基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台及试验方法与流程

本发明属于汽车电子制动系统硬件在环测试技术领域，具体地说，本发明涉及基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台及试验方法。

背景技术：

随着经济的发展与交通的需要，商用车的市场占有率逐渐上升，但是由于商用车载人载货量较大，商用车的行车安全性显得尤为重要。为了提高商用车的安全性，国外整车厂商如WABCO公司、BOSCH公司、Knorr公司提出了商用车电子制动系统(Electronically Braking System)的概念，商用车电子制动系统从第一代的ABS控制逐渐发展为目前的包含ABS控制、ASR控制、ESP控制等控制功能的复杂控制系统，其大大提高了商用车的行车安全性。由于我国对于商用车电子制动系统仍处于起步阶段，商用车电子制动系统核心技术仍然掌握在国外整车厂商手中，商用车电子制动系统的精确快速研发对于我国十分重要。

硬件在环试验台在商用车电子制动系统的研发中具有很重要的作用，其在测试过程中不需要进行实车道路试验，并且能够实时快速地对商用车电子制动系统控制策略进行验证与评价，其可以大大节约研发成本且缩短产品开发周期，满足商用车电子制动系统的精确快速研发的需要。但目前国内针对于商用车电子制动系统研发与验证的硬件在环试验台资料较少，无法满足对商用车电子制动系统快速开发与硬件在环测试的需求；并且主流上的硬件在环试验台通常采用国外Dspace公司、NI公司等公司生产的控制器平台，其硬件成本与软件成本较高，加大了科研成本。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台及试验方法，以满足商用车电子制动系统快速开发的要求，且降低硬件在环测试的成本。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台，由气源组件A、气压试验台组件B、控制器和主机31组成，所述控制器为TTC580控制器30；

所述气压试验台组件B由油门踏板8、转向盘10、由前桥单通道模块16控制的前桥制动控制气路、由后桥双通道模块17控制的前桥制动控制气路，以及分别与前桥单通道模块16和后桥双通道模块17气路控制连接的制动踏板总成11组成；

所述TTC580控制器30通过PWM输出通道分别与前桥单通道模块16、前桥的两个ABS电磁阀以及后桥双通道模块17信号连接；

所述TTC580控制器30通过模拟量采集通道端口分别与四个制动气室对应的四个压力传感器以及油门踏板位移传感器7信号连接；

所述TTC580控制器30通过数字量采集通道端口分别与制动踏板总成11内集成的制动踏板开度位移传感器和方向盘转角传感器9信号连接；

所述主机31与TTC580控制器30之间通过以太网相连，实现数据传输。

所述气源组件A由空气压缩机1和干燥器2组成，所述空气压缩机1的出气口与干燥器2的进气口通过气压管路相连，干燥器2的出气口向气压试验台组件B输出干燥的压缩空气。

在所述气压试验台组件B中，四回路保护阀3的进气口与气源组件A连接，四回路保护阀3的一个出气口与第二储气筒4的进气口相连，另一个出气口与第一储气筒5的进气口相连；

第一储气筒5的出气口通过第一三通6分别与前桥单通道模块进气口161和制动踏板总成第一进气口111相连，制动踏板总成第一出气口113与前桥单通道模块控制口163相连，前桥单通道模块的两个出气口分别通过ABS电磁阀连接前桥两侧制动气室，前桥两侧制动气室的进气口处分别安装压力传感器；

第二储气筒4的出气口通过第二三通12分别与制动踏板总成第二进气口112和第三三通13连接，第三三通13的另外两端分别与后桥双通道模块的两个进气口相连，制动踏板总成第二出气口114与后桥双通道模块控制口174相连，后桥双通道模块的两个出气口分别连接后桥两侧制动气室，后桥两侧制动气室的进气口处分别安装压力传感器。

