用于测试防抱死制动系统的环境模拟器
阅读：484发布：2020-05-17
专利汇可以提供用于测试防抱死制动系统的环境模拟器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于测试防抱死 制动 系统 ABS的环境 模拟器 ，包括：开发板，连接计算机及人工控制面板，从所述计算机及/或人工控制面板接收输入 信号 ，根据所述 输入信号 生成ABS测试环境信号并输出所述ABS测试环境信号；及驱动板，与所述开发板及ABS连接，以接收所述ABS测试环境信号并将其转换为测试ABS所需的物理信号；其中，所述开发板采用 微处理器 ，所述物理信号至少包括四路轮速物理信号、点火物理信号及 刹车 物理信号。本发明的用于测试ABS的环境模拟器由于采用微处理器而能够为ABS系统提供丰富的测试条件。，下面是用于测试防抱死制动系统的环境模拟器专利的具体信息内容。
1. 一种用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，包括：
开发板，连接计算机及人工控制面板，从所述计算机及/或人工控制面板接收输入信号，根据所述输入信号生成ABS测试环境信号并输出所述ABS测试环境信号；及驱动板，与所述开发板及ABS连接，以接收所述ABS测试环境信号并将其转换为测试ABS所需的物理信号；
其中，所述开发板采用微处理器，所述物理信号至少包括四路轮速物理信号、点火物理信号及刹车物理信号；
所述驱动板包括轮速传感器、钮子开关；
所述钮子开关用于主动式轮速传感器和被动式轮速传感器之间的切换；
所述环境模拟器由两条CAN总线组成；第一条CAN总线为DBC 1200 电控单元的CAN总线，第二条CAN总线是微处理器的CAN总线，用于环境模拟器的协调和控制，第一条CAN总线、第二条CAN总线及计算机都和VECTOR CAN硬件连接。
2.如权利要求1所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述微处理器包含：
至少一路控制器局域网总线CAN输出；
至少四路脉宽调制PWM通道输出，所述PWM通道为16位以上，且每路所述PWM通道由其各自的基准时钟单独控制。
3.如权利要求2所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述微处理器为9S12XEP100微处理器。
4.如权利要求2所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述输入信号包括四路轮速信号、点火信号、刹车信号，还包括刹车液位低信号、四驱信号、电子稳定控制系统关闭ESC off信号、牵引力控制系统关闭TCS off信号中的一个或多个。
5.如权利要求4所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述开发板通过所述计算机的计算机控制面板或所述人工控制面板手动设定所述输入信号的控制参数。
6.如权利要求5所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述计算机与所述微处理器的CAN输出连接，以接收CAN报文输入信号。
7.如权利要求6所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述计算机控制面板包括计算机手动控制/CAN报文控制转换开关。
8.如权利要求5所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，每路所述轮速信号的控制参数包括最大频率、最小频率、加速时间及减速时间，所述计算机控制面板包括加/减速按钮、四通道同时加速按钮及四通道同时减速按钮。
9.如权利要求8所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，每路所述轮速信号的频率范围为3Hz 1000 Hz；所述轮速物理信号包括主动式轮速物理信号和~
被动式物理信号。
