CN114578784A - 一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，包括信号转接盒盖、信号转接盒体、信号转接盒合页、信号转接盒旋转锁、信号转接盒面板、面板香蕉插座。本发明所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒结构简单，安装简便，使用灵活，可以通过两种方式来建立汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的连接关系，实现两者之间的信息交互，并开展相应的虚拟测试与标定开发工作，还可以便于在信号转接盒面板上直接进行信号测量及外部模拟故障输入，显著降低了汽车虚拟台架的测试成本，缩短了汽车虚拟台架的准备时间，提高汽车虚拟台架的测试效率，以及拓展了汽车虚拟台架的用途。

Description

一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒

技术领域

本发明属于汽车测试技术领域，尤其是涉及一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒。

背景技术

随着市场上机动车保有量的不断增加，能源消耗和环境污染问题日益凸显，国家也出台更为严苛的油耗和排放限值法规促使主机厂和车企加快节能减排的研究，2018年国家发布了《GB 30510-2018重型商用车辆燃料消耗量限值》，不同设计总质量的货车燃料消耗量较上一阶段限值降低了11.5-15.4％，重型商用车第四阶段油耗限值标准工作组也于2020年8月份正式启动。重型车国六法规也要求对发动机和整车分别进行认证，并实施排放和油耗联合管控，同时对生产一致性和在用符合性也提出了更高的要求。伴随着更严格的法规要求，监管和处罚力度也日趋严厉，并有了上位法——“大气法”的依据。下阶段排放标准和油耗标准会在油耗排放限值上有更严苛的要求，同时测试工况也可能会面临中国工况切换的问题，对于重型车和发动机企业来说，同时满足重型车油耗排放法规要求的挑战巨大。因此，非常有必要在车辆研发前期对车辆进行油耗及排放预评估测试。

但是，由于重型车行业的特殊性，一款发动机往往要匹配各种不同类型的车辆。以玉柴发动机为例，一款发动机匹配的不同企业、不同配置的整车，可能达到数百个之多，在涵盖公交、重型货车、自卸车、牵引车、城市客车等五大基本类型的同时，还包括搅拌车、洒水车等各类专业车型。对于发动机企业而言，需要掌握匹配了这些车型后的油耗及排放情况。对于整车企业而言，也需要知道匹配了该发动机后的合规性风险。但如果要对每一种车型都进行排放和油耗法规的验证，是不可能完成的工作。因此，评估这些车型的排放和油耗的水平，识别这些车型油耗排放法规符合性的风险，对企业而言是生死攸关的事情，也是目前企业面临的最大痛点。

轻型车国六法规也要求进行实际道路排放(RDE)及油耗的型式认证。同时，随着第五阶段油耗标准(GB 19578-2021、GB 27999-2019)实施及2030年碳达峰国家战略要求，车辆未来发展中势必会引入小排量发动机及混合动力、启停等新技术。这些新技术的应用均会对轻型车油耗及排放控制带来新的开发需求。此外，由于轻型车开发周期的大幅缩减，其开发工作也面临着开发成本控制和开发效率提升的压力。

随着汽车电控系统复杂程度的增加，电控单元(Electronic Control Unit，以下简称ECU)中的标定参数也变得极其庞大。ECU控制策略的开发验证、标定参数的优化等工作量大大增加，使得所需要的开发周期逐渐增长，开发成本逐渐提高。

针对以上现状，为解决行业痛点，一种基于汽车虚拟台架测试汽车油耗及排放的方法应运而生。通过汽车虚拟台架的开发可以将大量测试试验从真实台架转移到虚拟台架上开展，进而降低开发成本，提高工作效率。

汽车虚拟台架是一种通过模拟仿真的虚拟环境来测试整车性能和排放的虚拟仿真测试系统，主要包括虚拟台架操作台(主要包括液晶显示器、显示器支架、操作面板、主控主机、主控主机扩展箱、自动化测试主机、硬件在环测试系统主机)及硬件在环测试系统机柜(主要包括硬件在环系统、ECU、电控部件负载箱、实时仿真模型)。

