适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置

技术领域

本发明属于特种车辆领域，具体涉及一种适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置。

背景技术

目前，随着特种车辆电气系统信息化程度的提升，对车辆电气系统维护设备的高效性、准确性、便携性要求也逐渐提高。本发明专利采用高精度模拟车载传感器信号特征、低功耗全要素模拟负载特征、系统化维护方式等技术途径，提出了一种高精度、通用易用的底盘电气系统综合信号发生方法，并研制出样机，可用于新研电气系统辅助开发、多型号特种车辆批量生产后的维护过程在线检测以及维修过程故障定位。

特种车辆底盘电气系统检修装置传统的检测方式，普遍采用信号发生器、示波器、万用表等通用测试设备，手动模拟激励信号，人工观测测试结果，检测流程繁琐，检测线路复杂。因此在传统检测条件下，对测试人员能力要求较高，需要能够熟练使用各型测试设备，并熟知被试品技术参数及检测方法，人员培训周期较长、成本较大。与此同时，检测结果依靠测试人员判断，检测结果准确性、客观性不足。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置，以解决在传统检测条件下，对测试人员能力要求较高，需要能够熟练使用各型测试设备，并熟知被试品技术参数及检测方法，人员培训周期较长、成本较大。与此同时，检测结果依靠测试人员判断，检测结果准确性、客观性不足的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置，该综合信号发生装置包括：底盘电气在线检测装置主机、显控装置以及测试线缆；

底盘电气在线检测装置主机包括：模拟信号模拟板、数字I/O信号模拟板、信号采集板、设备连接器、盒体及线缆；设备连接器可更换式地连接到底盘电气在线检测装置主机的采集信号测试接口和驱动信号测试接口，然后通过测试线缆连接特种车辆底盘；

模拟信号模拟板包括：模拟CPU控制单元、DA转换模块、电阻信号频率信号转换模块和模拟CAN通信模块，模拟发动转速传感器、车速里程传感器、电流传感器、变速箱油压、水上液压油压传感器、储气瓶压力传感器、变速箱油温或风扇传动油温传感器输出信号，为电气系统提供模拟信号源；

数字I/O信号模拟板包括：数字CPU控制单元、I/O信号转换模块和数字CAN通信模块，模拟变速箱高低档、变速箱倒挡、变速箱空挡、一桥/四桥左接通、一桥/四桥右接通、左/右轴间闭锁、充电指示、抽尘工作指示或载员门/乘员门关闭开关量输出信号，为电气系统提供开关量信号源；

信号采集板包括：采集CPU控制单元、功率电阻负载和采集CAN通信模块，模拟车辆近光/远光大灯、转向灯、刹车灯、倒车灯、示廓灯、进气/排气电磁阀、左/右轴间差速闭锁电磁阀和报警喇叭负载，为电气系统提供模拟负载；

盒体及线缆：盒体由插座CZ1-CZ6和壳体组成，壳体用于各板卡的安装固定，线缆用于内部各个部件的连接；

显控装置硬件为加固式便携式工控机，连接到底盘电气在线检测装置主机的USB通信接口，显控装置的软件模块包括：车辆A-F型显控模块、CAN总线数据解析模块以及CAN总线通信驱动加载模块。

进一步地，底盘电气在线检测装置主机全面模拟实装各型传感器、位置开关及电磁阀负载，显控装置用于传感器模拟信号参数设置及驱动信号检测。

进一步地，通过更换设备连接器，兼容3种特种车辆底盘。

进一步地，显控装置软件开发环境为Qt5.9.0。

进一步地，使用测试线缆连接底盘采集控制器的采集信号接口及驱动信号接口至底盘电气在线检测装置主机的采集信号测试接口和驱动信号测试接口，激励信号配置、驱动信号检测结果在底盘电气在线检测装置显控装置操作并展现；首先将测试线缆接入被测底盘，选型测试车型，然后操作显控装置界面，设置车辆参数，连接检测装置主机硬件设备，开展测试；测试过程中对比设置值与实车运行状态，二者一致表明系统运行正常，不一致时，能够准确直观异常点，指导开展检修维护，直至检测完成，形成测试报告，测试通过。