10.如权利要求8所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述计算机控制面板还用于显示所述轮速信号的现有最大频率、现有最小频率、现有加速时间、现有减速时间及实际频率。
11.如权利要求1所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述驱动板包含多个光耦，以输出所述轮速物理信号、所述点火物理信号及所述刹车物理信号。
12.如权利要求1所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述驱动板包含TLP624隔离光耦，以输出所述轮速物理信号；所述驱动板包含TLP222A固态光耦或MOS FET继电器，以输出所述点火物理信号及所述刹车物理信号。
13.如权利要求1所述的用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，其特征在于，所述开发板与所述驱动板通过排线连接；所述开发板和所述驱动板包括瞬态抑制二极管，以吸收所述环境模拟器外的过电压；所述开发板和所述驱动板包括自恢复保险丝，以对所述开发板和所述驱动板中的电源进行电流限制。
用于测试防抱死制动系统的环境模拟器
技术领域
背景技术
[0002] ABS可以提高车辆紧急制动时的安全系数。没有安装ABS的汽车，在行驶中如果用力踩下制动踏板，车轮转速会急速降低，当制动力超过车轮与地面的摩擦力时，车轮就会被抱死，完全抱死的车轮会使轮胎与地面的摩擦力下降，如果前轮被抱死，驾驶员就无法控制车辆的行驶方向，如果后轮被抱死，就极容易出现侧滑现象。安装有ABS的汽车，其中的ABS通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，如此不断循环(每秒可达5～10次)，使车轮始终处于转动状态而又有最大的制动力矩，从而避免车轮抱死，增加行车安全系数。
[0003] ABS在实车上进行测试、检测等通常需要较高成本，且具有试验次数多和危险性等诸多不便。目前，已有通过模拟汽车控制制动来对ABS进行测试的系统。Blue bench就是一款电气诊断和软件验证的环境模拟器，它可以模拟输出整车与ABS相关的各种传感器信号，以便于工程师在办公室环境测试ABS控制单元的工作状态和进行软硬件验证，而无需依赖实车的检验。它能够输出4路轮速信号(同时支持主动以及被动式轮速)、数字量信号(例如，刹车开关、点火开关)、模拟量信号(例如，转向角信号)等，并可以在面板上通过旋钮调节轮速的上升时间(同时也是下降时间)、最大轮速及最小轮速，而且ABS以及测试环境信号接口全部是物理层开放的，非常方便工程师对ABS进行测试。
[0004] 但ABS的发展很快，功能越来越多，对测试的要求也越来越复杂，尤其是对自动化测试的要求。Blue bench环境模拟器大部分采用模拟电路完成复杂的工作，所以工作模式只能在几种之间切换，交互式功能很少。例如，当需要在4个轮速在特定条件下触发刹车开关观察ECU反应时，或者当需要回放客户记录的ABS故障数据并在Blue bench上加以复现分析时，仅靠人工开关和旋钮是无法满足这样的测试要求的。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于测试防抱死制动系统的环境模拟器，以方便地提供多种工作模式，从而满足功能多样的ABS的测试需要。
[0006] 本发明提供一种用于测试防抱死制动系统ABS的环境模拟器，包括：开发板，连接计算机及人工控制面板，从所述计算机及/或人工控制面板接收输入信号，根据所述输入信号生成ABS测试环境信号并输出所述ABS测试环境信号；及驱动板，与所述开发板及ABS连接，以接收所述ABS测试环境信号并将其转换为测试ABS所需的物理信号；其中，所述开发板采用微处理器，所述物理信号至少包括四路轮速物理信号、点火物理信号及刹车物理信号。
[0008] 一个实施例中，所述微处理器为9S12XEP100微处理器。
[0009] 一个实施例中，所述输入信号包括四路轮速信号、点火信号、刹车信号，还包括刹车液位低信号、四驱信号、电子稳定控制系统关闭ESC off信号、牵引力控制系统关闭TCS off信号中的一个或多个。
