专利名称：汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置及检测方法
技术领域：
本发明是一种汽车防抱死制动系统(ABS)及其控制器(ECU)的性能检测装置及检测方法，属于汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置及检测方法的创新技术。
背景技术：
目前我国汽车主机厂与汽车ABS生产厂对批量生产的汽车ABS进行性能检测的方法主要有道路试验和静态检测两种，前者把ABS部件装配在汽车上，在专用汽车试验跑道上进行制动试验，凭驾驶员的感觉来判断ABS的工作是否正常。这样的道路试验能较真实反映汽车ABS的执行情况，但由于试验跑道的建设费用高，试验需要专业的汽车试车员，故试验费用高，且存在一定的试验危险。后者借助仪表对ABS的元件进行静态测试，但元件静态特性没问题，并不能保证ABS的功能正常。因此，业内对于汽车ABS产品批量生产的出厂检测，需要一种能反映车辆实际制动情况的快速室内检测设备来判断ABS的功能是否正常，以评价ABS性能的优劣的汽车防抱死制动系统(ABS)及其控制器(ECU)的性能检测装置及检测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种可实现车辆与道路模拟和制动过程仿真，可以对汽车防抱死制动系统控制器产品进行高效快捷的室内检测，并可对车辆运行时安装在车上的ABS系统进行测试的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置。本发明可以作为ABS产品质量检测的手段，也可以作为汽车防抱死制动系统控制器开发的辅助工具。
本发明的另一目的在于提供一种直观性好，方便实用的检测方法。
本发明的结构示意图如附图所示，包括有ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)、串行通信模块(5)、电源稳压模块(7)、电源(8)、微机(9)，其中微机(9)通过串行通信模块(5)与单片机系统(4)连接，单片机系统(4)的输出端与用于接收微机(9)发过来的轮速值并将该值转换成ABS轮速传感器信号的ABS轮速信号模拟模块(3)的输入端连接，ABS轮速信号模拟模块(3)的输出端与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接；ABS阀控信号采集模块(2)采集汽车防抱死制动系统控制器(1)发出的压力调节器控制信号，并将该数据通过串行通信模块(5)发送到微机(9)；ABS数据采样模块(6)的输入端通过通信端口与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，ABS数据采样模块(6)的输出端与微机(9)的输入端连接。
上述ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)和串行通信模块(5)均集成在一块I/O接口板上。
上述ABS阀控信号采集模块(2)包括有选通开关S1，限流电阻P1，光电耦合器U1、U2和上拉电阻P2，选通开关S1的一端通过接口端子J1与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，选通开关S1的另一端通过限流电阻P1与光电耦合器U1、U2的输入端连接，光电耦合器U1、U2的输出端通过上拉电阻P2与单片机系统(4)连接。
上述ABS轮速信号模拟模块(3)包括有光电耦合器U4，可变电阻R14-R18，速度指示灯D9-D12，选通开关S2、S6，隔直电容C6、C9、C12、15，限流电阻R13、R17、R22、R27，调节光电耦合器U4输出电压的可变电阻R14-R18连接在光电耦合器U4的输出口，且光电耦合器U4的输出口通过选通开关S2、S6与由隔直电容C6、C9、C12、C15、限流电阻R13、R17、R22、R27构成的与速度传感器等效的模拟电路连接。
上述ABS数据采样模块(6)包括有采样开关S5，限流电阻R32，二极管D14，极性电容C21，串行接口J3，通信端子接口J4，采样开关S5的一端通过通信端子接口J4与汽车防抱死制动系统控制器(1)的通信端子相接，采样开关S5的另一端与极性电容C21的正极及串行接口J3连接，极性电容C21的负极与限流电阻R32的一端及二极管D14的正极连接，限流电阻R32的另一端及二极管D14的负极与串行接口J3连接，串行接口J3与微机(9)连接。
上述I/O接口板还集成有电源稳压模块(7)；上述单片机系统(4)为51系列单片机。
