CN101246087B - 一种传动控制单元的测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传动控制单元的测试系统，所述系统包括数据采集装置和控制装置，所述数据采集装置，用于接收所述控制装置的控制信号，根据所述控制信号向所述传动控制单元发送模拟信号，采集所述传动控制单元的数据，并将所述数据发送到所述控制装置；所述控制装置，用于向所述数据采集装置发送控制信号，接收并处理所述所述数据采集装置发送的数据。本发明还公开了一种传动控制单元的测试方法。本发明通过传动控制单元的测试系统向所述传动控制单元发送模拟信号，并采集所述传动控制单元的数据，降低了测试费用、提高了安全性；并能够很容易地对测试功能进行扩展，且可以保存整个工作过程中全部采样到的数据，从而能对数据进行进一步分析。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种传动控制单元的测试系统和方法。
背景技术
随着汽车技术的迅速发展，车辆的自动变速技术得到广泛地应用。采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。其中，汽车的无级变速系统一般是由CVT(Continuously Variable Transmission，无级变速箱)和TCU(Transmission Control Unit，传动控制单元)组成。TCU可以根据传感器输入信号控制CVT的变比，调节电动机正转或反转及加速或减速，从而达到汽车自动变速的目的，使汽车处于最佳运行状态。
一种TCU控制系统如图1所示，该系统主要由传感部分、计算部分和执行部分三部分组成。传感部分包括各种传感器以及从发动机控制单元传送过来的各种信号；计算部分由传动控制单元TCU完成；执行部分主要是指液压组件，其中包括了油箱、油泵、储能罐、电磁阀等部分。换档杆的作用是通过若干个触点信号向TCU给出换档或者切换手动模式的命令，并不直接控制变速箱。
目前，一般采用如下两种方法对TCU的功能进行测试：
第一种方法是在实车或台架上测试TCU的功能，采用该方法可以很好的验证TCU的功能。
第二种方法是通过TCU功能测试仪对TCU的功能进行测试，在测试仪的操作面板上模仿车上驾驶员操控机构和仪表盘，通过测试仪模拟各种传感器信号和采样TCU的控制信号。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：采用第一种方法时，测试费用较高、安全性不好。采用第二种方法时，对测试功能的扩展比较困难，如果需要增加某种功能模块，必须增加相应的硬件；并且难于保存整个工作过程中全部采样到的数据，不能对数据进行进一步分析。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是提供一种传动控制单元的测试系统和方法，以克服现有技术中测试费用高、对测试功能的扩展比较困难的缺陷。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供一种传动控制单元的测试系统，所述系统包括数据采集装置和控制装置，所述数据采集装置，用于接收所述控制装置的控制信号，根据所述控制信号向所述传动控制单元发送模拟信号，采集所述传动控制单元的数据，并将所述数据发送到所述控制装置；所述控制装置，用于向所述数据采集装置发送控制信号，接收并处理所述所述数据采集装置发送的数据。
其中，所述数据采集装置包括：主控芯片；输入信号处理单元，与所述主控芯片和传动控制单元连接，用于采集所述传动控制单元的数据；输出信号处理单元，与所述主控芯片和传动控制单元连接，用于向所述传动控制单元发送模拟信号；控制器局域网单元，与所述主控芯片和传动控制单元连接，用于所述主控芯片与传动控制单元之间的通信；串口单元，与所述主控芯片和控制装置连接，用于所述主控芯片与控制装置之间的通信。
其中，所述传动控制单元的数据包括档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号；所述模拟信号包括离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、车速、发动机转速、发动机扭矩、加速踏板位置、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。
其中，所述控制装置包括：控制单元，与所述数据采集装置连接，用于向所述数据采集装置发送控制信号；数据处理单元，与所述数据采集装置连接，用于接收并处理所述所述数据采集装置发送的数据。
其中，所述控制信号包括电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号、刹车信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、发动机转速、发动机扭矩和加速踏板位置。
本发明实施例的技术方案还提供了一种传动控制单元的测试方法，包括以下步骤：向所述传动控制单元发送模拟信号；采集所述传动控制单元的数据；对所述数据进行处理。
