专利名称：汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制多路ABS的控制系统，尤其是涉及汽车真空助力器疲劳试验 中防抱死刹车系统的电子通信控制系统，应用于汽车制动系统零部件试验的检测和控制。
背景技术：
ABS (Anti-lock Braking System)的全称是防抱死刹车系统，它是一种具有防滑、 防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS通过电子机械的控制，以非常快的速度精密地控制 制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向 能力，使车辆在紧急制动时也能避开障碍。目前绝大多数汽车已将ABS列为标准配备。汽车制动系统直接影响行车安全，因此制动系统的各类试验和检测工作显得尤为 重要，真空助力器则其中必不可少的一环。由于其在制动系统中的关键作用，试验数据真实 可靠的重要性不言而喻。为真实反映实际使用情况，真空助力器的疲劳试验中应当涉及ABS 的联动试验，但因为ABS的精密性和工作方式的特殊性，目前在该类试验中，通常只能采用 波形发生器来模拟紧急制动时车轮的速度信号以触发ABS工作。然而，采用模拟信号的方 法产生的轮速信号单一，不利于对真空助力器作完整、全面的测试；而且由于不能直接控制 ABS的启动和停止，所以ABS的运行过程不可干预，两者相互独立，同步性差。上述缺点使得 该方法无法满足真空助力器疲劳试验的需求。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明设计了一种用于汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹 车系统的控制多路ABS的电子通信控制系统，利用主机通过与ABS的电子控制单元(ECU) 进行通信，来控制ABS的启动、停止及各种工作状态，并能实现对8路ABS进行独立的控制 或者进行并行控制，是汽车真空助力器试验系统实现多轴试验所必需的关键技术。根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统， 包括主机、数字I/O卡、RS232-K-LINE信号转换电路和通道切换电路，主机还包括第一串行 通信接口和第二串行通信接口，其中，主机通过所述第二串行通信接口接受外部命令输入， 获取防抱死刹车系统的工作参数并进行同步调节；主机还通过所述数字I/O卡控制所述通 道切换电路选择通信通道，选定多路ABS中的一路ABS作为控制对象；主机从所述第一串行 通信接口输出控制ABS动作的命令信号，然后该命令信号经过RS232-K-LINE信号转换电路 以及所述通道切换电路，与所选定的ABS的电子控制单元进行通信报文的交换，完成ABS系 统的一系列动作控制。根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统 的一个实施方式，所述主机还与一显示屏相连，以实时显示当前选定的ABS的工作状态。根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统 的一个实施方式，所述RS232-K-LINE信号转换电路包括芯片MAX232和MC33290。
根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统 的一个实施方式，采用多任务流水线的方式控制所述多路ABS，每个任务单独控制一路指定 的ABS，并对各任务进行优先级的排序，按优先级由高至低循环执行与各路ABS相对应的任
务。 根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统 的一个实施方式，在LabVIEW环境下采用状态机的程序结构编写与各路ABS相对应的任务 程序，利用移位寄存器建立事件控制块，实现各状态间的跳转和任务切换。根据本发明的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统 的一个实施方式，在对一路ABS发送命令的期间，各任务之间的切换被禁止。根据本发明的另一汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制 系统，包括主机、数字I/O卡、RS232-K-LINE信号转换电路和通道切换电路，主机还包括串 行通信接口和人机界面，其中，主机通过人机界面获取防抱死刹车系统的工作参数并进行 同步调节；主机还通过所述数字I/O卡控制所述通道切换电路选择通信通道，选定多路ABS 中的一路ABS作为控制对象；主机从所述串行通信接口输出控制ABS动作的命令信号，然后 该命令信号经过RS232-K-LINE信号转换电路以及所述通道切换电路，与所选定的ABS的电 子控制单元进行通信报文的交换，完成ABS系统的一系列动作控制。