專利名稱：用于運(yùn)動傳感器的故障安全測試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明-^:涉^動傳感器，并尤其涉及一種用于運(yùn)動傳感器的故障^ 測試。
背景技術(shù)：
用于車輛的電子制動控制系統(tǒng)Jt^^斤變得復(fù)雜。這種制動系紀(jì)逸常包括 防艦制動系統(tǒng)(Anti-Lock Brake System) (ABS)以及牽引控制(Traction Control) (TC )系統(tǒng)。另夕卜，還提供了車槭l定4錄制(Vehicle Stability Control) (VSC)系統(tǒng)。VSC系統(tǒng)典型 _視牟輛的運(yùn)動#^:并可#^^^#^挑啟動 車輛的車輪制動器和/或調(diào)整引擎以^潛在的不 的車輛運(yùn)動，比如，舉 例來說，車輛翻車(roll-over)。使用多#動傳感器，比如加^Li沐角速率 傳感器M知車輛的運(yùn)動。通it^動傳感器的內(nèi)部部件產(chǎn)生的信號典型^f皮信 號處理電路修正并被提供至電子制動控制系統(tǒng)的電子控制單元(Electronic Control Unit) (ECU)的樹處理器。該ECU孩汰理^f^I務(wù)賭的算法來監(jiān)^L4 輛的運(yùn)動l^t，并且，當(dāng)探測到車輛存^l^急定性問題時，該樣狄理器啟動^i
該運(yùn)動傳感器典型地與輔助電路""fe封裝，該組件包括一個或多個加ii^L 計和/或一個或多個角速#感器。該傳感器組件也可以包^f言號處理電路。 運(yùn)動傳感器以及信號處理電路的正常運(yùn)行是使VSC系統(tǒng)成功操作的關(guān)鍵。因
此，已知通iiijl用對傳感器組件進(jìn)行自^i方iO^運(yùn)動ll^感器進(jìn)^沐障^ 測試。這種自檢典型地包括將輸入信號 0到每/^動傳感器。該自檢輸入信
號通過制動系統(tǒng)銀狄理器產(chǎn)生并詳，口到詔*動傳感器組件上的自檢端口， 如^it動傳感器運(yùn)行正常，就會在傳感器的輸出信號出現(xiàn)固定的偏置。如果微 處理器4 口自^f言號^沒有^^則到該偏置，，樣示傳感器出了故障并且該 孩級理ll^產(chǎn)生^f言號或代碼。但是，在自檢過程中，該自檢信號可能^^吏
設(shè)"#^ (saturate),從而在自^^程中P艮制傳感器的有效性。另外，自^#>術(shù)的頻率可能^:到運(yùn)動傳感器組件的帶寬的P艮制。而且，較^f線本的運(yùn)動傳 感器組件典型地不包括用于淑口自^f言號的端口或連接管腳。因此，期望提供 一種^f戈的方式以^t運(yùn)動傳感器i^fm障^^測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用"fi^動傳感器的，^測試。
本發(fā)明預(yù)期一種電子制動系統(tǒng)，該電子制動系統(tǒng)包^動傳感器和具有模
擬信號輸入端口或管腳以及串行數(shù)字信號輸出端口的才^:轉(zhuǎn)換器，該才^t轉(zhuǎn)換 器連接到運(yùn)動傳感器并可，地產(chǎn)生數(shù)字^動傳感器輸出信號。該系統(tǒng)還包 ^^接到;j^t轉(zhuǎn)換器的孩iW:理器并且該才^:轉(zhuǎn)換器還包括輔助信號輸入端口 。
該制動系統(tǒng)孩狄理器可#^^射對以測試信號^口到才^:轉(zhuǎn)換器的輔助信 號輸入端口或管腳，而才^t轉(zhuǎn)換器可,^h理該模擬測試信號并將所得到的 數(shù)字測試信號與數(shù)字運(yùn)動傳感別言號串^^且合。該才^t轉(zhuǎn)換器還可^f^M夸所 組合的信號發(fā)送回微處理器。該孩狄理器可,^Mf該數(shù)字測試信號與作為模 擬測試信號的函數(shù)的闊值進(jìn)行tb^并且該數(shù)字測試信號一小于該閾值，就產(chǎn)生 糊言息。