[0010] 一个实施例中，所述开发板通过所述计算机的计算机控制面板或所述人工控制面板手动设定所述输入信号的控制参数。
[0011] 一个实施例中，所述计算机与所述微处理器的CAN输出连接，以接收CAN报文输入信号。
[0012] 一个实施例中，所述计算机控制面板包括计算机手动控制/CAN报文控制转换开关。
[0014] 一个实施例中，每路所述轮速的频率范围为3Hz～1000Hz；所述轮速物理信号包括主动式轮速物理信号和被动式物理信号。
[0015] 一个实施例中，所述计算机控制面板还用于显示所述轮速的现有最大频率、现有最小频率、现有加速时间、现有减速时间及实际频率。
[0016] 一个实施例中，所述驱动板包含多个光耦，以输出所述轮速物理信号、所述点火物理信号及所述刹车物理信号。
[0017] 一个实施例中，所述驱动板包括TLP624隔离光耦，以输出所述轮速物理信号；所述驱动板包括TLP222A固态光耦或MOS FET继电器，以输出所述点火物理信号及所述刹车物理信号。
[0018] 一个实施例中，所述开发板与所述驱动板通过排线连接；所述开发板和所述驱动板包括瞬态抑制二极管，以吸收所述环境模拟器外的过电压；所述开发板和所述驱动板包括自恢复保险丝，以对所述开发板和所述驱动板中的电源进行电流限制。
[0019] 本发明实施例的环境模拟器因其开发板采用微处理器，信号的输入具有很大的灵活性和可扩展性，从而其可提供多种多样的ABS测试条件，能够满足功能越来越多、测试要求越来越复杂的ABS系统的测试需求。此外，与现有环境模拟器相比，本发明实施例的环境模拟器因采用微处理器，而具有显著的体积小和重量轻的优点。附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0021] 图1是本发明一实施例的用于测试ABS的环境模拟器的结构示意图；
[0022] 图2是本发明一实施例的轮速产生和控制输出的电路示意图；
[0023] 图3是本发明一实施例的数字量输出的电路示意图；
[0024] 图4A至图4C是本发明一实施例的电源的电路示意图；
[0025] 图5至图7是本发明一实施例的编程代码的示意图；
[0026] 图8是本发明一实施例中的计算机控制面板的结构示意图；
[0027] 图9是本发明一实施例中的人工控制面板的结构示意图。
具体实施方式
[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0029] 图1是本发明一实施例的用于测试ABS的环境模拟器的结构示意图。如图1所示，环境模拟器的主控单元包括开发板100和驱动板200。
[0030] 开发板100连接有计算机PC 300及人工控制面板400，以从计算机PC 300及/或人工控制面板400接收输入信号，根据所述输入信号生成ABS测试环境信号，并输出所述ABS测试环境信号；驱动板200的一端与开发板100连接，以接收所述ABS测试环境信号并将其转换为测试ABS所需的物理信号，所述物理信号至少包括四路轮速物理信号、点火物理信号及刹车物理信号。驱动板200的另一端与防抱死制动系统ABS 500连接，以将物理信号发送给防抱死制动系统ABS 500。开发板和驱动板均可由印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)制成，并可通过排线连接。
[0031] 本发明实施例的环境模拟器连接有计算机PC和人工控制面板，可以实现人工手动控制和PC控制的工作模式。此外，环境模拟器的开发板和驱动板采用多板式结构，有利于根据需要对环境模拟器的功能进行扩展。
[0032] 再如图1所示，环境模拟器中的开发板100采用微处理器101进行信号控制。微处理器101可以接收由计算机PC和人工控制面板发出的输入信号，并输出ABS测试环境信号至驱动板200。