本发明汽车防抱死制动系统控制器(1)的室内检测方法为微机(9)中的ABS性能测试软件将一个速度初始值通过串口发给I/O接口板上的单片机系统(4)，再由接口板上的ABS轮速信号模拟模块(3)将该速度初始值转换成与轮速传感器工作频率相同的脉冲信号，并发送给汽车防抱死制动系统控制器(1)，汽车防抱死制动系统控制器(1)通过其内部软件对脉冲信号进行处理后发出压力调节器的阀控信号，接口板上的ABS阀控信号采集模块(2)将采集到的该压力调节器的阀控信号再发送给单片机系统(4)，单片机系统(4)通过串口将该信号发给微机(9)的ABS测试系统，依此循环，微机(9)与I/O接口硬件及汽车防抱死制动系统控制器(1)构成了汽车防抱死制动系统控制器的闭环模拟检测系统。
上述微机(9)的ABS性能检测软件的在线检测模块的人机界面可以实现对检测过程中车速、轮速、轮加速度、滑移率、压力曲线的绘制，以及对制动过程中的制动距离、时间、稳定系数、滑移率均值、滑移率方差、附着系数利用率和附着系数利用率方差等评价指标进行数值显示。
本发明对车辆运行时安装在车上的ABS系统的检测方法为检测时，车辆在道路上行驶，当车辆制动时，打开ABS数据采样模块(6)的采样开关进行数据采样，车辆停止后关闭ABS数据采样模块(6)的采样开关，保存数据。
上述微机(9)的ABS性能检测软件的数据采样模块的人机界面可以实现对检测过程中的车速、轮速、轮加速度、滑移率曲线进行绘制并显示评价结果。
本发明的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置采用包括微机、I/O接口板、电源三部分的结构，其中微机中运行ABS性能检测软件，该软件中建立了车辆模型、车轮模型、制动系统模型以及性能评价模型。I/O接口板部分是以单片机为核心，集数据采集、信号发生和数据传输为一体的系统，包括ABS阀控信号采集模块、ABS轮速信号模拟模块、ABS数据采样模块和串行通信模块。汽车防抱死制动系统控制器是待检测的对象。本发明的电源采用直流24V稳压电源，为系统和汽车防抱死制动系统控制器提供工作电源。本发明可实现车辆与道路模拟和制动过程仿真，可以对汽车防抱死制动系统控制器产品进行高效快捷的室内检测，并可对车辆运行时安装在车上的ABS系统进行测试。本发明可以作为ABS产品质量检测的手段，也可以作为汽车防抱死制动系统控制器开发的辅助工具。本发明的检测方法直观性好，方便实用。
图1是本发明的汽车防抱死制动系统及其控制器性能检测装置的原理图。
图2是本发明的ABS阀控信号采集模块(2)的电路图。
图3是本发明的ABS轮速信号模拟模块(3)的电路图。
图4是本发明的ABS数据采样模块(6)的电路图。
图5是本发明的ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、51单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)和串行通信模块(5)集成在一块I/O接口板上的电路图。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图1所示，包括有ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)、串行通信模块(5)、电源稳压模块(7)、电源(8)、微机(9)，其中微机(9)通过串行通信模块(5)与单片机系统(4)连接，单片机系统(4)的输出端与用于接收微机(9)发过来的轮速值并将该值转换成ABS轮速传感器信号的ABS轮速信号模拟模块(3)的输入端连接，ABS轮速信号模拟模块(3)的输出端与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接；ABS阀控信号采集模块(2)采集汽车防抱死制动系统控制器(1)发出的压力调节器控制信号，并将该数据通过串行通信模块(5)发送到微机(9)；ABS数据采样模块(6)的输入端通过通信端口与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，ABS数据采样模块(6)的输出端与微机(9)的输入端连接。
上述ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)和串行通信模块(5)均集成在一块I/O接口板上，如图5所示。
上述ABS阀控信号采集模块(2)的电路图如图2所示，包括有选通开关S1，限流电阻P1，光电耦合器U1、U2和上拉电阻P2，选通开关S1的一端通过接口端子J1与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，选通开关S1的另一端通过限流电阻P1与光电耦合器U1、U2的输入端连接，光电耦合器U1、U2的输出端通过上拉电阻P2与单片机系统(4)连接。本实施例中，汽车防抱死制动系统控制器(1)的阀控信号通过接口端子J1的1-8路输入，S1控制某路信号的通断，当某路电磁阀线圈通电时，U1/U2的输入端就是高电平，输出端与单片机的P1口相接，这时相应位就为低电平，不通电时为高电平，这样通过比较同一压力调节器两路电磁阀信号就可知道压力调节器的工作状态。把采集到的信号状态通过串行通信模块发给微机，就实现了对ABS的阀控信号实时采集。