根据本发明设计的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制 系统，是应用于真空助力器的疲劳试验中对防抱死刹车系统的在线控制。本发明的有益效果是采用与ABS电子通信的方式实现了 ABS的触发控制，具有实 时性、灵活性、可靠性等优点。ABS制动压力的保持、减小和增大的时间以及其液电磁阀的切 换频率等具体的工作参数可以根据试验要求任意定制。系统采用多任务的调度技术，可以 同时控制8路ABS独立与并行工作，大大提高了试验效率。本发明既能通过人机界面手动 控制运行，又能作为一个子系统接受外部命令运行，从而构建功能全、效率高的汽车真空助 力器试验平台。
图1是根据本发明的防抱死刹车系统的电子通信控制系统的一个具体实施方式
的系统结构原理框图；图2是根据本发明的防抱死刹车系统的电子通信控制系统防抱死刹车系统的一 个具体实施方式
中的多路ABS系统同时工作的时序状态图；图3是根据本发明的防抱死刹车系统的电子通信控制系统防抱死刹车系统的一 个具体实施方式
中的RS232-K-LINE信号转换模块的电路原理图。
具体实施例方式本发明以主机作为中央控制单元，通过专门设计的RS232-K-LINE转换电路，采用 汽车在线诊断协议KWP2000与ABS的电子控制单元(ECU)进行通信，根据相应命令控制ABS 动作以实现汽车真空助力器试验要求有关ABS的增压、保压、减压等各种工作状态。采用数 字I/O卡控制通道切换电路选择8路ABS的通信端口。软件设计中采用多任务并行控制技 术，以流水线方式使各路ABS完全独立运行在不同的工作状态。系统具有完善的人机交互界面，实时显示各路ABS的工作状态并可以设定各类工作参数。整个系统不仅可以单独进 行手动或自动的ABS调试及控制，而且可以以从站方式接收外部控制设备(主站)的命令 进行工作并返回有关数据。因此，本发明以子系统的形式嵌入应用于真空助力器疲劳多轴 试验系统中。为了更好地理解和实施本发明，下面将通过结合上述附图1-3以举例的方式详细 说明本发明。如图1所示，主机(1)(例如采用工控机)通过串口 2(4)接受外部控制命令输 入，获取ABS的工作参数并进行同步调节，保证真空助力器在到达指定负载状态后即刻启 动ABS，并在ABS完成试验动作后撤除负载。工控机(1)通过数字I/O卡(5)控制通道切 换电路(7)选择通信通道，当切换至指定的ABS通道时，工控机(1)上的串口 1(3)经过 RS232-K-LINE信号转换电路(6)将串口 1输出的RS232格式的命令先由MAX232数字芯片 进行电平转换，然后采用K-LINE接口芯片MC33290再将命令信号转换为汽车在线诊断协议 KWP2000格式，与该路ABS的电子控制单元进行通信报文的交换，完成ABS的一系列动作控 制，实现例如汽车真空助力器试验要求有关ABS的增压、保压、减压等工作状态。通信报文 完全按照ISO 14230标准中叙述的KWP2000协议通信格式，采取的是不定长的串行命令，包 括ABS的控制升压和降压的电磁阀的开闭、油泵的运行以及各种状态的读取等指令。系统 将指令封装成固定的命令列表，对应制动压力的增大、保持和减小等操作。当ABS的电子控 制单元收到命令后，会执行动作并返回结果，系统收到返回信息后将各路ABS的当前工作 状态通过显示屏(2)实时显示并更新。在图2所示的一个对多路ABS并行控制的实施方式中，示出了多路ABS系统同时 工作的时序状态图。其中，采用多任务流水线的控制方式，每个任务单独控制一路指定的 ABS，即每个任务对应一路ABS。控制系统中对各路ABS采用多任务调度程序进行控制，多任务调度程序是在 LabVIEW环境下采用状态机的程序结构编写，利用移位寄存器建立事件控制块，实现各状态 间的跳转和任务切换。具体说来，例如，高优先级的任务A(例如对应ABS1)优先获得系统 的控制权并发送命令使ABS1执行动作，当任务A处于空闲状态时，转而执行就绪队列中优 先级较高的任务B (例如对应ABS2)，任务B对EOT通道进行切换并发送命令使ABS2执行 动作，依此类推。在发送命令期间各任务之间的切换被禁止以保证系统与ABS的ECU间通 信的稳定。在低优先级任务C(例如对应ABS3)处于非通信状态时，高优先级任务A再次就 绪，并获得系统的控制权而又开始运行，因而ABS1的下一个动作得以及时执行。系统根据 具体控制要求动态分配了各ABS动作的优先级顺序，有良好的冲突处理机制。由于各任务 之间的切换时间很短，并且每个ECU通道的动作状态均在切换前后都被保存，因此，8路ABS 能够同时独立进行工作。本发明的防抱死刹车系统的电子通信控制系统不仅能作为一个子系统接收外部 命令运行，也可作为一个独立的控制器独立工作。当作为单独的控制器独立工作时，系统无 须通过串口 2(4)接受命令，而是通过人机界面选择手动模式，接收ABS工作参数的手动设 置后自动运行。
