[發明專利]一種汽車電動助力轉向系統故障模擬裝置

有效

• 申請號: 201210141032.4
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102662394A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 季學武;朱盡崎;劉亞輝;姜殿鑫;呂榮華
• 申請（專利權）人: 清華大學;武漢捷隆汽車電動轉向系統有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種車輛故障模擬裝置，特別是關于一種汽車電動助力轉向系統故障模擬裝置。

背景技術

對于傳統的液壓助力轉向系統而言，汽車電動助力轉向系統（EPS）依靠電機提供助力，具有助力特性可變、節省能源和結構簡單等優點，在中小型汽車領域正逐漸取代傳統的液壓助力轉向系統。EPS主要由控制器、轉矩傳感器、電機、減速器、機械轉向系統等構成。作為汽車轉向的控制裝置，汽車電動助力轉向系統的控制器（EPS控制器）除了控制電機提供轉向助力的功能外，還比須同時具備故障診斷功能，以便在系統發生異常時，能夠做出正確的響應，確保行車安全?，F在一般通過在實車試驗中人為制造故障來驗證EPS控制器的故障診斷功能。這種研發方式不但需要人力、物力的投入，而且有些危險故障因其難度較大很難實現實車模擬。因此有必要開發一種能夠方便地產生故障信號的模擬裝置，借助該模擬裝置，驗證EPS控制器對各種故障信號的響應，以檢查控制器的故障診斷功能。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠在仿真環境下，模擬EPS可能遇到的各種故障，進而檢驗EPS控制器的故障診斷功能的汽車電動助力轉向系統故障模擬裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種汽車電動助力轉向系統故障模擬裝置，包括人機界面模塊、故障信號生成模塊和故障信號輸出模塊，其特征在于：人機界面模塊包括矩陣鍵盤和顯示設備；故障信號生成模塊包括內置有故障信號模擬軟件的單片機；故障信號輸出模塊包括轉矩故障信號輸出電路、車速和發動機轉速故障信號輸出電路、電機故障輸出電路、控制器異常電壓輸出電路和EUC接口電路；矩陣鍵盤和顯示設備連接單片機；單片機的輸出端連接轉矩故障信號輸出電路和車速和發動機轉速故障信號輸出電路的輸入端，將故障信號模擬軟件生成的故障信號輸出給轉矩故障信號輸出電路和車速和發動機轉速故障信號輸出電路；轉矩故障信號輸出電路、車速和發動機轉速故障信號輸出電路、電機故障輸出電路和控制器異常電壓輸出電路的輸出端通過EUC接口電路連接一汽車電動助力轉向系統的控制器。

上述轉矩故障信號輸出電路包括數模轉換器和運算放大器，將單片機輸出的數字主、副扭矩故障信號轉換成相應的模擬信號，放大后輸出。

上述車速和發動機轉速故障信號輸出電路包括兩晶體三極管，兩晶體三極管分別放大單片機輸出的兩路方波信號功率，使其與實車產生的車速信號和發動機轉速信號相同后輸出。

上述電機故障輸出電路通過在汽車電動助力轉向系統的電機高端接口接入兩繼電器，在電機低端接口接入兩繼電器，以及在電機與EPS控制器的電機高、低端接口之間的回路上串聯接入一繼電器構成。

上述控制器異常電壓輸出電路包括電位器和運算放大器，通過用戶調節電位器輸出指定的異常電壓信號。

上述控制器異常電壓輸出電路的輸出端在通過EUC接口電路連接汽車電動助力轉向系統控制器的模數采集端口的同時，還連接單片機。

本發明由于采取上述技術方案，具有以下優點：1、本發明由于采用內置故障模擬軟件程序的單片機，根據用戶輸入的指令產生多種故障信號，模擬EPS系統可能遇到的故障，因此可以在仿真環境下，方便地進行EPS控制器故障診斷程序的開發和故障響應測試，從而能夠降低開發成本，高效地評估EPS在遇到故障時的可靠性和安全性。2、本發明由于采用低耦合的模塊化設計，可以根據需要再在故障信號輸出模塊中添設新的電路，配以相應的單片機程序模擬新的故障，因此具有較強的拓展能力。本發明可以廣泛用于汽車電動助力轉向系統的測試和研發。

附圖說明

圖1是本發明的組成示意圖

圖2是本發明的矩陣鍵盤電路示意圖

圖3是本發明的轉矩故障信號輸出電路示意圖

圖4是本發明的車速和發動機轉速故障信號輸出電路的晶體三級管示意圖

圖5為本發明的電機故障輸出電路示意圖

圖6為本發明的控制器異常電壓輸出電路示意圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明包括一人機界面模塊、一故障信號生成模塊和一故障信號輸出模塊。人機界面模塊包括矩陣鍵盤和顯示設備，故障信號生成模塊包括一內置有故障信號模擬軟件的單片機，故障信號輸出模塊包括一轉矩故障信號輸出電路、一車速和發動機轉速故障信號輸出電路、一電機故障輸出電路、一控制器異常電壓輸出電路和一EUC(Electronic?Control?Unit電子控制單元)接口電路。