上述ABS轮速信号模拟模块(3)的电路图如图3所示，包括有光电耦合器U4，可变电阻R14-R18，速度指示灯D9-D12，选通开关S2、S6，隔直电容C6、C9、C12、15，限流电阻R13、R17、R22、R27，调节光电耦合器U4输出电压的可变电阻R14-R18连接在光电耦合器U4的输出口，且光电耦合器U4的输出口通过选通开关S2、S6与由隔直电容C6、C9、C12、C15、限流电阻R13、R17、R22、R27构成的与速度传感器等效的模拟电路连接。本实施例中，可变电阻使输出口10-13的电压在3-5V，S2/S6控制速度信号的输出通断，隔直电容与限流电阻构成与速度传感器等效的模拟电路。当单片机对P0.0、P0.2、P0.4、P0.6的位进行取反时，在输出口10、11、12、13可以发出与ABS速度传感器一致的脉冲信号，用以驱动汽车防抱死制动系统控制器。
上述ABS数据采样模块(6)的电路图如图4所示，包括有采样开关S5，限流电阻R32，二极管D14，极性电容C21，串行接口J3，通信端子接口J4，采样开关S5的一端通过通信端子接口J4与汽车防抱死制动系统控制器(1)的通信端子相接，采样开关S5的另一端与极性电容C21的正极及串行接口J3连接，极性电容C21的负极与限流电阻R32的一端及二极管D14的正极连接，限流电阻R32的另一端及二极管D14的负极与串行接口J3连接，串行接口J3与微机(9)连接。本实施例中，串行接口J3为9针串行接口，当按下采样开关S5时，可以将ECU发出的数据通过串行口发送到微机(9)。
上述I/O接口板还集成有电源稳压模块(7)；上述单片机系统(4)为51系列单片机。
本发明汽车防抱死制动系统控制器(1)的室内检测方法为微机(9)中的ABS性能测试软件将一个速度初始值通过串口发给I/O接口板上的单片机系统(4)，再由接口板上的ABS轮速信号模拟模块(3)将该速度初始值转换成与轮速传感器工作频率相同的脉冲信号，并发送给汽车防抱死制动系统控制器(1)，汽车防抱死制动系统控制器(1)通过其内部软件对脉冲信号进行处理后发出压力调节器的阀控信号，接口板上的ABS阀控信号采集模块(2)将采集到的该压力调节器的阀控信号再发送给单片机系统(4)，单片机系统(4)通过串口将该信号发给微机(9)的ABS测试系统，依此循环，微机(9)与I/O接口硬件及汽车防抱死制动系统控制器(1)构成了汽车防抱死制动系统控制器的闭环模拟检测系统。
上述微机(9)的ABS性能检测软件的在线检测模块的人机界面可以实现对检测过程中车速、轮速、轮加速度、滑移率、压力曲线的绘制，以及对制动过程中的制动距离、时间、稳定系数、滑移率均值、滑移率方差、附着系数利用率和附着系数利用率方差等评价指标进行数值显示。
本发明对车辆运行时安装在车上的ABS系统的检测方法为检测时，车辆在道路上行驶，当车辆制动时，打开ABS数据采样模块(6)的采样开关进行数据采样，车辆停止后关闭ABS数据采样模块(6)的采样开关，保存数据。
上述微机(9)的ABS性能检测软件的数据采样模块的人机界面可以实现对检测过程中的车速、轮速、轮加速度、滑移率曲线进行绘制并显示评价结果。
权利要求
1.一种汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于包括有ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)、串行通信模块(5)、电源稳压模块(7)、电源(8)、微机(9)，其中微机(9)通过串行通信模块(5)与单片机系统(4)连接，单片机系统(4)的输出端与用于接收微机(9)发过来的轮速值并将该值转换成ABS轮速传感器信号的ABS轮速信号模拟模块(3)的输入端连接，ABS轮速信号模拟模块(3)的输出端与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接；ABS阀控信号采集模块(2)采集汽车防抱死制动系统控制器(1)发出的压力调节器控制信号，并将该数据通过串行通信模块(5)发送到微机(9)；ABS数据采样模块(6)的输入端通过通信端口与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，ABS数据采样模块(6)的输出端与微机(9)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于上述ABS阀控信号采集模块(2)、ABS轮速信号模拟模块(3)、51单片机系统(4)、ABS数据采样模块(6)和串行通信模块(5)均集成在一块I/O接口板上。
3.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于上述ABS阀控信号采集模块(2)包括有选通开关S1，限流电阻P1，光电耦合器U1、U2和上拉电阻P2，选通开关S1的一端通过接口端子J1与汽车防抱死制动系统控制器(1)连接，选通开关S1的另一端通过限流电阻P1与光电耦合器U1、U2的输入端连接，光电耦合器U1、U2的输出端通过上拉电阻P2与单片机系统(4)连接。