基于硬件在环(Hardware-in-the-Loop，以下简称HIL)系统的汽车虚拟台架可以在可重复的虚拟仿真试验环境下进行ECU的测试与标定，并且实现了真实的ECU与虚拟的实时仿真模型(即虚拟汽车)的联合仿真。即在汽车虚拟台架上，利用汽车实时仿真模型，开展汽车测试循环工况试验，从而精确、真实地评估汽车在瞬态工况下的燃油经济性和排放性能。

在汽车虚拟台架中，ECU与汽车虚拟台架HIL机柜之间通过线束连接并实现大量的信息交互，包括电源信号、模拟量信号、数字量信号、驱动信号以及CAN通讯信号等。但是不同品牌及型号汽车所用ECU不同，造成了ECU相应的连接器不同，故在汽车虚拟台架中需要为每一类型ECU制作一套ECU与HIL机柜的连接线束。然而，一套用于汽车虚拟台架测试的连接线束需要ECU连接器、HIL机柜连接器及导线等，HIL机柜连接器的价格较为昂贵，且制作一套线束需要的时间较长，制作成本相对较高。在汽车虚拟台架开展紧急测试任务时，时间就变得非常紧张，汽车虚拟台架从前期准备到开始测试所花费的时间越短越好、成本越低越好、效率越高越好。因此，为了解决上述问题，迫切需要一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒。信号转接盒作为中间桥梁将汽车虚拟台架HIL机柜与被测汽车ECU进行连接，既实现了汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的信息交互，可以快速开展相应的虚拟测试与标定开发工作，又具备了信号断路、短路等故障模拟及信号快速测量等功能，可以广泛拓展汽车虚拟台架测试范围。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，以解决汽车虚拟台架中不同类型ECU与HIL机柜之间线束连接的问题，本发明提供了一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，显著降低了汽车虚拟台架的测试成本，缩短了汽车虚拟台架的准备时间，提高了汽车虚拟台架的测试效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，包括信号转接盒盖、信号转接盒体、信号转接盒合页、信号转接盒旋转锁、信号转接盒面板、面板香蕉插座，所述信号转接盒体为盒型结构，信号转接盒体内部固定连接信号转接盒面板，信号转接盒面板内设有面板香蕉插座，面板香蕉插座连接至ECU线束，信号转接盒体一侧通过信号转接盒合页铰接至信号转接盒盖一侧，信号转接盒体另一侧通过信号转接盒旋转锁连接至信号转接盒盖另一侧。

进一步的，所述信号转接盒体一侧开设若干转接盒HIL机柜线束连接孔，转接盒HIL机柜线束连接孔用于安装HIL机柜线束。

进一步的，所述信号转接盒体另一侧开设若干转接盒ECU连接器端口，转接盒ECU连接器端口用于安装ECU连接器。

进一步的，所述信号转接盒体另一侧还开设若干转接盒ECU线束连接孔，转接盒ECU线束连接孔用于安装ECU线束。

进一步的，所述面板香蕉插座包括模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座，所述模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座均安装至信号转接盒面板表面。

进一步的，所述信号转接盒旋转锁包括锁扣和锁销，锁扣的一端固定连接至信号转接盒盖，锁扣的另一端可拆卸连接至锁销的一端，锁销的另一端固定连接至信号转接盒体。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒具有以下优势：

(1)本发明所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，结构简单，安装简便，使用灵活，可以通过两种方式来建立汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的连接关系，实现两者之间的信息交互，并开展相应的虚拟测试与标定开发工作，还可以便于在信号转接盒面板上直接进行信号测量及外部模拟故障输入，显著降低了汽车虚拟台架的测试成本，缩短了汽车虚拟台架的准备时间，提高汽车虚拟台架的测试效率，以及拓展了汽车虚拟台架的用途。

