一种汽车电动助力转向系统故障模拟装置，它包括人机界面模块、故障信号生成模块和故障信号输出模块。其中，人机界面模块包括矩阵键盘和显示设备，故障信号生成模块包括内置有故障信号模拟软件的单片机，故障信号输出模块包括转矩故障信号输出电路、车速和发动机转速故障信号输出电路、电机故障输出电路、控制器异常电压输出电路，分别放大单片机通过软件生成的故障信号，或完成继电器触点开合动作，以模拟汽车电动助力转向系统EPS可能遇到的各种故障，并将相应的结果通过一EUC接口电路输出给EPS控制器。本发明专利技术可以用于仿真模拟EPS可能遇到的各种故障，进行EPS控制器故障诊断程序的开发和故障响应测试，评估EPS在遇到故障时的可靠性和安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种车辆故障模拟装置，特别是关于ー种汽车电动助力转向系统故障模拟装置。
技术介绍
对于传统的液压助力转向系统而言，汽车电动助力转向系统(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，在中小型汽车领域正逐渐取代传统的液压助力转向系统。EPS主要由控制器、转矩传感器、电机、減速器、机械转向系统等构成。作为汽车转向的控制装置，汽车电动助力转向系统的控制器(EPS控制器)除了控制电机提 供转向助力的功能外，还比须同时具备故障诊断功能，以便在系统发生异常时，能够做出正确的响应，确保行车安全。现在一般通过在实车试验中人为制造故障来验证EPS控制器的故障诊断功能。这种研发方式不但需要人力、物力的投入，而且有些危险故障因其难度较大很难实现实车模拟。因此有必要开发ー种能够方便地产生故障信号的模拟装置，借助该模拟装置，验证EPS控制器对各种故障信号的响应，以检查控制器的故障诊断功能。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够在仿真环境下，模拟EPS可能遇到的各种故障，进而检验EPS控制器的故障诊断功能的汽车电动助力转向系统故障模拟装置。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案ー种汽车电动助力转向系统故障模拟装置，包括人机界面模块、故障信号生成模块和故障信号输出模块，其特征在干人机界面模块包括矩阵键盘和显示设备；故障信号生成模块包括内置有故障信号模拟软件的单片机；故障信号输出模块包括转矩故障信号输出电路、车速和发动机转速故障信号输出电路、电机故障输出电路、控制器异常电压输出电路和EUC接ロ电路；矩阵键盘和显示设备连接单片机；单片机的输出端连接转矩故障信号输出电路和车速和发动机转速故障信号输出电路的输入端，将故障信号模拟软件生成的故障信号输出给转矩故障信号输出电路和车速和发动机转速故障信号输出电路；转矩故障信号输出电路、车速和发动机转速故障信号输出电路、电机故障输出电路和控制器异常电压输出电路的输出端通过EUC接ロ电路连接ー汽车电动助力转向系统的控制器。上述转矩故障信号输出电路包括数模转换器和运算放大器，将单片机输出的数字主、副扭矩故障信号转换成相应的模拟信号，放大后输出。上述车速和发动机转速故障信号输出电路包括两晶体三极管，两晶体三极管分别放大单片机输出的两路方波信号功率，使其与实车产生的车速信号和发动机转速信号相同后输出。上述电机故障输出电路通过在汽车电动助力转向系统的电机高端接ロ接入两继电器，在电机低端接ロ接入两继电器，以及在电机与EPS控制器的电机高、低端接ロ之间的回路上串联接入ー继电器构成。上述控制器异常电压输出电路包括电位器和运算放大器，通过用户调节电位器输出指定的异常电压信号。上述控制器异常电压输出电路的输出端在通过EUC接ロ电路连接汽车电动助力 转向系统控制器的模数采集端ロ的同时，还连接单片机。本专利技术由于采取上述技术方案，具有以下优点1、本专利技术由于采用内置故障模拟软件程序的单片机，根据用户输入的指令产生多种故障信号，模拟EPS系统可能遇到的故障，因此可以在仿真环境下，方便地进行EPS控制器故障诊断程序的开发和故障响应测试，从而能够降低开发成本，高效地评估EPS在遇到故障时的可靠性和安全性。2、本专利技术由于采用低耦合的模块化设计，可以根据需要再在故障信号输出模块中添设新的电路，配以相应的单片机程序模拟新的故障，因此具有较强的拓展能力。