4.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于上述ABS轮速信号模拟模块(3)包括有光电耦合器U4，可变电阻R14-R18，速度指示灯D9-D12，选通开关S2、S6，隔直电容C6、C9、C12、15，限流电阻R13、R17、R22、R27，调节光电耦合器U4输出电压的可变电阻R14-R18连接在光电耦合器U4的输出口，且光电耦合器U4的输出口通过选通开关S2、S6与由隔直电容C6、C9、C12、C15、限流电阻R13、R17、R22、R27构成的与速度传感器等效的模拟电路连接。
5.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于上述ABS数据采样模块(6)包括有采样开关S5，限流电阻R32，二极管D14，极性电容C21，串行接口J3，通信端子接口J4，采样开关S5的一端通过通信端子接口J4与汽车防抱死制动系统控制器(1)的通信端子相接，采样开关S5的另一端与极性电容C21的正极及串行接口J3连接，极性电容C21的负极与限流电阻R32的一端及二极管D14的正极连接，限流电阻R32的另一端及二极管D14的负极与串行接口J3连接，串行接口J3与微机(9)连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置，其特征在于上述I/O接口板还集成有电源稳压模块(7)；上述单片机系统(4)为51系列单片机。
7.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置的检测方法，其特征在于汽车防抱死制动系统控制器(1)的室内检测方法为微机(9)中的ABS性能测试软件将一个速度初始值通过串口发给I/O接口板上的单片机系统(4)，再由接口板上的ABS轮速信号模拟模块(3)将该速度初始值转换成与轮速传感器工作频率相同的脉冲信号，并发送给汽车防抱死制动系统控制器(1)，汽车防抱死制动系统控制器(1)通过其内部软件对脉冲信号进行处理后发出压力调节器的阀控信号，接口板上的ABS阀控信号采集模块(2)将采集到的该压力调节器的阀控信号再发送给单片机系统(4)，单片机系统(4)通过串口将该信号发给微机(9)的ABS测试系统，依此循环，微机(9)与I/O接口硬件及汽车防抱死制动系统控制器(1)构成了汽车防抱死制动系统控制器的闭环模拟检测系统。
8.根据权利要求7所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置的检测方法，其特征在于上述微机(9)的ABS性能检测软件的在线检测模块的人机界面可以实现对检测过程中车速、轮速、轮加速度、滑移率、压力曲线的绘制，以及对制动过程中的制动距离、时间、稳定系数、滑移率均值、滑移率方差、附着系数利用率和附着系数利用率方差等评价指标进行数值显示。
9.根据权利要求1所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置的检测方法，其特征在于对车辆运行时安装在车上的ABS系统的检测方法为检测时，车辆在道路上行驶，当车辆制动时，打开ABS数据采样模块(6)的采样开关进行数据采样，车辆停止后关闭ABS数据采样模块(6)的采样开关，保存数据。
10.根据权利要求9所述的汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置的检测方法，其特征在于微机(9)的ABS性能检测软件的数据采样模块的人机界面可以实现对检测过程中的车速、轮速、轮加速度、滑移率曲线进行绘制并显示评价结果。
全文摘要
本发明是一种汽车防抱死制动系统及其控制器的性能检测装置及检测方法。包括有ABS阀控信号采集模块、ABS轮速信号模拟模块、单片机系统、ABS数据采样模块、串行通信模块、电源稳压模块、电源、微机，其中微机通过串行通信模块与单片机系统连接，单片机系统的输出端与ABS轮速信号模拟模块的输入端连接，ABS轮速信号模拟模块的输出端与汽车防抱死制动系统控制器连接；ABS阀控信号采集模块采集汽车防抱死制动系统控制器发出的压力调节器控制信号，并将该数据通过串行通信模块发送到微机；ABS数据采样模块的输入端通过通信端口与汽车防抱死制动系统控制器连接，ABS数据采样模块的输出端与微机的输入端连接。本发明可实现道路模拟和制动过程仿真，可以对汽车防抱死制动系统控制器产品进行高效快捷的室内检测，并可对车辆运行时安装在车上的ABS系统进行测试。本发明的检测方法直观性好，方便实用。
文档编号G01M17/00GK1912565SQ20051003585
公开日2007年2月14日 申请日期2005年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者彭美春, 林怡青, 刘小康, 曹华, 朱占胜, 吴昭润, 李铭才 申请人:广东工业大学