故障触发方案模块单元包括多个故障信号通道，每一个故障信号通道为一个故障模式，每一个故障模式对应一个故障激活码，通过对故障激活码进行赋值，实现故障模拟，所述故障触发方案模块单元通过一个全局变量控制一个或多个故障信号通道的开启或关闭。
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