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整体结构打开示意图；

图2为本发明实施例所述的信号转接盒面板示意图；

图3为本发明实施例所述的整体结构右视图；

图4为本发明实施例所述的整体结构闭合示意图；

图5为本发明实施例所述的整体结构示意图；

图6为本发明实施例所述的整体结构连接示意图。

附图标记说明：

1、信号转接盒盖；2、信号转接盒体；3、信号转接盒合页；4、信号转接盒旋转锁；41、锁扣；42、锁销；5、信号转接盒面板；6、面板香蕉插座；7、转接盒HIL机柜线束连接孔；8、转接盒ECU连接器端口；9、转接盒ECU线束连接孔。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图6所示，一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，包括信号转接盒盖1、信号转接盒体2、信号转接盒合页3、信号转接盒旋转锁4、信号转接盒面板5、面板香蕉插座6，所述信号转接盒体2为盒型结构，信号转接盒体2内部固定连接信号转接盒面板5，信号转接盒面板5内设有面板香蕉插座6，面板香蕉插座6连接至ECU线束，信号转接盒体2一侧通过信号转接盒合页3铰接至信号转接盒盖1一侧，信号转接盒体2另一侧通过信号转接盒旋转锁4连接至信号转接盒盖1另一侧。所述信号转接盒盖1，用于封闭信号转接盒内部，对信号转接盒内部进行保护。所述信号转接盒体2，用于放置信号线束、固定信号转接盒面板5。所述信号转接盒合页3，用于连接信号转接盒盖1与信号转接盒体2两个部分并能使之活动。

本信号转接盒结构简单，安装简便，使用灵活，可以通过两种方式来建立汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的连接关系，实现两者之间的信息交互，并开展相应的虚拟测试与标定开发工作，还可以便于在信号转接盒面板上直接进行信号测量及外部模拟故障输入，显著降低了汽车虚拟台架的测试成本，缩短了汽车虚拟台架的准备时间，提高汽车虚拟台架的测试效率，以及拓展了汽车虚拟台架的用途。

在本实施例里，本发明的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，可以通过两种方式来建立汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的连接关系，实现两者之间的信息交互，并开展相应的虚拟测试与标定开发工作。其中，第一种方式为连接器连接，通过信号转接盒的连接器端口及线束连接至ECU连接器端口；第二种方式为香蕉插座插头连接，通过信号转接盒的香蕉插座、香蕉插头及线束连接至ECU连接器端口。

所述信号转接盒体2一侧开设若干转接盒HIL机柜线束连接孔7，转接盒HIL机柜线束连接孔7用于安装HIL机柜线束。在本实施例里，所述转接盒HIL机柜线束连接孔7，用于放置HIL机柜线束，使其可以合理地通过，实现信号转接盒与HIL机柜之间的信号传递；其中，HIL机柜线束是与面板香蕉插座6对应连接，使得360个香蕉插座通过360根导线与HIL机柜连接器母头连接，HIL机柜线束从转接盒HIL机柜线束连接孔伸出，并与HIL机柜连接器母头连接，实现与HIL机柜连接器公头配对。

所述信号转接盒体2另一侧开设若干转接盒ECU连接器端口8，转接盒ECU连接器端口8用于安装ECU连接器；在本实施例里，所述转接盒ECU连接器端口8，用于布置ECU连接器，该转接盒ECU连接器端口与实际ECU上的连接器一致；其中，该信号转接盒ECU连接器与面板香蕉插座6连接，通过ECU线束可以使转接盒ECU连接器端口与ECU的连接器连接，实现信号转接盒与ECU之间的信号传递，而信号转接盒面板香蕉插座与HIL机柜线束也是连接的，最终实现了ECU与HIL机柜之间的信号传递。

所述信号转接盒体2另一侧还开设若干转接盒ECU线束连接孔9，转接盒ECU线束连接孔9用于安装ECU线束。在本实施例里，所述转接盒ECU线束连接孔9，用于放置通过面板香蕉插座6与ECU连接的ECU线束，使其可以合理地通过。

