專利名稱：Abs故障模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ABS故障模擬技術(shù)。(二) 背景技術(shù)ABS (Anti-lock Braking System,制動(dòng)防抱死系統(tǒng))是保障汽車行駛安全的核心部件， 應(yīng)具有自診斷和保護(hù)功能以防止出現(xiàn)故障時(shí)制動(dòng)失靈而導(dǎo)致事故。ABS不但應(yīng)有高可靠的硬 件設(shè)計(jì)技術(shù)，還應(yīng)具備高可靠的故障處理能力。ABS故障模擬技術(shù)正是為評(píng)測(cè)其故障處理能 力而開發(fā)的，應(yīng)能通過產(chǎn)生各種隨機(jī)故障，以檢驗(yàn)ABS對(duì)其自身硬件、外部傳感器或執(zhí)行機(jī) 構(gòu)產(chǎn)生故障時(shí)的處理時(shí)間和處理方式是否正確。該項(xiàng)技術(shù)可用于完善ABS綜合性能測(cè)試設(shè)備 的評(píng)測(cè)功能或獨(dú)立進(jìn)行ABS故障處理能力的測(cè)試。而現(xiàn)有的ABS綜合性能測(cè)試設(shè)備只能對(duì) ABS控制算法的綜合性能進(jìn)行測(cè)試與分析，以檢驗(yàn)ABS的控制算法或參數(shù)設(shè)定是否滿足設(shè)計(jì) 要求或評(píng)判ABS的綜合性能指標(biāo)。這些設(shè)備缺少ABS故障模擬技術(shù)，難以滿足對(duì)ABS故障 處理能力的評(píng)測(cè)要求。(三) 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)清晰、成本低廉，既可獨(dú)立應(yīng)用，又可與ABS綜合 性能測(cè)試設(shè)備結(jié)合形成完整ABS性能測(cè)試系統(tǒng)的ABS故障模擬裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括故障模擬控制單元和故障生成單元兩部分，故 障模擬控制單元由人機(jī)交互界面4a、 ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b、控制指令生成及發(fā)送單元4c和 信號(hào)處理電路4d組成，故障生成單元由控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e和故障生成電 路4f組成，制動(dòng)系統(tǒng)傳感器信號(hào)1的輸出端連接故障模擬控制單元的信號(hào)處理電路4d，信號(hào) 處理電路4d的輸出端電信號(hào)連接ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b，人機(jī)交互界面4a連接外部輸入設(shè)備 和ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b的輸出端，人機(jī)交互界面4a的輸出端連接控制指令生成及發(fā)送技術(shù) 4c的輸入端，控制指令生成及發(fā)送技術(shù)4c的輸出端通過總線連接故障生成單元的控制指令解 碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e，控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e的輸出端連接故障生成電路 4f，故障生成電路4f處于ABS電子控制單元3和制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器l、執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的之間， 通過線束連接。本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征1、所述的故障生成技術(shù)5由故障生成單元背板5a和繼電器板5b兩部分組成，故障生成單元背板5a包括接收故障模擬控制單元4的單片機(jī)5aa和連接控制繼電器板5b的接口擴(kuò)展芯片5ab，繼電器板5b包括一組繼電器5be 5bj組成的開關(guān)單元、通過插件與故障模擬背板5a連接的接口 5ba和用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的繼電器驅(qū)動(dòng)5bb (ULN2003)，接口一5bc和接口 二 5bd分別與被測(cè)試的ABS電子控制單元3和ABS傳感器1和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2連接。本實(shí)用新型可用于產(chǎn)生ABS自身和傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作過程中可能產(chǎn)生的各種故障， 為ABS可靠性評(píng)測(cè)提供了一種技術(shù)手段。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)ABS傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的斷路、短路、高端與電源短路、高端與地短 路、低端與電源短路、低端與地短路的控制，ABS驅(qū)動(dòng)電路的失效控制以及產(chǎn)生各種故障 的時(shí)序控制。該項(xiàng)技術(shù)由故障控制技術(shù)、故障生成技術(shù)組成。故障控制技術(shù)通過人機(jī)交互界 面和對(duì)ABS信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，生成故障測(cè)試指令，以確定需要模擬的故障和產(chǎn)生 故障的時(shí)序，并生成相應(yīng)的控制指令；故障生成技術(shù)解析控制指令，形成故障執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控 制信號(hào)，通過硬件電路實(shí)現(xiàn)需要模擬的故障。本實(shí)用新型的有益效果在于為開發(fā)和測(cè)試ABS的可靠性提供了一種方法，用于產(chǎn)生 ABS自身和傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作過程中可能產(chǎn)生的各種故障，為ABS可靠性評(píng)測(cè)提供了 一種技術(shù)手段。該項(xiàng)實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)清晰、實(shí)現(xiàn)成本低的特點(diǎn)，即可獨(dú)立應(yīng)用，又可與ABS 綜合性能測(cè)試設(shè)備結(jié)合，形成完整的ABS性能測(cè)試系統(tǒng)。(四)
