专利名称：用于运动传感器的故障安全测试的制作方法
技术领域：
本发明-^:涉^动传感器，并尤其涉及一种用于运动传感器的故障^ 测试。
背景技术：
用于车辆的电子制动控制系统Jt^^斤变得复杂。这种制动系紀逸常包括 防舰制动系统(Anti-Lock Brake System) (ABS)以及牵引控制(Traction Control) (TC )系统。另夕卜，还提供了车槭l定4錄制(Vehicle Stability Control) (VSC)系统。VSC系统典型 _视牟辆的运动#^:并可#^^^#^挑启动 车辆的车轮制动器和/或调整引擎以^潜在的不 的车辆运动，比如，举 例来说，车辆翻车(roll-over)。使用多#动传感器，比如加^Li沐角速率 传感器M知车辆的运动。通it^动传感器的内部部件产生的信号典型^f皮信 号处理电路修正并被提供至电子制动控制系统的电子控制单元(Electronic Control Unit) (ECU)的樹处理器。该ECU孩汰理^f^I务賭的算法来监^L4 辆的运动l^t，并且，当探测到车辆存^l^急定性问题时，该樣狄理器启动^i
该运动传感器典型地与辅助电路""fe封装，该组件包括一个或多个加ii^L 计和/或一个或多个角速#感器。该传感器组件也可以包^f言号处理电路。 运动传感器以及信号处理电路的正常运行是使VSC系统成功操作的关键。因
此，已知通iiijl用对传感器组件进行自^i方iO^运动ll^感器进^沐障^ 测试。这种自检典型地包括将输入信号 0到每/^动传感器。该自检输入信
号通过制动系统银狄理器产生并详，口到诏*动传感器组件上的自检端口， 如^it动传感器运行正常，就会在传感器的输出信号出现固定的偏置。如果微 处理器4 口自^f言号^没有^^则到该偏置，，樣示传感器出了故障并且该 孩級理ll^产生^f言号或代码。但是，在自检过程中，该自检信号可能^^吏
设"#^ (saturate),从而在自^^程中P艮制传感器的有效性。另外，自^#>术的频率可能^:到运动传感器组件的带宽的P艮制。而且，较^f线本的运动传 感器组件典型地不包括用于淑口自^f言号的端口或连接管脚。因此，期望提供 一种^f戈的方式以^t运动传感器i^fm障^^测试。
发明内容
本发明涉及一种用"fi^动传感器的，^测试。
本发明预期一种电子制动系统，该电子制动系统包^动传感器和具有模
拟信号输入端口或管脚以及串行数字信号输出端口的才^:转换器，该才^t转换 器连接到运动传感器并可，地产生数字^动传感器输出信号。该系统还包 ^^接到;j^t转换器的孩iW:理器并且该才^:转换器还包括辅助信号输入端口 。
该制动系统孩狄理器可#^^射對以测试信号^口到才^:转换器的辅助信 号输入端口或管脚，而才^t转换器可,^h理该模拟测试信号并将所得到的 数字测试信号与数字运动传感别言号串^^且合。该才^t转换器还可^f^M夸所 组合的信号发送回微处理器。该孩狄理器可,^Mf该数字测试信号与作为模 拟测试信号的函数的阔值进行tb^并且该数字测试信号一小于该阈值，就产生 糊言息。
本发明还预期一种用于对电子制动系统进4m障^r测试的方法，该电子 制动系统包括提 口前所述系统部件并且然后将才對以测试信号翻口到才^:转换 器的辅助输入端口或管脚。该模拟测试信号通ii^动传感器^^进行处理并且 然后将该处理过的模拟测试信号转^lt字测试信号。该数字测试信"fi皮传输 至孩^t理器，并在其中与作为模拟测试信号的函数的阈值进行比较。最后，如 果该数字测试信号小于该阈值则产生4^^言息。