权利要求
一种汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统，包括主机、数字I/O卡、RS232-K-LINE信号转换电路和通道切换电路，所述主机还包括第一串行通信接口和第二串行通信接口，其中所述主机通过所述第二串行通信接口接受外部命令输入，获取防抱死刹车系统的工作参数并进行同步调节；所述主机通过所述数字I/O卡控制所述通道切换电路选择通信通道，选定多路ABS中的一路ABS作为控制对象；所述主机从所述第一串行通信接口输出控制ABS动作的命令信号，然后该命令信号经过RS232-K-LINE信号转换电路以及所述通道切换电路，与所选定的ABS的电子控制单元进行通信报文的交换，完成ABS系统的一系列动作控制。
2.根据权利要求1所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控 制系统，其特征在于，所述主机还与一显示屏相连，以实时显示当前选定的ABS的工作状 态。
3.根据权利要求1所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控 制系统，其特征在于所述RS232-K-LINE信号转换电路包括芯片MAX232和MC33290。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹 车系统的电子通信控制系统，其特征在于采用多任务流水线的方式控制所述多路ABS，每 个任务单独控制一路指定的ABS，并对各任务进行优先级的排序，按优先级由高至低循环执 行与各路ABS相对应的任务。
5.根据权利要求4所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控 制系统，其特征在于在LabVIEW环境下采用状态机的程序结构编写与各路ABS相对应的任 务程序，利用移位寄存器建立事件控制块，实现各状态间的跳转和任务切换。
6.根据权利要求4所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控 制系统，其特征在于在对一路ABS发送命令的期间，各任务之间的切换被禁止。
7.一种汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统，包括主机、 数字I/O卡、RS232-K-LINE信号转换电路和通道切换电路，所述主机还包括串行通信接口 和人机界面，其中所述主机通过人机界面获取防抱死刹车系统的工作参数；所述主机通过所述数字I/O卡控制所述通道切换电路选择通信通道，选定多路ABS中 的一路ABS作为控制对象；所述主机从所述串行通信接口输出控制ABS动作的命令信号，然后该命令信号经过 RS232 — K-LINE信号转换电路以及所述通道切换电路，与所选定的ABS的电子控制单元进 行通信报文的交换，完成ABS系统的一系列动作控制。
8.根据权利要求1或7所述的汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信 控制系统，其特征在于，该控制系统应用于真空助力器的疲劳试验中对防抱死刹车系统的 在线控制。
全文摘要
本发明涉及一种汽车真空助力器疲劳试验中防抱死刹车系统的电子通信控制系统，硬件设备包括工控机、串行通信接口、数字I/O卡、显示屏、RS232-K-LINE信号转换电路以及通道切换电路，工控机接受外部命令后，按要求对ABS的工作参数进行设置。在动态分配控制ABS执行的多个任务的优先级后，系统根据任务要求对通道切换电路进行控制，当切换至指定的通道时，通过专门设计的RS232-K-LINE信号转换电路与该路ABS的电子控制单元进行通信报文的收发，然后重新启动下一轮任务调度来完成各个ABS的一系列动作控制。本发明实时性好，适用性强，而且能够自行定制ABS的工作参数，满足汽车真空助力器疲劳试验对防抱死刹车系统控制的各种要求并显著提高了试验效率。
文档编号G05B19/418GK101866174SQ20101019737
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者周正阳, 戴曙光, 穆平安, 金晅宏 申请人:上海理工大学