[0033] 本发明实施例中，微处理器101可包含至少一路控制器局域网总线(Controller Area Network，CAN)输出，及至少四路脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)通道输出，所述PWM通道为16位以上，且每路所述PWM通道由其各自的基准时钟单独控制。CAN输出可使模拟器实现CAN报文信号输入，四路16位以上的PWM通道可将四路轮速信号传送至ABS，且所述四路轮速可以单独输入。
[0034] 本发明实施例的环境模拟器的微处理器含有CAN输出，计算机与该微处理器的CAN输出连接，以接收CAN报文输入信号。PC控制模式可以分为PC手动控制和CAN报文控制。如此一来，本发明实施例的环境模拟器可以通过三种方式输入测试信号，即人工手动控制、PC手动控制及CAN报文控制。
[0035] 现有的用于测试ABS的环境模拟器，由于大部分采用模拟电路完成复杂的工作，仅靠人工开关和旋钮进行输入控制，交互式功能很少，工作模式只能在几种之间切换，无法满足复杂的测试要求。
[0036] 然而，本发明实施例的环境模拟器因其开发板采用微处理器，信号的输入具有很大的灵活性和可扩展性，从而其可提供多种多样的ABS测试条件，能够满足功能越来越多、测试要求越来越复杂的ABS系统的测试需求。此外，与现有环境模拟器相比，本发明实施例的环境模拟器因采用微处理器，而具有显著的体积小和重量轻的优点。
[0037] 一个实施例中，微处理器101为9S12XEP100微处理器。该微处理器含有四路16位的PWM输出，核心主频为100M，外设总线频率为50M，含有八个可编程间隔定时器(Programmable Interval Timer，PIT)和八个增强定时器，1024K的闪存Flash，4K的电可擦除只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-only Memory，EEPROM)，64K的内存RAM，Xgate协处理器，五路CAN，三路串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)，八路串口，两路集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)，至少60路通用输入输出(General Purpose Input Output，GPIO)。该微处理器101包括两路32通道的模数AD转换器，共有144个管脚PIN。
[0038] 图2是本发明一实施例的轮速产生和控制输出的电路示意图。如图2所示，ABS测试环境信号FREQ_IN来自微处理器的PWM输出，为3V PWM频率信号。该频率信号不能直接用于轮速传感器信号，因为轮速传感器为7～14mA的电流频率信号。
[0039] 本发明实施例中，选用光耦(例如TLP624光耦)将上述ABS测试环境信号FREQ_IN从电压频率转换到电流频率。
[0040] 现有的模拟器所采用常规光耦(例如521系列光耦)的驱动电流为16mA，而微处理器总的输出驱动电流有严格的限制，一般不超过100mA，所以现有模拟器需要外加驱动芯片。
[0041] 本发明实施例所采用的光耦具有较低的驱动电流，约1.6mA(TLP624光耦)，可直接被微处理器带载，因此，无需外加驱动芯片，显著简化了电路设计。
[0042] 再如图2所示，在主动式轮速传感器的电路方面，ABS ECU(ABS Electronic Control Unit，ABS电控单元)可由H3的#1端子进行12V供电。钮子开关可采用双刀双掷开关DPDT，例如Multicomp型号为1M41T1B5M1QE的4PDT转换开关，用于主动式轮速传感器和被动式轮速传感器之间的切换(当选择主动式轮速传感器时，钮子开关应上拨)。
[0043] 主动式轮速传感器为电流频率信号，由ABS ECU 12V供电，负极的H3#1端子返回ABS ECU所应提供的7～14mA根据频率变化的电流信号。7mA电流由电阻R9串联在12V电路里实现，频率信号的14mA高电流的另外7mA由电阻R10实现(和电阻R9电路并联)，而电阻R10的导通与否由上述微处理器的驱动光耦的电压频率信号决定。当上述光耦导通，ECU负端得到的是14mA电流，而该光耦截至得到的是7mA电流，从而完成电压频率到电流频率的转换以及轮速输出控制。