本發(fā)明還預(yù)期一種用于對電子制動系統(tǒng)進(jìn)4m障^r測試的方法，該電子 制動系統(tǒng)包括提 口前所述系統(tǒng)部件并且然后將才對以測試信號翻口到才^:轉(zhuǎn)換 器的輔助輸入端口或管腳。該模擬測試信號通ii^動傳感器^^進(jìn)行處理并且 然后將該處理過的模擬測試信號轉(zhuǎn)^lt字測試信號。該數(shù)字測試信"fi皮傳輸 至孩^t理器，并在其中與作為模擬測試信號的函數(shù)的閾值進(jìn)行比較。最后，如 果該數(shù)字測試信號小于該閾值則產(chǎn)生4^^言息。
當(dāng)參照附圖閱讀時，才財居歸的絲實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的樹變 化以及優(yōu)點(diǎn)對;M頁域技^Mv員而言將是顯而易見的。


圖1 ;i典型的運(yùn)動傳感器的方4匡圖。 圖2 A/^發(fā)明的方4醫(yī)電路圖。 圖3示出本發(fā)明所使用的測試信號。 圖4是示出本發(fā)明的,的流程圖。脅實(shí)施方式
J脈參考附圖，圖1中例示了典型的^^t動傳感器才狹10的方框圖。 該運(yùn)動傳感器才狹10包^f斜己為12， 14和16的三個加it^計或慣性傳感器并 ,M于分別測量沿標(biāo)為X，Y和Z的三a直軸(未示出)方向的加速度。雖然 在圖1中示出了三個加it^計，但4^i人"i尸^本發(fā)明還可以用包括少于三個加 i4^計的運(yùn)動傳感器才^^實(shí)施。加it^計12， 14和16被內(nèi)部振蕩器17外激 勵并JL^于在每個加itA計內(nèi)部的傳感元件的加i4;l感應(yīng)運(yùn)動所產(chǎn)生的主要差 分電容的原理而運(yùn)轉(zhuǎn)。每個加i4;l計12, 14和16的輸出4f^自地電連接到相 應(yīng)的才斜己為18， 20和22的電荷放大器，其放大由相關(guān)的加i^l計所產(chǎn)生的輸 出信號。圖1示出的用于傳感器的電荷狄器對加i4^信號提供溫度州嘗。從 而，每個電荷狄器18， 20和22都電連接到溫度傳感器24。 4f^i人W^本發(fā) 明還可4^傳感器輸出信號不進(jìn)傷顯度^Ff嘗的情況下實(shí)施。來自每個電荷放大 器18， 20和22的輸出信號通過lKHz ^it濾波器26。
該運(yùn)動傳感器才狹10包括兩種方法用于最終加ii^f言號的輸出。^#1己為 28， 30和32的三個才梨以信號輸出管腳或端口可以得到才對以信號絲過傳感^f言 號處理電5^A^別ilk^接到X^Y和Z加:m傳感器上。可艦，該才Ifeir出信 號通ii;f鰍(A/D)轉(zhuǎn)換器34并且^^尋到的數(shù)^f言號接4^皮提供給串^^卜圍接 口 (SPI)36用于數(shù)字通信。在圖2中示出，該SPB6在傳感器才執(zhí)10和電子 制動系^^狄理器38之間提供同步串^it信。SPI36的^^允許#^1理器38 綠制多個才缺，包括在i^配置中的傳感器才狹10。
在圖1示出，SPB6是使用兩個控制線和兩個數(shù)據(jù)線的四線式同步串行接 口，相對于孩狄理器38，通用串行時鐘信"^皮提供到SPI36上的時4t^r入管腳 或端口 40并且來自孩狄理器的數(shù) 過數(shù)據(jù)輸入管腳或端口 42被提供到所有 的^irf元。孩敗理器38產(chǎn)U加到SPB6上的使能管腳或端口 44的獨(dú)立芯 片選#1言號。該使能管腳44在開始傳輸數(shù)據(jù)時變低并JL^數(shù)據(jù)傳，束時變高。 傳感器才狹10 4^^:據(jù)輸出管腳或端口 46出 出，該輸出當(dāng)才狹10未被 選擇以輸出數(shù)據(jù)時,高F跳態(tài)從而不^f涉^f可激活的設(shè)備。圖l還示出了 為傳感器才缺10的內(nèi)部元^H4供電源電壓Vdd的才斜己為47的管腳以及才^己為 GND的接地管腳48。雖然在圖1中例示了傳感器模夬IO的方框圖，但#^人廿^該模塊能夠典 型麟造為專用絲電路(ASIC)。可逸地，該模塊的特定部分可以是與分立 電子元件組合的ASIC的部分。