所述主机31内部安装有用于建立商用车整车模型与商用车电子制动系统控制策略的软件。

所述商用车电子制动系统控制策略为ABS控制策略、ESC控制策略或ASR控制策略。

基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台的试验方法，所述试验方法具体如下：

首先，将主机31内建立的商用车整车模型及待试验的商用车电子制动系统控制策略下载到TTC580控制器30中；

然后，然后试验人员操纵方向盘10、油门踏板8以及制动踏板总成11进行驾驶员输入；TTC580控制器30通过数字量采集通道与模拟量采集通道采集方向盘转角传感器9采集到的方向盘转角信号、油门踏板位移传感器7采集到的油门开度信号、制动踏板总成11采集到的制动踏板开度号和制动踏板开关信号，并将其传输给TTC580控制器30内部运行的整车模型，确保整车模型的正常运行；TTC580控制器30内的商用车电子制动控制策略以整车模型传输来的控制策略所需识别的参数和通过数字量采集通道与模拟量采集通道采集到的驾驶员输入信号，以及汽车四个车轮各自对应的压力传感器采集到的的实时压力信号为基础，通过商用车电子制动控制策略分析计算出此时前后车轮需要控制达到的目标压力值，并将此目标压力值通过TTC580控制器30的PWM输出通道转化为PWM驱动信号，输出给前桥单通道模块16、后桥双通道模块17以及汽车前桥两侧的ABS电磁阀，对汽车前后轮进行合理压力调节，以达到闭环控制目的；

最后，试验人员可以通过主机31查看试验台的实时参数曲线，从而对控制策略进行评价。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台采用TTControl公司生产的TTC580控制器对商用车电子制动系统控制策略进行硬件在环测试与研发，硬件在环试验台结构简单，成本较低，且仿真精度较高，实时性较好。

2.本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台可以用于商用车电子制动系统内的ABS控制、ASR控制和ESP控制等控制策略的开发与验证，其适用范围较广。

3.本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台操作方便，进行试验所需人员较少，能够大大缩短商用车电子制动系统的开发周期，节约研发成本。

4.本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台中气压试验台前后桥阀组基于目前市场最新的第三代电子制动系统，能够实现对第三代电子制动系统的控制策略硬件在环开发与测试，弥补了国内针对于第三代电子制动系统试验台的空白。

5.本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台中数据采集以及阀组驱动均采用TTC580控制器自身端口，连接线束较少，结构简单，集成度高，可以大大减少试验台自身成本。

附图说明

图1为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台的组成结构示意图；

图2为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台的信号传递流程图；

图3为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台及试验方法的设计原理逻辑图；

图4为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台中，前桥单通道模块的气路接口示意图；

图5为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台中，后桥双通道模块的气路接口示意图；

图6为本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台中，制动踏板总成的气路接口示意图；

图中：

A.气源组件， B.气压试验台组件；

1.空气压缩机， 2.干燥器， 3.四回路保护阀， 4.第二储气筒，

5.第一储气筒， 6.第一三通， 7.油门踏板位移传感器， 8.油门踏板，

9.方向盘转角传感器， 10.方向盘， 11.制动踏板总成， 12.第二三通，

13.第三三通， 14.第一ABS电磁阀， 15.第二ABS电磁阀， 16.前桥单通道模块，

17.后桥双通道模块， 18.右前轮制动器， 19.右前制动气室， 20.第一压力传感器，

21.左前轮制动器， 22.左前制动气室， 23.第二压力传感器， 24.右后轮制动器，

25.右后制动气室， 26.第三压力传感器， 27.左后轮制动器， 28.左后制动气室，

29.第四压力传感器， 30.TTC580控制器， 31.主机；

111.制动踏板总成第一进气口， 112.制动踏板总成第二进气口，

113.制动踏板总成第一出气口， 114.制动踏板总成第二出气口，

161.前桥单通道模块进气口， 162.前桥单通道模块第一出气口，

163.前桥单通道模块控制口， 164.前桥单通道模块第二出气口，

171.后桥双通道模块第一出气口， 172.后桥双通道模块第一进气口，

173.后桥双通道模块第二出气口， 174.后桥双通道模块控制口，

175.后桥双通道模块第三出气口， 176.后桥双通道模块第二进气口，

177.后桥双通道模块第四出气口。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1所示，本发明提供了基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台，所述试验台由气源组件A、气压试验台组件B、TTC580控制器30和主机31组成。

所述气源组件A由空气压缩机1和干燥器2组成。其中，所述空气压缩机1选用活塞式空气压缩机，其能够稳定对外输出1Mpa压缩空气；所述空气压缩机1的出气口与干燥器2的进气口通过气压管路相连，干燥器2的出气口向外输出干燥的压缩空气。