[0044] 模拟器在实际测量和使用过程中，由于其外部端口完全开放，用户可以接插自己的线束和设备，如果是不正常的电压或者ESD(Electro-Static discharge，静电释放)都会使系统至于危险的境地，这往往导致核心线路板的损坏。
[0045] 本发明实施例通过将光耦安装在DIP座体上，再将座体焊接在PCB板上，所以光耦可以方便地插拔代换。
[0046] 在图2中，二极管D3是主动式轮速传感器的防反二极管；TVS4是ABS ECU轮速传感器12V供电；TVS6是ABS ECU的信号端瞬态抑制二极管；TVS5是微控制器输出的瞬态抑制二极管。
[0047] 本发明实施例采用光耦隔离了微处理器系统和ECU系统，它们的接地也是隔离的。由外部端口引入的瞬态高电压首先会被TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制二极管)泻放。如果第一道防线失效，最多会破坏到光耦，如果光耦也失效，还有一道微处理器输出的瞬态抑制二极管对微处理器加以保护。微处理器在整个系统中造价最高，因而本发明实施例对微处理器的有效保护，不仅可以有效保护微处理器系统的正常工作，还可以显著降低模拟器的实用成本。
[0048] 图3是本发明一实施例的数字量输出的电路示意图。如图3所示，开关量输入端口DI接收来自微处理器的数字量输出，开关量输出端口DO与模拟器的外部端口相连，以将数字量信号送入ABS ECU刹车开关或点火开关输入端。
[0049] 主控TLP1可以采用光耦或继电器。
[0050] 一个实施例中，采用TLP222A光耦，其频率特性优良，对于测试非常短的脉冲可以很好的响应，TLP222A光耦的关断延时大约为0.1ms，最大驱动电流约为500mA，从而频率为10K时，信号不会有大的变形。
[0052] 本发明实施例的驱动元件可视不同需要进行选择。对于慢速大电流可以选用MOS FET继电器G3VM系列，比如刹车开关。对于快速小电流可以选用光耦TLP222A，比如研究点火开关的脉动对ABS的影响。
[0053] 本发明实施例中，可采用与图2中轮速产生和控制输出电路相似的保护机理对数字量输出电路加以保护。瞬态抑制二极管TVS2和TVS1分别为微处理器侧和ABS ECU侧的瞬态抑制二极管。采用光耦或MOS FET继电器隔离微处理器系统和ECU系统，它们的接地也进行隔离。由外部端口引入的瞬态高电压首先会被TVS泻放，如第一道防线失效最多破坏到光耦，如光耦也失效还有一道单片机输出的瞬态抑制二极管保护。
[0054] 图4A至图4C是本发明一实施例的电源的电路示意图。
[0055] 如图4A所示，12V供电由端口P2外部引入，在引入侧采用自恢复保险丝PPTC进行过电流保护，对地采用瞬态抑制二极管TVS保护。瞬态抑制二极管TVS反向工作电压为16V，自恢复保险丝PPTC保护电流为1.5A。模拟器12V的供电可用于产生数字量输出的所需的12V电压信号。
[0056] 如图4B所示，电源U1为LM7805线性电源。由12V供电产生5V电压输出，5V电压是被动式轮速传感器电路的基准电压。
[0057] 本发明实施例采用先行电源可以进行稳压。只要输入电压大于3V，即便外部电压有波动，也可以在输出端得到稳定的5V电压。ABS系统是12V供电，即使ABS动作，马达电流瞬间达到120A的极限值，导致电源系统波动，也可得到稳定电压，尤其对于被动式轮速传感器，本发明实施例采用线性电源的优点更加突出。
[0058] 如图4C所示，A0505D采用金升阳DC-DC模块，为隔离非稳压正负双路电源模块，最大输出功率为2W，为被动式传感器轮速驱动电路的供电电源。
[0059] 本发明实施例的硬件设计侧重用微处理器的保护和隔离。
[0060] 微处理器和驱动电路(驱动板)采用电路隔离方式驱动，采用光耦或者MOS FET继电器设计，有效隔离外部过电压或者ESD。
[0061] 在驱动电路及微处理器的交界面上采用TVS瞬态抑制二极管吸收可能存在的过电压，在电源进线侧采用PPTC自恢复保险丝进行电流限制。这两种安全器件都具有可恢复性。在工作范围内他不会产生自身永久性损坏。在反向电流可能造成损害的电路采用防反二极管设计。
