CN111273639A - 一种汽车电动助力转向***故障模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于EPS故障模拟技术领域，公开了一种汽车电动助力转向***故障模拟装置及方法，其中装置包括：所述信号模拟单元，包括多个正常信号发生模块和故障信号发生模块；所述信号输出单元，至少包括转矩信号输出电路、车速信号输出电路和发动机转速输出电路，且每个输出电路的输入端均通过一组继电器与对应的正常信号发生模块和故障信号发生模块连接；所述信号输出单元还包括整合接口电路，且整合接口电路的输出端连接有一EPS控制器；所述故障码处理单元，与EPS控制器连接，并包括故障码提取模块、故障码分析单元和对比单元；综上，使得本发明能有效模拟EPS***可能遇到的多种故障情况，并以此进行EPS控制器的高效检测。
Description
技术领域
本发明属于EPS故障模拟技术领域，具体涉及一种汽车电动助力转向***故障模拟装置及方法。
背景技术
对于传统的液压助力转向***而言，汽车电动助力转向***(EPS)依靠电机提供助力，具有助力特性可变、节省能源和结构简单等优点。EPS主要由控制器、转矩传感器、电机、减速器和机械转向结构等构成，其工作原理为：当转动方向盘使得转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给EPS控制器，EPS控制器根据车速传感器和转矩传感器的信号决定助力电机的旋转方向和助力电流大小，从而完成实时控制助力转向。
而在实际应用中，EPS控制器除了具有控制电机提供转向助力的功能外，还比须具备故障诊断功能，以便在***发生异常时，能够做出正确的响应，确保行车安全。另外，根据故障发生的位置，EPS控制器中还会生成相应的故障码，以实现故障位置的纪录，以便于后续检修。
由此可知，在EPS***的生产中，对EPS控制器的故障诊断功能的测试是尤为重要的，但在现有技术中，大多是通过正常检测或在实车试验中人为制造故障来进行验证检查，其操作较为麻烦，且成本较大。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种汽车电动助力转向***故障模拟装置及方法，以达到EPS***的故障模拟效果，并基于此实现对EPS控制器的测试。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，包括：控制单元、信号模拟单元、信号输出单元和故障码处理单元；
所述信号模拟单元包括多个正常信号发生模块和故障信号发生模块，且两种信号发生模块内均集成有相应的信号模拟软件，以实现汽车电动助力转向***工作时的正常信号或故障信号的生成；
所述信号输出单元至少包括转矩信号输出电路、车速信号输出电路和发动机转速输出电路，且每个输出电路的输入端均通过一组继电器与对应的正常信号发生模块和故障信号发生模块连接，所述一组继电器的数量为两个，且两个继电器择一闭合，并与控制单元电连；所述信号输出单元还包括整合接口电路，且每个输出电路的输出端均整合接口电路连接，所述整合接口电路的输出端连接有一EPS控制器；
所述故障码处理单元，与EPS控制器连接，并包括故障码提取模块、故障码分析单元和对比单元。
优选的，所述控制单元包括触屏显示模块、自动控制模块和手动控制模块；基于所述触屏显示模块进行控制单元中控制方式的选择并进行控制状态的显示；所述自动控制模块内集成有智能排序程序，对多组继电器进行依次排序和自动启闭；所述手动控制模块包括输入键盘，且输入键盘上设有多个输入键，每个输入键均与一组继电器相对应。
优选的，每个所述输入键包括高电平触脚和低电平触脚，且两种触脚分别与两个继电器相对应。
优选的，还包括环境模拟单元，且EPS控制器置于环境模拟单元内，以实现EPS控制器工作环境的模拟。
优选的，所述环境模拟单元至少包括温度模块。
优选的，所述EPS控制器的一输出接口处连接有继电器，且该输出接口用于与汽车电动助力转向***中的电机连接。
一种汽车电动助力转向***故障模拟方法，包括如下步骤：
S1.基于环境模拟单元对EPS控制器所处的工作环境进行模拟；
S2.基于所述触屏显示模块对控制单元的控制方式进行选择；
S3.基于控制单元调控多组继电器，以此实现对应正常信号发生模块和故障信号发生模块的驱动；