雖然該傳感器才狹10不包括自檢輸入管腳，但該才^^確實(shí)包括輔助輸入管 腳或端口 50。該輔助輸入管腳50旨在^ I傳感器模塊10中的才^t轉(zhuǎn)換器34 來斷^i樣說理器上的才^t信號轉(zhuǎn)換負(fù)載。例如，iH4執(zhí)10的數(shù)字加:i^l計， 能夠接^^自#^傳感器(未示出)的才梨i^出信號，將^# ^1字信號并 將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號與數(shù)字力口i4^計數(shù)據(jù)通過數(shù)字總線(未示出)以串行數(shù)鄉(xiāng) 級i^E微理器。
本發(fā)明預(yù)^f^]輔助輸入管腳50用于傳感器才執(zhí)10的故障妙測試。最 佳如圖2所示，輔助輸入管腳50用作電路運(yùn)行的看門狗。微處理器38在測試 信號輸出管腳或端口 51上產(chǎn)生定義的才勤以測試信號并將該測試信號 口到電阻 分壓器或電平移位器電路52。該分壓器電路52將測試信號的幅度制0"能夠與 傳感器才缺10內(nèi)的才^:轉(zhuǎn)換器相g的值。該斷氐的才梨以測試信號通it^ 54 到iiM助輸入管腳50。該才對以測試信號在傳感器才狹10內(nèi)部凈狄理并被A/D 轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)^J^M言號。該lfc字測^j言號與傳感器才^10內(nèi)的其它的輸出 數(shù)據(jù)串行紐^fit過串行數(shù)據(jù)總線56祐發(fā)送回孩說理器38。該測試信號還M it^斤包^K^可附加的信號處理電路58以進(jìn)一步修JEi^動傳感器模塊10的輸 出。如圖2所示，這種附加的信號處理電路58是可選的。雖然前述的測試沒有 討論加^JL計的傳感部件的故障，但該測^^角實(shí)M ASIC才^:^i斜^i且件 的控制部^J大部分。另夕卜，該測試也可以在不干擾實(shí)際的加ii;l測量的情況 下連續(xù)ilk^行。雖然在圖2中示出了分壓器電路52，但^i人"i尸^本發(fā)明也可 以在沒有分壓器電路的情況下實(shí)施。
本發(fā)明預(yù)期^JU數(shù)個才勤以測試信號的其中之一。例如，該測試信號輸出管 腳可以僅H^地電勢轉(zhuǎn)換到高電勢，比如5伏，或者0伏和5伏之間的任意電 壓。然后將該返回的測試信號的幅;^與孩^J:理器38所發(fā)出的測試信號的幅度進(jìn) 行比較。如果該返回的信號的幅度與發(fā)出的信號相等，則該傳感器以W目關(guān)電 i^4皮判斷為運(yùn)行狀;M^o滿意。相M,如果該返回的信號的幅度確實(shí)與發(fā)
出的信號不相等，則該傳感器以;5U目關(guān)電^^被判斷為出故障而且^^生m
信息和/或4tiM斜己iM?？蒰,該返回的測試信號可以與作為測試信號的函數(shù)的閾值進(jìn)行tb^，例如，測試信號幅度的80%。利用可選的方法，如果該返
回的測試信號大于或等于該閾值，則該傳感器以^目關(guān)電路<#4皮判斷為運(yùn)行狀
;x^人滿意。相A^，如果該返回的測試信號小于該閾值，則該傳感器以;si目 關(guān)電萄^f皮判斷為出故障而且會產(chǎn)生，f言息和/或^^才朽己iO:。