[0062] 驱动板和开发板采用两块不同的PCB板，通过40PIN的排线连接，分层安装在模拟器的壳体内。
[0063] 如此一来，可以省去微处理器电路板设计，仅采用微处理器厂家提供开发板，这样可以集中精力开发驱动版，而且可以方便切换微处理器的硬件平台；具有替换性，无论是驱动版还是微处理器都可以很方便的完成替换，任何一块板的损坏不影响其他的线路板功能；具有很好地扩展性，未来如果有新增加的功能只要再设计另一块驱动板并且扩展排线就可以实现；对于驱动版上的易损件，比如光耦、运放、DC-DC、CAN模块等全部采用DIP封装，PCB上焊接DIP座体，元器件采用插拔形式安装，方便快速更换。
[0064] 一个实施例中，微处理器采用C语言编程实现，以实现人工手动控制和PC控制的两种控制模式。图5至图7是本发明一实施例的编程代码的示意图。
[0065] 本发明实施例的用于测试ABS的环境模拟器，可以输出四路轮速信号及三路开关量，可以输入五路模拟量、八路数字量、两路CAN、两路LIN(Local Interconnect Network，局域通信网络)及一路RS232。从环境模拟器输出的轮速物理信号中的轮速可以为主动式轮速和被动式轮速。模拟量输入主要为手动输入设定。
[0066] 一个实施例中，实现五路模拟量的代码为：
[0067] GE unsigned int analog[5][17],para_sel,lf_para_set,rf_para_set,lr_para_ser,rr_para_set；
[0068] 其中，数组用于接收微处理器中的模数转换器的连续转换值，16次求平均放入最后一个成员，再移入相应的参数控制变量。
[0069] 一个实施例中，实现开关量输入的代码为：
[0070] #define PANEL_LR_ACCEL PTIS_PTIS0
[0071] #define PANEL_RF_ACCEL PTIS_PTIS1
[0072] #define PANEL_LF_ACCEL PTIS_PTIS2
[0073] #define PANEL_MODE PTIS_PTIS3
[0074] #define PANEL_ALL_WHEEL PTJ_PTJ6
[0075] #define PANEL_BRAKE PTJ_PTJ7
[0076] #define PANEL_IGNITION PT1AD0_PT1AD05
[0077] #define PANEL_SET_CONFIRM PORTE_PE1。
[0078] 一个实施例中，实现数字量输出的代码为：
[0079] #define IGNITION PORTA_PA3
[0080] #define BRAKE PORTA_PA1
[0081] #define FLUID PORTA_PA2
[0082] #define AWD PORTA_PA0
[0083] #define ESC PORTA_PA4
[0084] #define TCS PORTA_PA5。
[0085] 一个实施例中，环境模拟器输出的开关量至少包括刹车信号和点火信号，还可以包括两四驱选择信号、车身电子稳定系统(Electronic Stability Program，ESP)功能开关信号、刹车液位低信号、电子稳定控制系统关闭ESC off、牵引力控制系统关闭TCS off等一个或多个开关量。
[0086] 一个实施例中，环境模拟器的模拟量输入可以满足环境模拟器的手动控制模式。其中，至少四路模拟量可用于输入四路轮速传感器控制的最高车速值(最大频率)、最低车速值(最小频率)、加速时间及减速时间；一路模拟量可用于设定主要由加速、减速、加速时间及减速时间构成的总选择开关。如此一来，用五个电位器可完成16个物理量的值的设定。
[0087] 一个实施例中，环境模拟器的数字量输入是指模拟器的八路按钮输入。按钮输入例如包括，点火开关、刹车、四个通道的加速、四个通道的减速、人工手动控制/PC控制转换开关等。另外，还可有四个开关不进入微处理器，而是用于主动和被动轮速传感器的切换，可不算作数字量输入。