S4.基于启动的正常信号发生模块和故障信号发生模块模拟生成一组汽车电动助力转向***工作时其EPS控制器所需的信号组，且该信号组包括正常信号和故障信号；
S5.EPS控制器基于信号输出单元获取信号组，并生成故障码；
S6.故障码处理单元获取故障码，并进行分析、识别、对比。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明中基于信号模拟单元模拟，能有效产生具有多样性且与EPS控制器相适应的信号组，以保证整体模拟装置能有效驱动EPS控制器进行响应，而该组信号中又包含有正常信号和故障信号，由此有效模拟汽车电动助力转向***在实际情况中可能遇到的故障，进而实现EPS控制器在多种故障情况下的高效检测和评判；而信号组的多样性又是基于继电器的启闭形成驱动的，其结构简单，成本低。
本发明中还基于故障码处理单元对EPS控制器所生成的故障码进行提取、解码和分析，以识别并确定该故障码所对应的故障位置，同时还将所确定的故障位置与信号模拟单元中启用的故障信号发生模块相对比，从而进一步评判EPS控制器的故障诊断性能的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明所提供的故障模拟装置的结构图；
图2为本发明所提供的故障模拟装置中控制单元的结构图；
图3为本发明所提供的故障模拟装置中输入键与继电器的配合示意图；
图4为本发明所提供的故障模拟方法的简化流程图；
图5为本发明所提供的故障模拟方法的详细流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其装置结构图如图1所示，具体包括：
一控制单元。
一环境模拟单元，以实现EPS控制器工作环境的模拟，并至少包括温度模块。
一信号模拟单元，包括多个正常信号发生模块和故障信号发生模块，且两种信号发生模块内均集成有相应的信号模拟软件，以实现汽车电动助力转向***工作时的正常信号或故障信号的生成。
一信号输出单元，至少包括转矩信号输出电路、车速信号输出电路和发动机转速输出电路，对应的信号模拟单元中则至少包括转矩信号、车速信号和发动机转速的正常信号发生模块和故障信号发生模块，在本实施例中，由上述三种信号构成一组信号组，且每个输出电路的输入端均通过一组继电器KA与对应的正常信号发生模块和故障信号发生模块连接，一组继电器KA的数量为两个，且两个继电器KA择一闭合，并与控制单元电连；以转矩信号输出，以此保证整体装置中均有正常的转矩信号或故障的转矩信号输出，进而避免出现信号输出重复的问题，另外，通过多组继电器KA形成不同的启闭，可进一步形成不同的信号组，以满足于整体装置模拟形成不同的故障情况；
信号输出单元还包括整合接口电路，且每个输出电路的输出端均整合接口电路连接，整合接口电路的输出端连接有一EPS控制器，且EPS控制器置于环境模拟单元内，其一输出接口处连接有继电器KV，且该输出接口用于与汽车电动助力转向***中的电机连接；以此，使得EPS控制器在检测到故障信号时，可及时进行继电器KV的切断，并基于此对EPS控制器的故障诊断性能进行初步评判。
一故障码处理单元，与EPS控制器连接，并包括故障码提取模块、故障码分析单元和对比单元；具体，由故障码提取模块从EPS控制器中获取相应的故障码，而后基于故障码分析单元对故障码的解码和分析，以识别并确定该故障码所对应的故障位置，基于对比单元将故障码分析单元所获取的故障位置与信号模拟单元中启用的故障信号发生模块相对比，从而进一步评判EPS控制器的故障诊断性能的可靠性和安全性。
优选的，如图2所示，控制单元包括触屏显示模块、自动控制模块和手动控制模块；
基于触屏显示模块进行控制单元中控制方式的选择并进行控制状态的显示；其目的是为了在整体模拟过程中能有效观察到模拟状态和最终检测结果；
自动控制模块内集成有智能排序程序，对多组继电器进行依次排序和自动启闭，例如依照转矩信号、车速信号和发动机转速的顺序依次进行故障信号或正常信号的切换：第一次为正常转矩信号、故障车速信号和故障发动机转速；第二次为正常转矩信号、正常车速信号和故障发动机转速；
手动控制模块包括输入键盘，且输入键盘上设有多个输入键，每个输入键均与一组继电器相对应。
进一步的，如图3所示，每个输入键包括高电平触脚和低电平触脚，且两种触脚分别与两个继电器相对应。具体，结合图3可知，按压输入键与其中一个继电器相接触，抬起输入键则与另一个继电器相接触，适用于上述提出的两个继电器择一闭合。
实施例二