当参照附图阅读时，才財居歸的絲实施例的详细描述，本发明的树变 化以及优点对;M页域技^Mv员而言将是显而易见的。
图1 ;i典型的运动传感器的方4匡图。 图2 A/^发明的方4医电路图。 图3示出本发明所使用的测试信号。 图4是示出本发明的,的流程图。胁实施方式
J脉参考附图，图1中例示了典型的^^t动传感器才狭10的方框图。 该运动传感器才狭10包^f斜己为12， 14和16的三个加it^计或惯性传感器并 ,M于分别测量沿标为X，Y和Z的三a直轴(未示出)方向的加速度。虽然 在图1中示出了三个加it^计，但4^i人"i尸^本发明还可以用包括少于三个加 i4^计的运动传感器才^^实施。加it^计12， 14和16被内部振荡器17外激 励并JL^于在每个加itA计内部的传感元件的加i4;l感应运动所产生的主要差 分电容的原理而运转。每个加i4;l计12, 14和16的输出4f^自地电连接到相 应的才斜己为18， 20和22的电荷放大器，其放大由相关的加i^l计所产生的输 出信号。图1示出的用于传感器的电荷狄器对加i4^信号提供温度州尝。从 而，每个电荷狄器18， 20和22都电连接到温度传感器24。 4f^i人W^本发 明还可4^传感器输出信号不进伤显度^Ff尝的情况下实施。来自每个电荷放大 器18， 20和22的输出信号通过lKHz ^it滤波器26。
该运动传感器才狭10包括两种方法用于最终加ii^f言号的输出。^#1己为 28， 30和32的三个才梨以信号输出管脚或端口可以得到才對以信号絲过传感^f言 号处理电5^A^别ilk^接到X^Y和Z加:m传感器上。可舰，该才Ifeir出信 号通ii;f鳅(A/D)转换器34并且^^寻到的数^f言号接4^皮提供给串^^卜围接 口 (SPI)36用于数字通信。在图2中示出，该SPB6在传感器才執10和电子 制动系^^狄理器38之间提供同步串^it信。SPI36的^^允许#^1理器38 綠制多个才缺，包括在i^配置中的传感器才狭10。
在图1示出，SPB6是使用两个控制线和两个数据线的四线式同步串行接 口，相对于孩狄理器38，通用串行时钟信"^皮提供到SPI36上的时4t^r入管脚 或端口 40并且来自孩狄理器的数 过数据输入管脚或端口 42被提供到所有 的^irf元。孩败理器38产U加到SPB6上的使能管脚或端口 44的独立芯 片选#1言号。该使能管脚44在开始传输数据时变低并JL^数据传，束时变高。 传感器才狭10 4^^:据输出管脚或端口 46出 出，该输出当才狭10未被 选择以输出数据时,高F跳态从而不^f涉^f可激活的设备。图l还示出了 为传感器才缺10的内部元^H4供电源电压Vdd的才斜己为47的管脚以及才^己为 GND的接地管脚48。虽然在图1中例示了传感器模夬IO的方框图，但#^人廿^该模块能够典 型麟造为专用絲电路(ASIC)。可逸地，该模块的特定部分可以是与分立 电子元件组合的ASIC的部分。
虽然该传感器才狭10不包括自检输入管脚，但该才^^确实包括辅助输入管 脚或端口 50。该辅助输入管脚50旨在^ I传感器模块10中的才^t转换器34 来斷^i樣说理器上的才^t信号转换负载。例如，iH4執10的数字加:i^l计， 能够接^^自#^传感器(未示出)的才梨i^出信号，将^# ^1字信号并 将转换的数字信号与数字力口i4^计数据通过数字总线(未示出)以串行数鄉 级i^E微理器。