所述面板香蕉插座6包括模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座，所述模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座均安装至信号转接盒面板5表面，在本实施例里，所述信号转接盒面板5，用于布置测量信号位置并放置面板香蕉插座6，布置有360个香蕉插座，按信号功能在信号转接盒面板上将香蕉插座分别划分为模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座等。

所述面板香蕉插座6，用于连接ECU线束及其线束端的香蕉插头，实现信号转接盒与ECU之间的信号传递；其中，一共有360个香蕉插座，根据ECU线束特性与信号转接盒面板5功能特性制定好线束针脚定义关系，并实现一一对应连接。

所述信号转接盒旋转锁4包括锁扣41和锁销42，锁扣41的一端固定连接至信号转接盒盖1，锁扣41的另一端可拆卸连接至锁销42的一端，锁销42的另一端固定连接至信号转接盒体2，在本实施例里，所述信号转接盒旋转锁4，用于将信号转接盒盖1与信号转接盒体2进行锁死，防止信号转接盒盖1因意外松动而打开后，造成信号转接盒面板5及内部线束的意外损害；使用特定的钥匙即可将旋转锁打开。

实施例1

本发明的技术方案提出了一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒。

本发明的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，可以通过两种方式来建立汽车虚拟台架HIL机柜与汽车ECU之间的连接关系，实现两者之间的信息交互，并开展相应的虚拟测试与标定开发工作。其中，第一种方式为连接器连接，通过信号转接盒的连接器端口及线束连接至ECU连接器端口；第二种方式为香蕉插座插头连接，通过信号转接盒的香蕉插座、香蕉插头及线束连接至ECU连接器端口。

如图3-5所示，本发明的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，包括信号转接盒盖1、信号转接盒体2、信号转接盒合页3、信号转接盒旋转锁4、信号转接盒面板5、面板香蕉插座6、转接盒HIL机柜线束连接孔7、转接盒ECU连接器端口8、转接盒ECU线束连接孔9。

针对信号转接盒第一种连接器连接方式，在开展汽车虚拟台架测试时，首先，将信号转接盒HIL机柜连接器母头与汽车虚拟台架HIL机柜连接器公头配对连接，实现了HIL机柜与信号接线盒之间的线束连接及信号传递；其次，通过ECU线束将信号转接盒ECU连接器端口与ECU端口进行连接，实现信号转接盒与ECU之间的线束连接及信号传递；最终，完成了HIL机柜与ECU的之间的线束连接及信号传递，并可以顺利开展汽车虚拟台架测试。

以汽车虚拟台架测试HIL机柜与ECU之间的6种信号交互为例进行距离说明。如图6所示，在开展汽车虚拟台架测试时，HIL机柜与ECU之间存在着6种信号交互，即A信号、B信号、C信号、D信号、E信号、F信号。首先，将信号转接盒HIL机柜连接器母头与汽车虚拟台架HIL机柜连接器公头配对连接，360个针脚全部一一对应连接，实现了HIL机柜与信号接线盒之间的线束连接及信号传递；其次，通过ECU线束将信号转接盒ECU连接器端口与ECU端口进行连接，实现信号转接盒与ECU之间的线束连接及信号传递，其中，A信号、B信号、C信号、D信号、E信号、F信号从ECU传递到信号接线盒并分别连接至对应的面板香蕉插座6上，再通过面板香蕉插座6传递至HIL机柜；最终，完成了HIL机柜与ECU的之间的线束连接及信号传递，并可以顺利开展汽车虚拟台架测试。此外，汽车虚拟台架测试的信号转接盒还具备电路故障模拟功能，在信号转接盒面板上断开信号相应的香蕉插座连接，即可模拟出信号开路故障；在信号转接盒面板上信号相应的香蕉插座，通过短接线连接电源信号、地线信号等对应的香蕉插座，即可模拟出信号对电源短路故障、信号对地线短路故障；在信号转接盒面板上信号相应的香蕉插座，可以直接短路至外部输入信号，即可模拟出相应的信号故障。