[0088] 本发明实施例的环境模拟器的输入信号种类丰富，不仅能够满足人工手动控制和PC手动控制的工作模式要求，还能满足CAN报文控制的输入要求，能够为ABS系统提供更加多样化的测试条件。
[0089] 本发明实施例的环境模拟器的开发板采用9S12XEP100微处理器，可以显著降低开发板的设计制造复杂度，可使设计人员将更多精力放在驱动板的开发上。
[0090] 一个实施例中，上述驱动板包含多个光耦，以输出所述轮速物理信号、所述点火物理信号及所述刹车物理信号。
[0091] 本发明实施例中，驱动板的设计可全部采用隔离式设计，以满足模拟器的开放型接口的需求，电源可采用A0505D隔离电源，轮速控制可采用TLP624低功耗隔离光耦，数字量输出可采用TLP222A低功耗固态光耦开关或MOS FET继电器，隔离电压可大于3000V，驱动电流可小于2mA。
[0092] 本发明实施例的驱动板选用低功耗隔离器件，可以简化驱动板的设计。在其他实施例中，环境模拟器使用达林顿驱动芯片，驱动板也可选用其他类型器件进行设计。
[0093] 一个实施例中，开发板和驱动板中，所有管脚可采用瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)保护，以吸收所述环境模拟器外的过电压；电源侧可采用PPTC、TVS及防反保护，开放的物理端口可采用PPTC，以对该开发板和该驱动板中的电源进行电流限制。开发板中所有器件的封装均可为双列直插式封装(Dual Inline-pin Package，DIP)，PCB板可采用双面板单面布件。
[0095] 一个实施例中，环境模拟器可由两条CAN总线组成。第一条CAN总线为DBC1200电控单元的CAN总线，第二条CAN总线是微处理器的CAN总线，用于环境模拟器的协调和控制。第一条CAN总线、第二条CAN总线及计算机PC都和VN1630(VECTOR CAN硬件)连接。在其他实施例中，根据需要还可扩展微处理器的第三条CAN总线或者仅使用一根CAN总线。
[0096] 图8是本发明一实施例中的计算机控制面板的结构示意图。如图8所示，通过PC控制面板301，可以设定四路轮速输入信号的控制参数，及输入多路开关量等。
[0097] 四路轮速包括左前轮速LF、右前轮速RF、左后轮速LF、右后轮速RF，所述四路轮速可以单独输入。每路轮速的控制参数包括最大频率、最小频率、加速时间及减速时间。
[0098] 本发明实施例的环境模拟器的轮速范围可为3hz～1000hz。低频时的分辨率小于1hz；高频时的分辨率为3hz，当频率小于3hz时，微处理器中的PWM通道直接被关闭。因此，本发明实施例的环境模拟器很好平衡了保持高频的频率精度和低频的最低有效值的矛盾。
[0099] PC控制面板301可包括四个加/减速按钮、四通道同时加速按钮及四通道同时减速按钮。每个加/减速按钮可用于单独控制一路轮速为加速或减速状态。四通道同时加速按钮可使上述四路轮速同时加速，四通道同时减速按钮可使上述四路轮速同时减速。
[0100] PC控制面板301可设有三个同步到LF的按钮，可分别使右前轮速RF、左后轮速LF、右后轮速RF的轮速控制参数与左前轮速LF的轮速控制参数相同，以简化轮速的参数设定过程。
[0101] PC控制面板301可设有PC手动控制/CAN报文控制转换开关，可以实现PC手动控制模式和CAN报文控制模式之间的转换。在PC手动控制模式下，可通过PC控制面板301设定四路轮速输入信号的控制参数；在CAN报文控制模式下，可以根据在其他地方录制的报文做回放或者用CAN总线访问语言(CAN Access Programming Language，CAPL)进行选择和交互式控制输出，具有极大的灵活性。
[0102] PC控制面板301上设有点火和刹车开关量设定按钮，以使模拟器输出点火信号和刹车信号。PC控制面板301上还可设有刹车液位低、四驱、电子稳定控制系统关闭ESC off、牵引力控制系统关闭TCS off开关量输入按钮中的一个或多个，以进行刹车液位低信号、四驱信号、ESC off信号、TCS off信号中的一个或多个信号的输入。