其中，所述向传动控制单元发送模拟信号的步骤包括：控制装置通过数据采集装置的串口单元，将控制信号发送到所述数据采集装置的主控芯片；所述主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送车速和发动机转速；所述主控芯片通过控制器局域网单元，向所述传动控制单元发送发动机扭矩和加速踏板位置；所述主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。
其中，所述采集传动控制单元的数据的步骤包括：接收所述传动控制单元发送的档位控制信号和离合器控制信号；根据所述档位控制信号和离合器控制信号，获取故障信号和档位信号；通过串口单元将车速、发动机转速和所述档位控制信号、离合器控制信号、故障信号、档位信号发送到控制装置。
其中，所述对数据进行处理的步骤包括：控制装置的数据处理单元接收并存储数据采集装置发送的数据，所述数据包括车速、发动机转速、档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号；对所述车速、发动机转速、故障信号和档位信号进行显示。
其中，在所述控制装置通过数据采集装置的串口单元将控制信号发送到数据采集装置的主控芯片的步骤之前，还包括进行串口配置。
上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：本发明实施例通过传动控制单元的测试系统向所述传动控制单元发送模拟信号，并采集所述传动控制单元的数据，降低了测试费用、提高了安全性；并能够很容易地对测试功能进行扩展，且可以保存整个工作过程中全部采样到的数据，从而能对数据进行进一步分析。
附图说明
图1是现有技术的一种TCU控制系统的结构图；
图2是本发明实施例的一种传动控制单元的测试系统的结构图；
图3是本发明实施例的一种传动控制单元的测试方法的流程图；
图4是本发明实施例的数据采集装置的主程序流程图；
图5是本发明实施例的数据采集装置的定时中断子程序流程图；
图6是本发明实施例的PC机控制操作界面图；
图7是本发明实施例的PC机的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的一种TCU的测试系统如图2所示，所述系统包括数据采集装置和控制装置，其中所述数据采集装置分别与所述TCU和所述控制装置连接。所述数据采集装置包括主控芯片、输入信号处理单元、输出信号处理单元、CAN(Controller Area Network，控制器局域网)单元和串口单元；其中，所述主控芯片分别与输入信号处理单元、输出信号处理单元、CAN单元和串口单元连接。所述控制装置包括控制单元和数据处理单元。
本实施例中，数据采集装置的主要功能为：通过输入信号处理单元，完成TCU控制输出信号的采样；通过信号输出处理单元，模拟TCU各种传感器信号并输出到TCU；通过CAN单元模拟发动机控制单元，与TCU进行CAN通信；采样到的数据通过串口单元发送到控制装置；从控制装置读取控制指令并对TCU进行控制。本实施例中采用PC机作为控制装置，在PC机上采用虚拟仪器技术的开发平台LABVIEW编写程序，主要完成的功能：存储数据采集装置采样到的数据，并进行分析和显示；根据PC机操作界面的各种操作(档位操作、加速踏板、转速等)，实时地向数据采集装置发送控制指令。
数据采集装置用于接收所述控制装置的控制信号，根据所述控制信号向所述传动控制单元发送模拟信号，采集所述传动控制单元的数据，并将所述数据发送到所述控制装置。所述传动控制单元的数据包括档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号；所述模拟信号包括离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、车速、发动机转速、发动机扭矩、加速踏板位置、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。
数据采集装置的输入信号处理单元与主控芯片和TCU连接，用于采集所述TCU的数据；输出信号处理单元与所述主控芯片和TCU连接，用于向所述TCU发送模拟信号；CAN单元与所述主控芯片和TCU连接，用于所述主控芯片与TCU之间的通信；串口单元与所述主控芯片和控制装置连接，用于所述主控芯片与控制装置之间的通信。
本实施例中，主控芯片选用ST10F252芯片。输入信号处理单元主要是降压7个信号：4个档位选择信号(GEAR1、GEAR2、SHIT2和Odd-sel控制电磁阀信号)，1个离合器信号(CLUTCH)，1个泵继电器信号(HYDPMP)和1个启动继电器信号(CRANKCND)。其中，SHIT2和Odd-sel两个脉冲信号控制选择阀，实现挡杆的左右拨叉。当Odd-sel有效时(脉冲信号)，档位向左拨叉；当SHIT2有效时(脉冲信号)，档位向右拨叉。GEAR1和GEAR2信号共同控制档位拨叉方向，当GEAR2信号(PWM信号的占空比大)的有效时间长，GEAR1信号(PWM信号的占空比小)的有效时间短时，档杆往上拨叉；当GEAR2信号(PWM信号的占空比小)的有效时间短，GEAR1信号(PWM信号的占空比大)的有效时间长时，档杆往下拨叉。离合器信号CLUTCH用于控制离合器的接合和分离。泵继电器信号HYDPMP用于启动泵继电器，给汽车液压系统提供一定压力的液压。