圖1為本實(shí)用新型ABS電子控制單元故障模擬系統(tǒng)的方框圖；圖2為故障生成技術(shù)電路原理圖；圖3為ABS控制狀態(tài)無法維持故障事件流程圖；圖4為未來ABS控制狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)的故障事件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明圖1為本實(shí)用新型的ABS電子控制單元故障模擬技術(shù)基本架構(gòu)的方塊示意圖。其實(shí)施方 式分為兩部分，分別為由部件4a、 4b、 4c和4d組成的故障模擬控制技術(shù)和由部件4e和4f 組成的故障生成技術(shù)。故障模擬控制技術(shù)用于根據(jù)操作人員設(shè)置的故障模擬指令和實(shí)時(shí)采集 的車輛(或者車輛實(shí)驗(yàn)臺(tái)架)的制動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)，產(chǎn)生并發(fā)送故障模擬控制指令。其中信號(hào)處 理電路4d用于處理制動(dòng)系統(tǒng)中的傳感器信號(hào)，包括輸入給ABS電子控制單元的電磁式或霍 爾式的輪速傳感器信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)，還有用于預(yù)估ABS狀態(tài)的制動(dòng)主動(dòng)缸壓力和制動(dòng)輪缸壓 力。人機(jī)交互界面4a用于操作人員設(shè)置期望產(chǎn)生的故障事件、故障類型和故障產(chǎn)生條件。 ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b含有ABS控制策略預(yù)估器，可根據(jù)處理后的制動(dòng)系統(tǒng)傳感器信號(hào)，判 斷ABS當(dāng)前工作狀態(tài)，并可預(yù)估其后續(xù)的工作狀態(tài)?？刂浦噶钌杉鞍l(fā)送技術(shù)4c根據(jù)人機(jī) 交互界面4a讀入的期望故障事件和ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b計(jì)算的ABS狀態(tài)，生成用于控制故障生成部分的控制指令，并通過總線(如CAN總線)將此控制命令發(fā)送給故障生成部分。
其中，故障生成技術(shù)5的電路原理圖如圖2所示。故障生成單元5由兩部分組成故障 生成單元背板5a和繼電器板5b組成。故障生成單元背板5a中，單片機(jī)5aa (MC68HC908AZ60A)用于接收故障模擬控制單元4的控制CAN信息，將其解碼，控制繼 電器板5b。對(duì)繼電器板5b的控制需要使用接口擴(kuò)展芯片5ab (MAX6957)增加控制接口。 故障生成單元背板5a和繼電器板5b通過插口進(jìn)行連接，方便操作人員拆裝。繼電器板5b為 多個(gè)繼電器組成的開關(guān)單元，可以承受高達(dá)幾十安培的瞬態(tài)電流，圖2中為可以模擬產(chǎn)生一 路故障的繼電器連接示意圖。接口 5ba通過插件與故障模擬背板5a連接，用于接收繼電器的 控制命令。繼電器驅(qū)動(dòng)5bb (ULN2003)用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，并隔離背板控制信號(hào)。繼電 器5be 5bj用于產(chǎn)生傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)的各種故障。接口一 5bc和接口二 5bd分別 用于與被測(cè)試的ABS電子控制單元3和ABS傳感器1和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2連接。
故障生成技術(shù)由控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送4e和故障產(chǎn)生電路4f兩部分組成。故障 產(chǎn)生電路4f是由繼電器構(gòu)成的多路故障產(chǎn)生單元，處于ABS電子控制單元3和制動(dòng)系統(tǒng)的 傳感器1和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的電氣連接之間，可以模擬產(chǎn)生制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳感 器(執(zhí)行機(jī)構(gòu))斷路、傳感器(執(zhí)行機(jī)構(gòu))短路、傳感器(執(zhí)行機(jī)構(gòu))高端與電源短路、傳 感器(執(zhí)行機(jī)構(gòu))高端與地短路、傳感器(執(zhí)行機(jī)構(gòu))低端與電源短路、傳感器(執(zhí)行機(jī)構(gòu)) 低端與地短路。要求故障產(chǎn)生電路4f可以承受因執(zhí)行機(jī)構(gòu)短路造成的電流沖擊，其上繼電器 有較寬的響應(yīng)帶寬，即其時(shí)間常數(shù)要小于ABS制動(dòng)系統(tǒng)中電磁閥的時(shí)間常數(shù)?？刂浦噶罱獯a 及控制信號(hào)發(fā)送部分4e是接收故障模擬的控制指令，通過查找故障模擬對(duì)應(yīng)關(guān)系的矩陣表， 產(chǎn)生控制故障產(chǎn)生電路4f的控制信號(hào)，以模擬期望的故障。
基于以上的故障控制模擬技術(shù)，可以高效地配置在ABS電子控制單元的各種工作狀態(tài)進(jìn) 行故障模擬，如以下幾類故障(可以在詳細(xì)描述各個(gè)過程的控制流程，作為舉例說明)
*使當(dāng)前ABS控制狀態(tài)無法維持的故障事件。通過ABS控制狀態(tài)判斷，生成使當(dāng)前 ABS控制狀態(tài)無法維持故障。
結(jié)合圖3，圖3描述ABS控制過程中，左前輪無法維持減壓狀態(tài)故障事件。操作人 員通過人機(jī)交互界面4a輸入故障事件，當(dāng)ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b估計(jì)到ABS當(dāng)前控 制狀態(tài)與輸入的故障事件相符時(shí)，即左前輪處于減壓狀態(tài)，控制控制指令生成及發(fā)送 模塊4c生成左前常閉閥開路的故障控制指令，使控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊 4e控制故障生成電路4f產(chǎn)生左前常閉閥開路的故障。