[0103] 再如图8所示，PC控制面板可以设有多个显示窗口，用于显示四路轮速的现有最大频率、现有最小频率、现有加速时间、现有减速时间及实际频率，以监控ABS系统所接收的轮速输入信号。
[0104] PC控制面板还可以设有一个或多个报警显示按钮，例如通信异常按钮。当采用CNA报文控制模式测试ABS系统时，若计算机和环境模拟器通过CAN总线的交互出现异常，通信异常按钮会发出报警信号。
[0105] 本发明实施例的环境模拟器通过PC控制面板可以实现PC手动控制和CAN报文控制两种模式。在CAN报文控制模式下，微处理器完全接受CAN总线的输入信号控制，而CAN总线可以和计算机PC连接，也可以和ABS系统连接，这使得计算机PC、环境模拟器、ABS系统三者高度融合，所有的交互功能和自动化测试功能因此可以得到有效的支持和实现。
[0106] 计算机PC的上位机软件可以使用VECTOR的CANOE或Canalyzer软件，此时，微处理器通过Canalyzer软件进行操纵，而Canalyzer软件既可以通过PC控制面板上的控件完成与人的互动，又可以通过IVC、CAPL编程和诊断实现与ABS系统的互动。整个系统的复杂控制分散到计算机PC、环境模拟器及ABS三个系统中分布式控制，从而显著降低了系统的编程难度。
[0107] 在其他实施例中，环境模拟器可以包含RS232和LIN接口，所以轮速和开关量的控制可以采用RS232、485、LIN来实现，而不必依赖VECTOR上位机软件。
[0108] 图9是本发明一实施例中的人工控制面板的结构示意图。如图9所示，人工控制面板400上设有左前轮速LF、右前轮速RF、左后轮速LF、右后轮速RF设定旋钮，用于设定四路轮速的最大频率和最小频率。
[0109] 人工控制面板400上还可设有点火、刹车及四驱开关，用于手动输入点火信号、刹车信号及四驱信号。
[0110] 人工控制面板400上还可设有左前轮速LF主动/被动、右前轮速RF主动/被动、左后轮速LF主动/被动、右后轮速RF主动/被动轮速控制开关，可用于控制四路轮速分别为主动式轮速或被动式轮速。
[0111] 人工控制面板400上的控件不限于上述各实施例所设置的开关或旋钮，在其他实施例中，可以增加或减少控件的数量或种类，具体可视需要而定。例如可增设加速时间设定旋钮、减速时间设定旋钮、加速按钮、减速按钮等控件。
[0112] 本发明实施例的人工控制面板上设置种类多样、数量充足的控件，可以很好地兼容目前不需要高级功能的人员的使用习惯，在功能实现上可以超越现有环境模拟器人工控制面板的控制，例如，可以既控制轮速的加速，又控制轮速的减速。
[0113] 本发明实施例的环境模拟器可以满足丰富的自动化测试需求。
[0114] 一个实施例的环境模拟器，通过回放现场录制的IVC数据，使轮速的输出信号模拟故障现场的变化曲线，以分析ABS的工作状态，从而定位由于车速变化引起电控单元位(ECU Bit)故障的可能原因。
[0115] 一个实施例的环境模拟器，可用于复现释放时间过长的故障。而现有的环境模拟器难以实现该故障的检查，原因在于轮速在刹车踏板踩下后，ABS系统动作，必须使相应的轮速和对应的ABS阀同步动作，使该轮速保持持续下降或者不变。
[0116] 一个实施例的环境模拟器，可用于测试CBD功能噪音，需要模拟同边轮速的比例差异，实现弯中制动，复现CBD。通过本发明实施例的环境模拟器可以精确控制任何单个轮速的时间变化曲线，满足ABS进入状态的各种条件。
[0117] 本发明实施例的环境模拟器中，微处理器、计算机PC、ABS系统三位于一体，数据输出由PC上的上位机软件canalyzer调度管理，系统具有良好的交互性和可编程控制，非常适合自动化测试和软件验证。
[0118] 本发明实施例的环境模拟器，如果采用大量分立器件、分离板卡以及通用外壳，体积和重量都缩小一半以上，可以降低模具的成本。如果采用多层单板、贴片设计以及外壳开模，环境模拟器可具有更加小巧的体积和重量。
[0119] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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