另一個可使用的測試信號為方波60，如圖3所示。當(dāng)賴Ut理器38的測試信 號輸出管腳51具有在0和5伏之間的電壓時，圖3示出的測試信號在2伏和4 伏之間變化。從而，在4^P時間內(nèi)出現(xiàn)的信號以及i;H口導(dǎo)致零電壓的斷路的故 障不^f皮誤認(rèn)為零電壓輸出信號。另外，所選賴4 {錄大電壓能夠與傳感器 模夾10內(nèi)的才^t轉(zhuǎn)換器^^。雖然在圖3中示出的測試信號在2 <沐4伏之間 變化，但4f^i人識到還可以^^]其它的最小和最大電壓值。所選擇的測試信號 60的頻率能夠與傳感器模塊10和任意相關(guān)電路的帶寬^。
如前所述，該返回的測試信號電壓值會與孩狄理器38所發(fā)出的測試j言號的 幅度進(jìn)行H^以確定傳感器模夾以W目關(guān)電路是否運(yùn)行正常。由于在方波測試 信號中使用兩個電平，所以這種比較可以只在最大值之間進(jìn)行，只在最小值之 間或者在最大值和最小值之間進(jìn)行?？梢菀?，該返回的數(shù)字測試信號會與作為 模擬測試信號的函數(shù)的閾值進(jìn)行比較。如果該返回的測試信號小于該閾值，會 產(chǎn)生lf^f言號。該閾值可以被選擇為模擬測試信號最大值的函數(shù)或者才梨以測試 信號最小值的函數(shù)。本發(fā)明還預(yù)期使用兩個閾值，其中一個闊倡是模擬測試信 號最大值的函數(shù)且另一個閾值是才梨以測試信號最小值的函數(shù)。"1情況下， 如^il回的測試信號的最大值或最小值小于相對應(yīng)的閾值，^^產(chǎn)生4^信息。 作為另一種變化，返回的測試信號的最小值可以和與閾值最小值有關(guān)的值的范 圍進(jìn)行tb^，如^il回的測試信號的最小M出了容許的范圍，會產(chǎn)生4^f言 號。從而，除了如^il回的測試信號的最小值太小而產(chǎn)生4t^^言號"卜，如果 返回的測試信號的最小值太大，也會產(chǎn)生m^言號。類A她，返回的測試信號 的最大值可以和與閾值最大值有關(guān)的值的范圍進(jìn)行H^，如^il回的測試信號 的最大艦出了容許的范圍，會產(chǎn)生4t^j言號。
，^^測試的操怍由存儲在孩狄理器38中的算法a制。該算法的， 將參考圖4所示的^f呈圖進(jìn)^i兌明。該算，減過塊70 i^v并JLii行到在其中微 處理器38產(chǎn)生才對以測試信號的功育缺72。該測試信號由傳感器才狹10接收并 通過該^^進(jìn)行處理而在功能塊74中被轉(zhuǎn)腦數(shù)^f言號。然后，該處理過的數(shù)字測試信號在功能塊76中與傳感器輸出信號串^iE^fit過串行總線56 ,嫂 送回孩狄理器38。然后該算法^Ei到功肯塊78。
在功能塊78中，該返回的數(shù)字測試信號與原始的模擬測試信號進(jìn)行比較。 如前所述，該tb^可直接在兩個信號間產(chǎn)生或者在該返回的數(shù)字信號和作為模 擬測試信號的函數(shù)的閾值之間產(chǎn)生。另夕卜，該返回的數(shù)字信號可以與兩個閾值 進(jìn)行t匕較，該兩個閾值對應(yīng)于模擬測試信號的最大值和最小值。同樣，t汲準(zhǔn) 則可以是精確的匹酉e^者在預(yù)定的范圍之內(nèi)，例如大于或等于才莫擬測試信號的 幅度的80%。該預(yù)先確定的測試范圍可以包括在閾值的計算中。可逸地，在一 個或兩個閾值附近的容許的范圍可以用作tbi&準(zhǔn)則。然后該算法^ftii到判定塊 80。
在判定塊80中，確定t嫩準(zhǔn)則是否在功能塊78中被滿足。如果該t嫩準(zhǔn) 則完全滿足，則該算法逸t^到判定塊82。如果，在判定塊80中，該》b^準(zhǔn)則沒 有完全滿足，該算法#^多至產(chǎn)生#^|言號的功能塊84。在功f缺84中JLi的操 作包括產(chǎn)生實(shí)際的^^言息和/或i5^4^^朽己(未示出)。然后該算法繼續(xù)到判 定塊82。