本实施例提供一种汽车电动助力转向***故障模拟方法，其方法流程图如图4-图5所示，具体包括如下步骤：
S1.基于环境模拟单元对EPS控制器所处的工作环境进行模拟；主要是基于温度模块模拟EPS控制器在常温环境下、在高温环境下和在低温环境下的工作响应，以进一步提升整体模拟装置和方法的仿真性。
S2.基于所述触屏显示模块对控制单元的控制方式进行选择；具体，在启动整体装置时，通过触屏显示模块显示自动控制和手动控制两个触屏选择键，基于操作者手指触控，达到选择效果。
S3.基于控制单元调控多组继电器，以此实现对应正常信号发生模块和故障信号发生模块的驱动；
S4.基于启动的正常信号发生模块和故障信号发生模块模拟生成一组汽车电动助力转向***工作时其EPS控制器所需的信号组，且该信号组包括正常信号和故障信号；
S5.EPS控制器基于信号输出单元获取信号组，并生成故障码；
S6.故障码处理单元获取故障码，并进行分析、识别、对比。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于，包括：控制单元、信号模拟单元、信号输出单元和故障码处理单元；
所述信号模拟单元包括多个正常信号发生模块和故障信号发生模块，且两种信号发生模块内均集成有相应的信号模拟软件，以实现汽车电动助力转向***工作时的正常信号或故障信号的生成；
所述信号输出单元至少包括转矩信号输出电路、车速信号输出电路和发动机转速输出电路，且每个输出电路的输入端均通过一组继电器与对应的正常信号发生模块和故障信号发生模块连接，所述一组继电器的数量为两个，且两个继电器择一闭合，并与控制单元电连；所述信号输出单元还包括整合接口电路，且每个输出电路的输出端均整合接口电路连接，所述整合接口电路的输出端连接有一EPS控制器；
所述故障码处理单元，与EPS控制器连接，并包括故障码提取模块、故障码分析单元和对比单元。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于：所述控制单元包括触屏显示模块、自动控制模块和手动控制模块；基于所述触屏显示模块进行控制单元中控制方式的选择并进行控制状态的显示；所述自动控制模块内集成有智能排序程序，对多组继电器进行依次排序和自动启闭；所述手动控制模块包括输入键盘，且输入键盘上设有多个输入键，每个输入键均与一组继电器相对应。
3.根据权利要求2所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于：每个所述输入键包括高电平触脚和低电平触脚，且两种触脚分别与两个继电器相对应。
4.根据权利要求1所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于：还包括环境模拟单元，且EPS控制器置于环境模拟单元内，以实现EPS控制器工作环境的模拟。
5.根据权利要求4所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于：所述环境模拟单元至少包括温度模块。
6.根据权利要求1中任意一项所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟装置，其特征在于：所述EPS控制器的一输出接口处连接有继电器，且该输出接口用于与汽车电动助力转向***中的电机连接。
7.一种汽车电动助力转向***故障模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于控制单元调控多组继电器，以此实现对应正常信号发生模块和故障信号发生模块的驱动；
模拟生成一组汽车电动助力转向***工作时其EPS控制器所需的信号组，且该信号组包括正常信号和故障信号；
EPS控制器基于信号输出单元获取信号组，并生成故障码；
故障码处理单元获取故障码，并进行分析、识别、对比。
8.根据权利要求7所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟方法，其特征在于：在调控多组继电器之前，还包括基于所述触屏显示模块对控制单元的控制方式进行选择的步骤。
9.根据权利要求8所述的一种汽车电动助力转向***故障模拟方法，其特征在于：在选择控制方式之前，还包括基于环境模拟单元对EPS控制器所处的工作环境进行模拟的步骤。
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