针对信号转接盒第二种香蕉插座插头连接方式，在开展汽车虚拟台架测试时，首先，将信号转接盒HIL机柜连接器母头与汽车虚拟台架HIL机柜连接器公头配对连接，实现了HIL机柜与信号接线盒之间的线束连接及信号传递；其次，根据ECU线束特性与信号转接盒的线束针脚定义关系，通过ECU线束将其线束端的香蕉插头与信号转接盒香蕉插座一一对应连接，实现信号转接盒与ECU之间的线束连接及信号传递；最终，完成了HIL机柜与ECU的之间的线束连接及信号传递，并可以顺利开展汽车虚拟台架测试。

以汽车虚拟台架测试HIL机柜与ECU之间的6种信号交互为例进行距离说明。如图6所示，在开展汽车虚拟台架测试时，HIL机柜与ECU之间存在着6种信号交互，即A信号、B信号、C信号、D信号、E信号、F信号。首先，将信号转接盒HIL机柜连接器母头与汽车虚拟台架HIL机柜连接器公头配对连接，360个针脚全部一一对应连接，实现了HIL机柜与信号接线盒之间的线束连接及信号传递；其次，根据ECU线束特性与信号转接盒的线束针脚定义关系，将带有香蕉插头的ECU线束从转接盒ECU线束连接孔9穿过并分别与A信号、B信号、C信号、D信号、E信号、F信号对应的面板香蕉插座6进行一一对应连接，实现信号转接盒与ECU之间的线束连接及信号传递；最终，完成了HIL机柜与ECU的之间的线束连接及信号传递，并可以顺利开展汽车虚拟台架测试。此外，汽车虚拟台架测试的信号转接盒还具备电路故障模拟功能，在信号转接盒面板上断开信号相应的香蕉插座连接，即可模拟出信号开路故障；在信号转接盒面板上信号相应的香蕉插座，通过短接线连接电源信号、地线信号等对应的香蕉插座，即可模拟出信号对电源短路故障、信号对地线短路故障；在信号转接盒面板上信号相应的香蕉插座，可以直接短路至外部输入信号，即可模拟出相应的信号故障。

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 (6)

1.一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：包括信号转接盒盖(1)、信号转接盒体(2)、信号转接盒合页(3)、信号转接盒旋转锁(4)、信号转接盒面板(5)、面板香蕉插座(6)，所述信号转接盒体(2)为盒型结构，信号转接盒体(2)内部固定连接信号转接盒面板(5)，信号转接盒面板(5)内设有面板香蕉插座(6)，面板香蕉插座(6)连接至ECU线束，信号转接盒体(2)一侧通过信号转接盒合页(3)铰接至信号转接盒盖(1)一侧，信号转接盒体(2)另一侧通过信号转接盒旋转锁(4)连接至信号转接盒盖(1)另一侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：所述信号转接盒体(2)一侧开设若干转接盒HIL机柜线束连接孔(7)，转接盒HIL机柜线束连接孔(7)用于安装HIL机柜线束。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：所述信号转接盒体(2)另一侧开设若干转接盒ECU连接器端口(8)，转接盒ECU连接器端口(8)用于安装ECU连接器。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：所述信号转接盒体(2)另一侧还开设若干转接盒ECU线束连接孔(9)，转接盒ECU线束连接孔(9)用于安装ECU线束。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：所述面板香蕉插座(6)包括模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座，所述模拟信号型香蕉插座、数字信号型香蕉插座、脉冲信号型香蕉插座、功率驱动信号型香蕉插座、CAN通信信号型香蕉插座、模拟电源信号型香蕉插座、数字电源信号型香蕉插座、开关电源信号型香蕉插座均安装至信号转接盒面板(5)表面。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车虚拟台架测试的信号转接盒，其特征在于：所述信号转接盒旋转锁(4)包括锁扣(41)和锁销(42)，锁扣(41)的一端固定连接至信号转接盒盖(1)，锁扣(41)的另一端可拆卸连接至锁销(42)的一端，锁销(42)的另一端固定连接至信号转接盒体(2)。

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