本发明预^f^]辅助输入管脚50用于传感器才執10的故障妙测试。最 佳如图2所示，辅助输入管脚50用作电路运行的看门狗。微处理器38在测试 信号输出管脚或端口 51上产生定义的才勤以测试信号并将该测试信号 口到电阻 分压器或电平移位器电路52。该分压器电路52将测试信号的幅度制0"能够与 传感器才缺10内的才^:转换器相g的值。该斷氐的才梨以测试信号通it^ 54 到iiM助输入管脚50。该才對以测试信号在传感器才狭10内部净狄理并被A/D 转换器34转^J^M言号。该lfc字测^j言号与传感器才^10内的其它的输出 数据串行纽^fit过串行数据总线56祐发送回孩说理器38。该测试信号还M it^斤包^K^可附加的信号处理电路58以进一步修JEi^动传感器模块10的输 出。如图2所示，这种附加的信号处理电路58是可选的。虽然前述的测试没有 讨论加^JL计的传感部件的故障，但该测^^角实M ASIC才^:^i斜^i且件 的控制部^J大部分。另夕卜，该测试也可以在不干扰实际的加ii;l测量的情况 下连续ilk^行。虽然在图2中示出了分压器电路52，但^i人"i尸^本发明也可 以在没有分压器电路的情况下实施。
本发明预期^JU数个才勤以测试信号的其中之一。例如，该测试信号输出管 脚可以仅H^地电势转换到高电势，比如5伏，或者0伏和5伏之间的任意电 压。然后将该返回的测试信号的幅;^与孩^J:理器38所发出的测试信号的幅度进 行比较。如果该返回的信号的幅度与发出的信号相等，则该传感器以W目关电 i^4皮判断为运行状;M^o满意。相M,如果该返回的信号的幅度确实与发
出的信号不相等，则该传感器以;5U目关电^^被判断为出故障而且^^生m
信息和/或4tiM斜己iM。可g,该返回的测试信号可以与作为测试信号的函数的阈值进行tb^，例如，测试信号幅度的80%。利用可选的方法，如果该返
回的测试信号大于或等于该阈值，则该传感器以^目关电路<#4皮判断为运行状
;x^人满意。相A^，如果该返回的测试信号小于该阈值，则该传感器以;si目 关电萄^f皮判断为出故障而且会产生，f言息和/或^^才朽己iO:。
另一个可使用的测试信号为方波60，如图3所示。当賴Ut理器38的测试信 号输出管脚51具有在0和5伏之间的电压时，图3示出的测试信号在2伏和4 伏之间变化。从而，在4^P时间内出现的信号以及i;H口导致零电压的断路的故 障不^f皮误认为零电压输出信号。另外，所选賴4 {錄大电压能够与传感器 模夹10内的才^t转换器^^。虽然在图3中示出的测试信号在2 <沐4伏之间 变化，但4f^i人识到还可以^^]其它的最小和最大电压值。所选择的测试信号 60的频率能够与传感器模块10和任意相关电路的带宽^。
如前所述，该返回的测试信号电压值会与孩狄理器38所发出的测试j言号的 幅度进行H^以确定传感器模夹以W目关电路是否运行正常。由于在方波测试 信号中使用两个电平，所以这种比较可以只在最大值之间进行，只在最小值之 间或者在最大值和最小值之间进行。可逸也，该返回的数字测试信号会与作为 模拟测试信号的函数的阈值进行比较。如果该返回的测试信号小于该阈值，会 产生lf^f言号。该阈值可以被选择为模拟测试信号最大值的函数或者才梨以测试 信号最小值的函数。本发明还预期使用两个阈值，其中一个阔倡是模拟测试信 号最大值的函数且另一个阈值是才梨以测试信号最小值的函数。"1情况下， 如^il回的测试信号的最大值或最小值小于相对应的阈值，^^产生4^信息。 作为另一种变化，返回的测试信号的最小值可以和与阈值最小值有关的值的范 围进行tb^，如^il回的测试信号的最小M出了容许的范围，会产生4^f言 号。从而，除了如^il回的测试信号的最小值太小而产生4t^^言号"卜，如果 返回的测试信号的最小值太大，也会产生m^言号。类A她，返回的测试信号 的最大值可以和与阈值最大值有关的值的范围进行H^，如^il回的测试信号 的最大舰出了容许的范围，会产生4t^j言号。