使當(dāng)前ABS控制狀態(tài)無法維持，并具有一定時(shí)序的故障事件。通過ABS控制狀態(tài)判 斷，生成使當(dāng)前ABS控制狀態(tài)無法維持故障，但在確定或不確定的時(shí)間內(nèi)消除故障。當(dāng)操作人員通過人機(jī)交互界面4a輸入此類故障事件時(shí)，故障產(chǎn)生過程如圖3所示， 根據(jù)設(shè)定的時(shí)間產(chǎn)生另外一種故障或者恢復(fù)為正常狀態(tài)。 *使未來ABS控制狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)的故障事件。通過ABS未來控制狀態(tài)的預(yù)估，提前產(chǎn) 生故障，使未來控制狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)。
結(jié)合圖4，圖4描述使未來ABS控制狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)的故障控制流程。操作人員通過 人機(jī)交互界面4a輸入左前輪不能進(jìn)行減壓狀態(tài)故障事件，當(dāng)ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b 估計(jì)到ABS即將使左前輪進(jìn)入減壓控制周期時(shí)，控制控制指令生成及發(fā)送模塊4c生 成左前常閉閥開路的故障控制指令，使控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e控制故 障生成電路4f產(chǎn)生左前常閉閥開路的故障。 由于以上的ABS電子控制單元可以模擬ABS電子控制單元各個(gè)工作狀態(tài)時(shí)的傳感器和
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障，可對(duì)ABS電子控制單元的故障處理的實(shí)時(shí)性和有效性進(jìn)行全面的測(cè)試和評(píng)估。
權(quán)利要求1、一種ABS故障模擬裝置，它包括故障模擬控制單元和故障生成單元兩部分，其特征在于故障模擬控制單元由人機(jī)交互界面(4a)、ABS狀態(tài)預(yù)估模塊(4b)、控制指令生成及發(fā)送單元(4c)和信號(hào)處理電路(4d)組成，故障生成單元由控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊(4e)和故障生成電路(4f)組成，制動(dòng)系統(tǒng)傳感器信號(hào)(1)的輸出端連接故障模擬控制單元的信號(hào)處理電路(4d)，信號(hào)處理電路(4d)的輸出端電信號(hào)連接ABS狀態(tài)預(yù)估模塊(4b)，人機(jī)交互界面(4a)連接外部輸入設(shè)備和ABS狀態(tài)預(yù)估模塊(4b)的輸出端，人機(jī)交互界面(4a)的輸出端連接控制指令生成及發(fā)送技術(shù)(4c)的輸入端，控制指令生成及發(fā)送技術(shù)(4c)的輸出端通過總線連接故障生成單元的控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊(4e)，控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊(4e)的輸出端連接故障生成電路(4f)，故障生成電路(4f)處于ABS電子控制單元(3)和制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器(1)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2)的之間，通過線束連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS故障模擬裝置，其特征在于所述的故障生成技術(shù)(5)由 故障生成單元背板(5a)和繼電器板(5b)兩部分組成，故障生成單元背板(5a)包括接收 故障模擬控制單元(4)的單片機(jī)(5aa)和連接控制繼電器板(5b)的接口擴(kuò)展芯片(5ab)， 繼電器板(5b)包括一組繼電器(5be 5bj)組成的開關(guān)單元、通過插件與故障模擬背板(5a) 連接的接口 (5ba)和用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的繼電器驅(qū)動(dòng)(5bb)，接口一(5bc)和接口二(5bd) 分別與被測(cè)試的ABS電子控制單元(3)和ABS傳感器(1)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2)連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種ABS故障模擬裝置。它包括故障模擬控制單元和故障生成單元兩部分，故障模擬控制單元由人機(jī)交互界面4a、ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b、控制指令生成及發(fā)送單元4c和信號(hào)處理電路4d組成，故障生成單元由控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e和故障生成電路4f組成，人機(jī)交互界面4a連接外部輸入設(shè)備和ABS狀態(tài)預(yù)估模塊4b的輸出端，人機(jī)交互界面4a的輸出端連接控制指令生成及發(fā)送技術(shù)4c的輸入端，控制指令生成及發(fā)送技術(shù)4c的輸出端通過總線連接故障生成單元的控制指令解碼及控制信號(hào)發(fā)送模塊4e。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)清晰、成本低廉，既可獨(dú)立應(yīng)用，又可與ABS綜合性能測(cè)試設(shè)備結(jié)合形成完整的ABS性能測(cè)試系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01L5/28GK201163237SQ20082008930
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者劉志遠(yuǎn), 周洪亮, 強(qiáng) 李 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)