所述气压试验台组件B包括四回路保护阀3、第二储气筒4、第一储气筒5、第一三通6、油门踏板位移传感器7、油门踏板8、方向盘转角传感器9、方向盘10、制动踏板总成11、第二三通12、第三三通13、第一ABS电磁阀14、第二ABS电磁阀15、前桥单通道模块16、后桥双通道模块17、右前轮制动器18、右前制动气室19、第一压力传感器20、左前轮制动器21、左前制动气室22、第二压力传感器23、右后轮制动器24、右后制动气室25、第三压力传感器26、左后轮制动器27、左后制动气室28和第四压力传感器29。

所述油门踏板8内部装有油门踏板位移传感器7，油门踏板位移传感器7的作用是实时监测油门踏板8的踏板位移，并对外输出油门开度位移信号；踏板位移传感器7对外输出的油门开度位移信号为模拟信号。

所述转向盘10的下部装有方向盘转角传感器9，方向盘转角传感器9的作用是实时监测方向盘10的转角，并对外输出方向盘转角信号；方向盘转角传感器9对外输出的方向盘转角信号为数字PWM信号。

所述第一三通6设有左端、右端和下端三个接口；所述第二三通12设有左端、右端和上端三个接口；所述第三三通13设有上端、下端和左端三个接口。

所述制动踏板总成11选用WABCO公司生产的第三代EBS系统中的制动踏板总成，所述制动踏板总成11的内部集成有制动踏板开关和制动踏板开度位移传感器，其可以分别对外输出制动踏板开关信号和制动踏板开度PWM信号。如图6所示，所述制动踏板总成11具有两个进气口分别是制动踏板总成第一进气口111和制动踏板总成第二进气口112，制动踏板总成11具有两个出气口分别是制动踏板总成第一出气口113和制动踏板总成第二出气口114。

所述前桥单通道模块16选用WABCO公司生产的第三代EBS系统中4801067000型号的前桥单通道模块。如图4所示，所述前桥单通道模块16具有一个进气口为前桥单通道模块进气口161；前桥单通道模块16具有两个出气口，分别为前桥单通道模块第一出气口162和前桥单通道模块第二出气口164；前桥单通道模块16还具有一个外界压力控制口为前桥单通道模块控制口163。

所述后桥双通道模块17选用WABCO公司生产的第三代EBS系统中4801062000型号的后桥双通道模块。如图5所示，所述后桥双通道模块17具有两个进气口，分别为后桥双通道模块第一进气口172和后桥双通道模块第二进气口176；后桥双通道模块17具有四个出气口，分别为后桥双通道模块第一出气口171、后桥双通道模块第二出气口173、后桥双通道模块第三出气口175和后桥双通道模块第四出气口177；后桥双通道模块17还具有一个外界压力控制口为后桥双通道模块控制口174；其中，后桥双通道模块第二出气口173和后桥双通道模块第三出气口175通过堵头堵死，不对外输出压力。

所述气压试验台组件B中的气路连接关系如下：

所述四回路保护阀3的进气口与干燥器2的出气口通过气压管路相连；四回路保护阀3具有四个出气口，其中两个出气口堵死，另外两个出气口中，一个出气口与第二储气筒4的进气口通过气压管路相连，另一个出气口与第一储气筒5的进气口通过气压管路相连。

所述第一储气筒5的出气口与第一三通6的右端通过气压管路相连，第二储气筒4的出气口与第二三通12的上端与通过气压管路相连。

制动踏板总成第一进气口111与第一三通6的下端通过气压管路相连，制动踏板总成第二进气口112与第二三通12的左端通过气压管路相连，制动踏板总成第一出气口113与前桥单通道模块16的前桥单通道模块控制口163通过气压管路相连，制动踏板总成第二出气口114与后桥双通道模块17的后桥双通道模块控制口174通过气压管路相连。

所述前桥单通道模块进气口161与第一三通6的左端通过气压管路相连，前桥单通道模块第一出气口162与第一ABS电磁阀14的进气口通过气压管路相连，前桥单通道模块第二出气口164与第二ABS电磁阀15的进气口通过气压管路相连。