，^^测试的操怍由存储在孩狄理器38中的算法a制。该算法的， 将参考图4所示的^f呈图进^i兌明。该算，减过块70 i^v并JLii行到在其中微 处理器38产生才對以测试信号的功育缺72。该测试信号由传感器才狭10接收并 通过该^^进行处理而在功能块74中被转腦数^f言号。然后，该处理过的数字测试信号在功能块76中与传感器输出信号串^iE^fit过串行总线56 ,嫂 送回孩狄理器38。然后该算法^Ei到功肯块78。
在功能块78中，该返回的数字测试信号与原始的模拟测试信号进行比较。 如前所述，该tb^可直接在两个信号间产生或者在该返回的数字信号和作为模 拟测试信号的函数的阈值之间产生。另夕卜，该返回的数字信号可以与两个阈值 进行t匕较，该两个阈值对应于模拟测试信号的最大值和最小值。同样，t汲准 则可以是精确的匹酉e^者在预定的范围之内，例如大于或等于才莫拟测试信号的 幅度的80%。该预先确定的测试范围可以包括在阈值的计算中。可逸地，在一 个或两个阈值附近的容许的范围可以用作tbi&准则。然后该算法^ftii到判定块 80。
在判定块80中，确定t嫩准则是否在功能块78中被满足。如果该t嫩准 则完全满足，则该算法逸t^到判定块82。如果，在判定块80中，该》b^准则没 有完全满足，该算法#^多至产生#^|言号的功能块84。在功f缺84中JLi的操 作包括产生实际的^^言息和/或i5^4^^朽己(未示出)。然后该算法继续到判 定块82。
在判定块82中，确定是否应该继续该算法。在判定块82中所使用的准则 ^^负于操怍的状态，例如，连续的测试、周期性的测试或单次测试。另夕卜，该 准则可包括车辆的引擎是否jt^it行，车辆的点火器是否位于接通位置或者车 辆是否扭动中。如絲判定块82中确定测鄉继续，则该算法返回至功負&块 72并重复测试。如絲判定块82中确定测试不继续，则该算法将^f多至结械 86并退出。
虽然已经关于包括三个加it^计的运动传感器组件对本发明进行了如上描 #例示，但^i人识到本发明也可以用包括一个或多个角速转感器的运动 传感器組件来实施。另外，发明人能够预期本发明还可以用包紛口i^lif^角 速辨感器的运动传感器组件来实施。
根悟专利法规的规定，4^发明的他逸实施例中已经解释并例示了本发明 的工作原理和方式。但是，应当理解的是，在不背离本发明实质和范围的情况 下，可以iMJ,定的解^i兌明"卜的方式来实施本发明。
权利要求
1、一种用于测试运动传感器的运行的系统，包括运动传感器；具有模拟信号输入端口和串行数字信号输出端口的模数转换器，所述模数转换器连接到所述运动传感器并可操作地产生数字运动传感器输出信号；以及连接到所述模数转换器的微处理器，该系统的特征在于所述模数转换器还包括辅助信号输入端口；并且所述微处理器可操作地将模拟测试信号施加到所述模数转换器辅助信号输入端口；所述模数转换器可操作地处理所述模拟测试信号，将得到的数字测试信号与所述数字运动传感器输出信号串行组合并将组合的信号发送回所述微处理器，所述微处理器进一步可操作地将所述数字测试信号与作为所述模拟测试信号的函数的阈值进行比较并且当所述数字测试信号小于或大于所述阈值时，产生错误信息。
2、 才財居权利要求l所迷系统，其中所i^梨以测试信号为方波。
3、 ## '漆求2所述系统，其中所^波具有大于>^斤述孩狄理器获得 的正常的管脚低电压值的最小电压值，和小于^^斤述孩級理器获得的正常的管 脚高电压值的最大电压值。