启动继电器信号CRANKCND用于启动汽车发动机。该7个信号分别与ST10F252芯片的CC2IO～CC8IO管脚连接。ST10F252芯片根据GEAR1、GEAR2和CLUTCH信号的占空比和SHIT2、Odd-sel信号的脉冲宽度判断档位的变化和控制的效果。判断档位的变化是通过4个档位选择信号(GEAR1、GEAR2、SHIT2和Odd-sel控制电磁阀信号)的变化判断。判断档位控制效果包括：如果离合器信号变化之前(即离合器离合之前)，就进行摘档(档杆往上或下拨叉)，这是一种控制失常故障；挂档时，根据离合器信号的占空比、有效时间和发动机转速、车速以及档位的传速比判断控制效果(根据离合器信号占空比、有效时间可以得出离合器的接合速度，根据车速计算出离合器摩擦片的转速，根据发动机转速计算出离合器压盘的转速，这样就可以判断控制效果：如果离合器摩擦片转速和离合器压盘转速差值比较大时，接合速度慢点好；如果离合器摩擦片转速和离合器压盘转速差值比较小时，接合速度快点好)；如果只有档位选择信号(GEAR1、GEAR2、SHIT2和Odd-sel)，没有离合器信号，那么是控制失常故障或者是TCU的主控芯片或驱动芯片出现故障；从摘档到挂挡的变换时，先是档杆往下或上的拨叉(由GEAR1、GEAR2信号实现)，然后是档杆向左或右拨叉(由SHIT2、Odd-sel信号实现)，最后是档杆往下或上的拨叉(由GEAR1、GEAR2信号实现)。如果档位选择信号(GEAR1、GEAR2、SHIT2和Odd-sel)的出现顺序不是以上所诉，那么可以判定是控制失常故障。当液压系统压力过小时，HYDPMP信号有效，ST10F252芯片控制D/A模块，使得压力输出信号变大(液压值增大)。当发动机起动时，CRANKCND信号有效，表示发动机开始工作。
输出信号处理单元主要包含两部分：D/A(数字/模拟)转换部分和驱动部分。D/A转换芯片选用TCL5617，用于离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号和档位稳定信号的D/A转换。驱动部分选用CJ920芯片，用于驱动车速、发动机转速、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。CAN单元选用A82C250芯片；串口单元为RS232接口，本实施例中选用MAX232芯片。
控制装置用于向所述数据采集装置发送控制信号，接收并处理所述所述数据采集装置发送的数据。所述控制装置包括控制单元和数据处理单元；所述控制单元与所述数据采集装置连接，用于向所述数据采集装置发送控制信号；所述数据处理单元与所述数据采集装置连接，用于接收并处理所述所述数据采集装置发送的数据。其中，所述控制信号包括电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号、刹车信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、发动机转速、发动机扭矩和加速踏板位置。
当采用图2所示的TCU的测试系统时，本发明实施例的一种传动控制单元的测试方法的流程如图3所示，首先向所述TCU发送模拟信号，然后采集所述TCU的数据，最后对所述数据进行处理。参照图3，本实施例包括以下步骤：
步骤s301，控制装置进行串口配置。本实施例中串口选用COM1，其波特率设置为4800，数据位数设置为8，不进行奇偶校验，停止位为1.0。
步骤s302，控制装置通过数据采集装置的串口单元，将控制信号发送到所述数据采集装置的主控芯片。所述控制信号包括电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号、刹车信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、发动机转速、发动机扭矩和加速踏板位置。
步骤s303，主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送车速和发动机转速；所述主控芯片通过控制器局域网单元，向所述传动控制单元发送发动机扭矩和加速踏板位置。
步骤s304，采样泵继电器信号后，主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。
步骤s305，主控芯片接收所述传动控制单元发送的档位控制信号和离合器控制信号。
步骤s306，主控芯片根据所述档位控制信号和离合器控制信号，获取故障信号和档位信号。
步骤s307，主控芯片通过串口单元将车速、发动机转速和所述档位控制信号、离合器控制信号、故障信号、档位信号发送到控制装置。
步骤s308，控制装置的数据处理单元接收并存储数据采集装置发送的数据，所述数据包括车速、发动机转速、档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号。
步骤s309，数据处理单元对所述车速、发动机转速、故障信号和档位信号进行显示。
本发明实施例中，采用硬件加软件的方式对TCU进行测试。其中，数据采集装置的软件程序包括主程序、定时中断子程序、串口中断和捕捉子程序。