所述第一ABS电磁阀14的出气口与右前制动气室19的进气口通过气压管路相连，所述右前制动气室19与右前轮制动器18通过螺栓相连，使右前制动气室19内的压缩空气能够对右前轮制动器18进行建压；所述右前轮制动器18为商用车盘式制动器，在右前轮制动器18内的制动钳之间夹有钢板，该钢板的作用是保证右前轮制动器18在建压后克服与钢板间的间隙后可以实现建压；所述第一压力传感器20位于右前制动气室19的进气口处，其可以实时监测右前制动气室19内的气体压力。

所述第二ABS电磁阀15的出气口与左前制动气室22的进气口通过气压管路相连，所述左前制动气室22与左前轮制动器21通过螺栓相连，使左前制动气室22内的压缩空气能够对左前轮制动器21进行建压；左前轮制动器21为商用车盘式制动器，在左前轮制动器21内的制动钳之间夹有钢板，该钢板的作用是保证左前轮制动器21在建压后克服与钢板间的间隙后可以实现建压；所述第二压力传感器23位于左前制动气室22的进气口处，其可以实时监测左前制动气室22内的气体压力。

所述第三三通13的左端与第二三通12的右端通过气压管路相连；第三三通13的上端与所述后桥双通道模块第一进气口172通过气压管路相连，第三三通13的下端与后桥双通道模块第二进气口176通过气压管路相连；

所述后桥双通道模块第一出气口171与右后制动气室25的进气口通过气压管路相连，所述右后制动气室25与右后轮制动器24通过螺栓相连，使右后制动气室25内的压缩空气能够对右后轮制动器24进行建压；右后轮制动器24为商用车盘式制动器，在右后轮制动器24内的制动钳之间夹有钢板，该钢板的作用是保证右后轮制动器24在建压后克服与钢板间的间隙后可以实现建压；所述第三压力传感器26位于右后制动气室25的进气口处，其可以实时监测右后制动气室25内的气体压力。

后桥双通道模块第四出气口177与左后制动气室28的进气口通过气压管路相连，所述左后制动气室28与左后轮制动器27通过螺栓相连，使左后制动气室28内的压缩空气能够对左后轮制动器27进行建压；左后轮制动器27为商用车盘式制动器，在左后轮制动器27内的制动钳之间夹有钢板，该钢板的作用是保证左后轮制动器27在建压后克服与钢板间的间隙后可以实现建压；所述第四压力传感器29位于左后制动气室28的进气口处，其可以实时监测左后制动气室28内的气体压力。

所述TTC580控制器30选用TTControl公司生产的TTC580型号控制器，该控制器是一款基于现代的32位微控制器，其具有36路PWM输出通道，输出频率为0.1Hz-10kHx；并且具有96路可灵活配置的输入输出通道以及用于快速软件下载的以太网接口。所述TTC580控制器30通过软件将其中96路可灵活配置的输入输出通道的前5个通道配置为五个模拟量采集通道；TTC580控制器30通过软件将96路可灵活配置的输入输出通道中的第6个通道和第7个通道配置为两个数字量采集通道。

所述TTC580控制器30中的第一路PWM输出通道与第二路PWM输出通道分别与前桥单通道模块16内部的增压阀驱动端和减压阀驱动端通过电线相连；TC580控制器30中的第三路PWM输出通道与第四路PWM输出通道分别与第一ABS电磁阀14内部的增压阀驱动端和减压阀驱动端通过电线相连；TC580控制器30中的第五路PWM输出通道与第六路PWM输出通道分别与第二ABS电磁阀15内部的增压阀驱动端和减压阀驱动端通过电线相连；TC580控制器30中的第七路PWM输出通道与第八路PWM输出通道分别与后桥单通道模块17左侧内部的增压阀驱动端和减压阀驱动端通过电线相连；TC580控制器30中的第九路PWM输出通道与第十路PWM输出通道分别与后桥单通道模块17右侧内部的增压阀驱动端和减压阀驱动端通过电线相连。电线连接如图1中虚线所示。

所述TTC580控制器30中第一个模拟量采集通道端口与第一气压传感器20的信号输出端通过电线连接；TTC580控制器30中第二个模拟量采集通道端口与第二气压传感器23的信号输出端通过电线连接；TTC580控制器30中第三个模拟量采集通道端口与第三气压传感器26的信号输出端通过电线连接；TTC580控制器30中第四个模拟量采集通道端口与第四气压传感器29的信号输出端通过电线连接；TTC580控制器30中第五个模拟量采集通道端口与油门踏板位移传感器7的信号输出端通过电线连接。所述TTC580控制器30中第一个数字量采集通道端口与制动踏板总成11的PWM信号输出端通过电线相连；TTC580控制器30中第二个数字量采集通道端口与方向盘转角传感器9的PWM信号输出端通过电线相连。电线连接如图1中虚线所示。