本专利技术可以广泛用于汽车电动助力转向系统的测试和研发。附图说明图I是本专利技术的组成示意2是本专利技术的矩阵键盘电路示意3是本专利技术的转矩故障信号输出电路示意4是本专利技术的车速和发动机转速故障信号输出电路的晶体三级管示意5为本专利技术的电机故障输出电路示意6为本专利技术的控制器异常电压输出电路示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图I所不,本专利技术包括一人机界面模块、一故障信号生成模块和一故障信号输出模块。人机界面模块包括矩阵键盘和显示设备，故障信号生成模块包括一内置有故障信号模拟软件的单片机，故障信号输出模块包括ー转矩故障信号输出电路、一车速和发动机转速故障信号输出电路、ー电机故障输出电路、一控制器异常电压输出电路和一EUC (Electronic Control Unit 电子控制单兀)接 ロ 电路。如图I所示，用户通过人机界面模块实现对本专利技术的控制。人机界面模块的矩阵键盘和显示设备分别与故障信号生成模块单片机的端ロ连接。由于本专利技术的模拟故障种类较多，而单片机的管脚数量有限，因此采用矩阵键盘。用户通过矩阵键盘按键输入指令，每按下ー个按键，单片机通过内置的故障信号模拟软件程序，生成相应的故障信号。本实施例中，矩阵键盘由5行5列25个按键SWl SW25构成，对应于单片机的10个管脚(如图2所示)，实际使用时，按键的数目可以根据需要模拟的故障种类数量而改变。图中Rl R5为上拉电阻，Cl C25为电容，用以消除按键触点闭合过程中的电平抖动，VCC为电源。矩阵键盘按键的识别方法如下①将行信号线ROWO R0W4全部置为低电平，检查列信号线COLO C0L4是否均为高电平如果列信号线COLO C0L4均为高电平，表明没有按键按下，返回步骤①；如果列信号线COLO C0L4中有低电平，表明有按键被按下，进入步骤②；②将行信号线ROWO R0W4依次置为低电平，当某一行信号线为低电平，检测到某一列信号线也为低电平时，确定该行信号线和列信号线交叉处的按键被按下。故障模拟的结果，各种信号的电压和频率，如转矩传感器故障信号的电压，车速和发动机转速故障信号的频率，以及故障测试时间和故障测试状态等信息均可以通过显示设备显示。如图I所示，除了连接矩阵键盘和显示设备，故障信号生成模块中的单片机还连接故障信号输出模块中的转矩故障信号输出电路，以及车速和发动机转速故障信号输出电路的输入端。单片机根据用户输入的指令，通过内置的故障模拟软件程序生成数字故障信号，输出给转矩故障信号输出电路，以及车速和发动机转速故障信号输出电路。如图3所示，转矩故障信号输出电路的输入端连接单片机，输出端通过EUC接ロ电路连接EPS控制器。转矩故障信号输出电路通过数模转换器和运算放大器，将单片机生成 的数字主、副扭矩故障信号转换成相应的模拟信号后放大，输出给EPS控制器。本实施例中，单片机通过其SPI接ロ与转矩故障信号输出电路中的一双路数模转换器通信连接，双路数模转换器同步输出主、副扭矩故障信号，故障信号可以是各种波形。为模拟转矩传感器的电源短路故障，这两路故障信号的最大值应当能够达到蓄电池的供电电压。由于数模转换器的输出电压最高为5V，因此当蓄电池的供电电压为12V时，需要采用两同相比例运算放大器将双路数模转换器的两输出信号分别放大2. 4倍。如图4所示，车速和发动机转速故障信号输出电路的两个输入端连接单片机，两个输出端通过EUC接ロ电路连接EPS控制器。车速和发动机转速故障信号输出电路将单片机生成的两路方波信号功率放大，使其与实车产生的车速信号和发动机转速信号相同，输出给EPS控制器。本实施例中，单片机可以通过其内部定时器中断生成两路不同频率的方波信号。由于方波信号的电压范围为O 5V，而单片机管脚的驱动能力有限，因此两路方波信号需各经过一晶体三极管放大后提供给EPS控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：季学武，朱尽崎，刘亚辉，姜殿鑫，吕荣华，
申请(专利权)人：清华大学，武汉捷隆汽车电动转向系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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