在判定塊82中，確定是否應(yīng)該繼續(xù)該算法。在判定塊82中所使用的準(zhǔn)則 ^^負(fù)于操怍的狀態(tài)，例如，連續(xù)的測試、周期性的測試或單次測試。另夕卜，該 準(zhǔn)則可包括車輛的引擎是否jt^it行，車輛的點(diǎn)火器是否位于接通位置或者車 輛是否扭動中。如絲判定塊82中確定測鄉(xiāng)繼續(xù)，則該算法返回至功負(fù)&塊 72并重復(fù)測試。如絲判定塊82中確定測試不繼續(xù)，則該算法將^f多至結(jié)械 86并退出。
雖然已經(jīng)關(guān)于包括三個加it^計的運(yùn)動傳感器組件對本發(fā)明進(jìn)行了如上描 #例示，但^i人識到本發(fā)明也可以用包括一個或多個角速轉(zhuǎn)感器的運(yùn)動 傳感器組件來實(shí)施。另外，發(fā)明人能夠預(yù)期本發(fā)明還可以用包紛口i^lif^角 速辨感器的運(yùn)動傳感器組件來實(shí)施。
根悟?qū)＠ㄒ?guī)的規(guī)定，4^發(fā)明的他逸實(shí)施例中已經(jīng)解釋并例示了本發(fā)明 的工作原理和方式。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況 下，可以iMJ,定的解^i兌明"卜的方式來實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種用于測試運(yùn)動傳感器的運(yùn)行的系統(tǒng)，包括運(yùn)動傳感器；具有模擬信號輸入端口和串行數(shù)字信號輸出端口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到所述運(yùn)動傳感器并可操作地產(chǎn)生數(shù)字運(yùn)動傳感器輸出信號；以及連接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微處理器，該系統(tǒng)的特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括輔助信號輸入端口；并且所述微處理器可操作地將模擬測試信號施加到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輔助信號輸入端口；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器可操作地處理所述模擬測試信號，將得到的數(shù)字測試信號與所述數(shù)字運(yùn)動傳感器輸出信號串行組合并將組合的信號發(fā)送回所述微處理器，所述微處理器進(jìn)一步可操作地將所述數(shù)字測試信號與作為所述模擬測試信號的函數(shù)的閾值進(jìn)行比較并且當(dāng)所述數(shù)字測試信號小于或大于所述閾值時，產(chǎn)生錯誤信息。
2、 才財居權(quán)利要求l所迷系統(tǒng)，其中所i^梨以測試信號為方波。
3、 ## '漆求2所述系統(tǒng)，其中所^波具有大于>^斤述孩狄理器獲得 的正常的管腳低電壓值的最小電壓值，和小于^^斤述孩級理器獲得的正常的管 腳高電壓值的最大電壓值。
4、 ##權(quán)利要求3所述系統(tǒng)，其中所^波的頻率與運(yùn)動傳感器的帶寬兼容。
5、 才N^U'J要求4所述系統(tǒng)，其中所ii^動傳感器包括至少一個加i4^計。
6、 才^t^f'虔求5所述系統(tǒng)，其中所ii^動傳感器包括多個加ilA計并且 所述才^t轉(zhuǎn)換別夸來自每個加il^計的輸出與所述數(shù)字測試信號串行組M將 組合的信號發(fā)頓所述概理器。
7、 #^ '漆求4所述系統(tǒng)，其中所i^動傳感器包括至少一個角速^ 感器。