4、 ##权利要求3所述系统，其中所^波的频率与运动传感器的带宽兼容。
5、 才N^U'J要求4所述系统，其中所ii^动传感器包括至少一个加i4^计。
6、 才^t^f'虔求5所述系统，其中所ii^动传感器包括多个加ilA计并且 所述才^t转换别夸来自每个加il^计的输出与所述数字测试信号串行组M将 組合的信号发顿所述概理器。
7、 #^ '漆求4所述系统，其中所i^动传感器包括至少一个角速^ 感器。
8、 根据权矛漆求7所述系统，其中所^动传感器包括多个角速^#感器 并JL^斤述才^i:转换别夺来自每个角速#感器的输出与所述数字测试信号串行 组絲将组合的信号发顿所述機理器。
9、 才^t拟'J^求6所述系统，其中所述孩敬理器被包含在车辆电子制动系统中。
10、 才^t权利要求9所述系统，其中所述车辆电子制动系统具有车械惑定 '^^制的功能。
11、 一种用于测g动传感器模夹的方法，包括下列步骤(a )提供包括具有才勤以信号输入端口和串行数字信号输出端口的才^:转换 器的运动传感器才狭，所i^^:转换器具有辅助信号输入端口并且可，地产 生数字运动传感器输出信号，还提供连接到才^:转换器的孩^t理器，该方法的 4t;^于下列步骤(b) 将才勤以测试信号 。到包含扭动传感器才鋏中的才^t转换器的辅助 信号输入端口；(c) 通败动传感器才^h船斤繊以测试信号；(d) 将处理过的才對以测试信号转^^数字测试信号；(e) 将所述数字测试信号传鈔J所述做理器；(f) 将所述数字测试信号与作为所述模拟测试信号的函数的阈值进行比 较；并且(g) 当确定所述数字测试信号小于或大于所述阈值时，产生4WJ言息。
12、 才^^U'j要求11所述测试的方法，其中步骤(d)包括将所述数字测 试信号与来自运动传感器的数字信号组合为串行数^^言号并且步骤(e)包括将 组合的串行数^f言号传i^愤狄理器。
13、 才緣权利要求12所述测试的方法，其中在步骤(b)中被^口到运动 传感器才^的辅助输入管脚的才勤以测试信号A^波。
14、 才N^M'漆求13所述测试的方法，其中在步骤(a)中提供的运动传 感器才缺包括多个加ii;l计，并JLii一步，其中所i^^L转换器在步骤(d)中 可辦W寻来自每个加i4^计的数字输出信号转换为数字加i!A计信号并且将 得到的数字力口^1计信号与数字测试信号以串行信号形i^且合，所述才^:转换 器在步骤(e)中还可^f^Mf组合的信号传iiUiJ所述孩^J:理器。
15、 才^t斥iU'J要求13所述测试的方法，其中在步骤(a)中提供的运动传 感器才缺包括多个角速轉感器，并J^一步，其中所述才^t转换器在步骤(d) 中可^t^l夸来自每个角速轉感器的数字输出信号转妙数字加iM^十信号 并且将得到的数字加i^l计信号与数字测试信号以串行信号形式组合，所ii^莫 数转换器在步骤(e)中还可辦劇钐且合的信号传￡^"孩汰理器。
全文摘要
本发明公开了一种用于运动传感器的故障安全测试。其中，微处理器将模拟测试信号施加到运动传感器模块的辅助信号输入端口。该运动传感器模块对测试信号进行处理并以数字形式将该信号返回到微处理器。该微处理器将返回的数字测试信号与原始的模拟测试信号进行比较以确定运动传感器模块的内部电路是否运行正常。
文档编号G01P21/00GK101526552SQ200910126790
公开日2009年9月9日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月8日
发明者M·巴巴拉 申请人:凯尔西-海耶斯公司