所述主机31为通用的个人计算机，其内部安装有CodeSys软件，CodeSys软件的作用是在该软件内建立商用车7DOF整车模型与商用车电子制动系统控制策略，方便将7DOF整车模型与商用车电子制动系统控制策略代码下载进TTC580控制器30；

所述商用车电子制动系统控制策略为ABS控制策略、ESC控制策略或ASR控制策略等商用车电子制动系统控制策略。

所述主机31与TTC580控制器30之间通过以太网网线相连，实现数据传输与代码下载。

根据上述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台的组成结构，本发明还提供了基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验方法，如图2所示，试验过程具体如下：

首先，根据前述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台的具体组成结构，将试验台内气压管路连接、电线连接和以太网连接结构连接完成；通过主机31内的CodeSys软件将待试验的商用车电子制动系统控制策略与商用车7DOF整车模型代码下载到TTC580控制器30中；

然后，然后试验人员操纵方向盘10、油门踏板8以及制动踏板总成11进行驾驶员输入；方向盘转角传感器9采集到方向盘10的转角，并对外输出方向盘转角PWM信号；油门踏板位移传感器7采集到油门踏板8的位移，并对外输出油门开度信号；制动踏板总成11内部内置的制动踏板开度位移传感器和制动踏板开关会对外输出制动踏板开度PWM信号以及制动踏板开关信号；TTC580控制器30通过自身软件配置好的数字量采集通道与模拟量采集通道采集到上述方向盘转角PWM信号、油门开度信号、制动踏板开度PWM信号以及制动踏板开关信号后，将上述信号提供给TTC580控制器30内部运行的7DOF整车模型，确保整车模型的正常运行；TTC580控制器30内的商用车电子制动控制策略以7DOF整车模型传输来的控制策略所需识别的参数和自身软件配置好的数字量采集通道与模拟量采集通道所采集到的驾驶员输入信号以及汽车四个车轮各自对应的压力传感器采集到的的实时压力信号为基础，分析计算出此时前后车轮需要控制达到的目标压力值，并将此目标压力值通过TTC580控制器30自身的PWM输出通道转化为一定占空比的PWM驱动信号，输出给前桥单通道模块16、后桥双通道模块17以及汽车前轴两车轮对应的两个ABS电磁阀，使前桥单通道模块16、后桥双通道模块17和电磁阀产生动作，对汽车前后轮进行合理压力调节，以达到闭环控制目的；

最后，试验人员可以通过主机31实时查看试验台的实时参数曲线，从而对控制策略进行及时评价，最终完成电子制动系统硬件在环试验。

如图3所示，本发明所述基于TTC580控制器的商用车电子制动系统硬件在环试验台及试验方法的设计原理如下：

由实验人员操纵方向盘10、油门踏板8和制动踏板总成11输入方向盘转角、油门开度、制动踏板开度等驾驶员输入信号，同时对路面信息进行输入，通过TTC580控制器30软件配置好的数字量采集通道与模拟量采集通道对驾驶员输入信号进行采集，TTC580控制器30内部下载有商用车7DOF整车模型，该模型完成对整车的模拟，从而获得商用车电子制动系统控制策略所需的轮速w、车速v等控制策略所需识别的车辆参数，控制策略经过计算后得到商用车前轮所需要施加的目标压力Pdf，并通过TTC580控制器30自身的PWM输出通道将其转化为驱动信号，驱动前桥内的前桥单通道模块16与两个ABS电磁阀，使汽车前轮产生制动力矩Mbf，将其反馈至7DOF整车模型，实现对整车前轮的控制；控制策略经过计算后得到商用车后轮所需要施加的目标压力Pdr，并通过TTC580控制器30自身的PWM输出通道将其转化为驱动信号，驱动后桥内的后桥双通道模块17，使汽车后轮产生制动力矩Mbr，将其反馈至整车模型，实现对整车后轮的控制。以此来完成对商用车电子制动系统的硬件在环试验过程。