8、 根據(jù)權(quán)矛漆求7所述系統(tǒng)，其中所^動傳感器包括多個角速^#感器 并JL^斤述才^i:轉(zhuǎn)換別奪來自每個角速#感器的輸出與所述數(shù)字測試信號串行 組絲將組合的信號發(fā)頓所述機(jī)理器。
9、 才^t擬'J^求6所述系統(tǒng)，其中所述孩敬理器被包含在車輛電子制動系統(tǒng)中。
10、 才^t權(quán)利要求9所述系統(tǒng)，其中所述車輛電子制動系統(tǒng)具有車械惑定 '^^制的功能。
11、 一種用于測g動傳感器模夾的方法，包括下列步驟(a )提供包括具有才勤以信號輸入端口和串行數(shù)字信號輸出端口的才^:轉(zhuǎn)換 器的運(yùn)動傳感器才狹，所i^^:轉(zhuǎn)換器具有輔助信號輸入端口并且可，地產(chǎn) 生數(shù)字運(yùn)動傳感器輸出信號，還提供連接到才^:轉(zhuǎn)換器的孩^t理器，該方法的 4t;^于下列步驟(b) 將才勤以測試信號 。到包含扭動傳感器才鋏中的才^t轉(zhuǎn)換器的輔助 信號輸入端口；(c) 通敗動傳感器才^h船斤繊以測試信號；(d) 將處理過的才對以測試信號轉(zhuǎn)^^數(shù)字測試信號；(e) 將所述數(shù)字測試信號傳鈔J所述做理器；(f) 將所述數(shù)字測試信號與作為所述模擬測試信號的函數(shù)的閾值進(jìn)行比 較；并且(g) 當(dāng)確定所述數(shù)字測試信號小于或大于所述閾值時，產(chǎn)生4WJ言息。
12、 才^^U'j要求11所述測試的方法，其中步驟(d)包括將所述數(shù)字測 試信號與來自運(yùn)動傳感器的數(shù)字信號組合為串行數(shù)^^言號并且步驟(e)包括將 組合的串行數(shù)^f言號傳i^憤狄理器。
13、 才緣權(quán)利要求12所述測試的方法，其中在步驟(b)中被^口到運(yùn)動 傳感器才^的輔助輸入管腳的才勤以測試信號A^波。
14、 才N^M'漆求13所述測試的方法，其中在步驟(a)中提供的運(yùn)動傳 感器才缺包括多個加ii;l計，并JLii一步，其中所i^^L轉(zhuǎn)換器在步驟(d)中 可辦W尋來自每個加i4^計的數(shù)字輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字加i!A計信號并且將 得到的數(shù)字力口^1計信號與數(shù)字測試信號以串行信號形i^且合，所述才^:轉(zhuǎn)換 器在步驟(e)中還可^f^Mf組合的信號傳iiUiJ所述孩^J:理器。
15、 才^t斥iU'J要求13所述測試的方法，其中在步驟(a)中提供的運(yùn)動傳 感器才缺包括多個角速轉(zhuǎn)感器，并J^一步，其中所述才^t轉(zhuǎn)換器在步驟(d) 中可^t^l夸來自每個角速轉(zhuǎn)感器的數(shù)字輸出信號轉(zhuǎn)妙數(shù)字加iM^十信號 并且將得到的數(shù)字加i^l計信號與數(shù)字測試信號以串行信號形式組合，所ii^莫 數(shù)轉(zhuǎn)換器在步驟(e)中還可辦劇釤且合的信號傳￡^"孩汰理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于運(yùn)動傳感器的故障安全測試。其中，微處理器將模擬測試信號施加到運(yùn)動傳感器模塊的輔助信號輸入端口。該運(yùn)動傳感器模塊對測試信號進(jìn)行處理并以數(shù)字形式將該信號返回到微處理器。該微處理器將返回的數(shù)字測試信號與原始的模擬測試信號進(jìn)行比較以確定運(yùn)動傳感器模塊的內(nèi)部電路是否運(yùn)行正常。
文檔編號G01P21/00GK101526552SQ200910126790
公開日2009年9月9日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日
發(fā)明者M·巴巴拉 申請人:凱爾西-海耶斯公司