图4为数据采集装置的主程序流程图，先初始化ST10F252芯片所要用到的各单元，然后初始化离合器、液压和档位参数，并把这些参数发送到AMT(Automated Mechanical Transmission，机械式自动变速器)，等待AMT的启动继电器指令(启动发动机)。一接到启动指令就开中断，然后等待中断。
图5为数据采集装置的定时中断子程序，主要是处理数据存储区的数据和执行相应的操作。数据存储区分3块：第1块，主要存刹车信号、发动机转速、车速、发动机扭矩和加速踏板位置数据；第2块，主要存从PC机读取的界面操作信号，如档位操作信号、自动档信号、门开关信号等。第3块，主要存TCU的控制信号和当时的档位信号，如档位控制信号和离合器控制信号等。
定时中断程序先处理第1块数据存储区的数据，接着向TCU输出车速、发动机转速、发动机扭矩和加速踏板位置信号(车速和发动机转速信号通过主控芯片输出一定频率的信号，例如36KHz的频率信号对应转速1000转/分，此信号通过CJ920驱动后输出到TCU；发动机扭矩和加速踏板位置信号通过主控芯片和CAN单元输出到TCU)，然后采样泵继电器信号，分析第2块数据存储区的数据并控制D/A转换和驱动输出，向TCU输出离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。最后发送第3块数据存储区的数据(档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号)到PC机。
数据采集装置的串口中断程序主要完成从PC机读取数据。数据采集装置的捕捉中断程序主要是捕捉档位控制信号和离合器控制信号，通过脉冲宽度、占空比、信号出现的先后顺序，分析档位控制、离合器控制效果和故障情况，确定AMT的系统运行状态，该AMT的系统运行状态主要是指AMT系统的档位情况；然后把数据和状态存到第3块数据存储区。故障情况分析只分析TCU的输出控制信号，当控制信号出现异常就通过故障灯报警。
本实施例中采用PC机作为控制装置，其控制操作界面如图6所示，通过控制操作界面能模拟车上的驾驶员操控机构和仪表盘显示。串口配置框里可以对串口的各种参数进行配置；显示界面能显示当时的档位、故障情况、发动机转速和车速；开关能向下位机提供电池电压、点火钥匙、启动、自动档、门开关和刹车信号；按钮能向下位机提供稳定档、空档、减档、加档信号；旋钮能向下位机提供发动机转速、发动机扭矩和加速踏板位置信号。
PC机的程序流程如图7所示。先进行串口配置，接着读取显示文本里的数据，并在显示界面上显示档位、故障情况、转速和车速，然后查询各种开关、按钮和旋钮的状态，并把这些状态信号经过处理后发送给下位机，最后接收串口数据，并处理和存储数据：档位、车速、转速和故障信号经过处理后存储在显示文本；档位控制信号和离合器控制信号的数据存储在数据文本，以备事后分析。
由以上实施例可以看出，本发明实施例通过传动控制单元的测试系统向所述传动控制单元发送模拟信号，并采集所述传动控制单元的数据，降低了测试费用、提高了安全性；并且在本实施例中软件可以代替某些硬件，如显示面板、档位操作机构、刹车按钮等硬件，如需要增加某功能模块，只需要在PC机的控制界面上增加相应的操作模块和软件处理模块就行，而且修改也很方面，进行功能升级也很简单。LABVIEW可以实时图表显示性能指标，也可以把存储的文件打开事后图表进行事后分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种传动控制单元的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
向所述传动控制单元发送模拟信号；
采集所述传动控制单元的数据；
对所述数据进行处理；
其中，所述对数据进行处理的步骤包括：
控制装置的数据处理单元接收并存储数据采集装置发送的数据，所述数据包括车速、发动机转速、档位控制信号、离合器控制信号、故障信号和档位信号；
对所述车速、发动机转速、故障信号和档位信号进行显示；
控制装置通过数据采集装置的串口单元，将控制信号发送到所述数据采集装置的主控芯片；
所述主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送车速和发动机转速；
所述主控芯片通过控制器局域网单元，向所述传动控制单元发送发动机扭矩和加速踏板位置；
所述主控芯片通过输出信号处理单元，向所述传动控制单元发送离合器正反向速度信号、离合器位置信号、压力信号、齿轮啮合位置信号、档位位置信号、加档信号、减档信号、空档信号、档位稳定信号、电池电压、点火钥匙、启动信号、自动档信号、门开关信号和刹车信号。
2.如权利要求1所述传动控制单元的测试方法，其特征在于，所述采集传动控制单元的数据的步骤包括：
接收所述传动控制单元发送的档位控制信号和离合器控制信号；
根据所述档位控制信号和离合器控制信号，获取故障信号和档位信号；
通过串口单元将车速、发动机转速和所述档位控制信号、离合器控制信号、故障信号、档位信号发送到控制装置。
3.如权利要求1所述传动控制单元的测试方法，其特征在于，在所述控制装置通过数据采集装置的串口单元将控制信号发送到数据采集装置的主控芯片的步骤之前，还包括进行串口配置。
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