进一步地，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过SPI接口配置多通道DA信号转换单元，多通道DA信号转换单元可同时输出多路标准电压，通过电压放大电路得到目标电压，最后通过电压跟随器输出至电气系统，稳定输出信号；采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

进一步地，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过IO接口控制多通道电阻信号转换单元，电阻信号采用无源电阻预置输出模式输出至电气系统，信号精度高，输出稳定；采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

进一步地，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过PWM接口控制多通道频率信号转换单元，频率信号经过电压转化得到目标频率信号，通过信号输出单元输出至电气系统；采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

进一步地，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过IO接口控制多通道IO信号转换单元，得到目标IO信号，最后通过功率保护电路输出至电气系统，在外部信号短路情况下也能正常工作；采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

进一步地，功率负载接收电气系统功率信息，通过驱动状态监测单元隔离采样检测驱动状态，计算消耗功率，维持系统在功率保护门限之下平稳工作，最后由模拟CPU控制单元通过CAN总线向上报负载工作状态，与显控装置实际检测结果对比，得到检测结果。

(三)有益效果

本发明提出一种适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置，本发明专利遵循硬件通用、软件灵活配置的原则，实现了多车型底盘电气系统的在线检测。通用硬件为底盘电气在线检测装置主机，提供高精度、全要素信号激励源；软件灵活配置通过显控装置实现，完成车型选择、参数设置功能。典型检测例程固化于显控装置的操作界面，极大提升了测试准确性及便捷性。

本发明专利通过高精度、全要素的综合信号发生与检测方法，实现了多车型特种车辆底盘电气系统在线检查，提高了系统维护的便捷性与准确性。

附图说明

图1为本发明底盘电气在线检测系统框图；

图2为检测流程图；

图3为模拟传感器电压信号原理框图；

图4为模拟传感器电阻信号原理框图；

图5为模拟传感器频率信号原理框图；

图6为模拟传感器IO信号原理框图；

图7为模拟功率负载原理框图；

图8为检测装置主机结构图。。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，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。

本发明专利是一种底盘电气系统综合检测装置及检测方法，在满足检测准确性、通用性的首要前提下，简化检测流程，减少检测操作，提升测试便捷性，最大限度排除人为因素干扰。设置特征测试点并设计典型测试例程，保证完整的测试覆盖面并提高检测效率，检测结果通过计算机系统直观展现。全面提升底盘电气系统测试的准确性、通用性及便捷性。

本发明专利以满足特种车辆底盘电气系统在线检测需求为基本原则，尽量减少车辆实装零部件拆装，即可完成底盘电气系统检测。

本发明的适用于特种车辆底盘电气系统维护的综合信号发生装置包括：底盘电气在线检测装置主机(1台)、显控装置(1台)以及测试线缆(1套)，在保持被测车辆绝大多数连接关系不变的情况下，仅解脱并换装2组主要设备连接器，即可开展相关测试工作。底盘电气在线检测装置主机全面模拟实装各型传感器、位置开关及电磁阀等负载，显控装置用于传感器模拟信号参数设置及驱动信号检测，具体组成如下：

底盘电气在线检测装置主机包括：模拟信号模拟板、数字I/O信号模拟板、信号采集板、设备连接器、盒体及线缆。设备连接器可更换式地连接到底盘电气在线检测装置主机的采集信号测试接口和驱动信号测试接口，然后通过测试线缆连接特种车辆底盘。通过更换设备连接器，可以兼容3种特种车辆底盘。

模拟信号模拟板包括：模拟CPU控制单元、DA转换模块、电阻信号频率信号转换模块和模拟CAN通信模块，模拟发动转速传感器、车速里程传感器、电流传感器、变速箱油压、水上液压油压传感器、储气瓶压力传感器、变速箱油温、风扇传动油温等传感器输出信号，为电气系统提供模拟信号源。

数字I/O信号模拟板包括：数字CPU控制单元、I/O信号转换模块和数字CAN通信模块，模拟变速箱高低档、变速箱倒挡、变速箱空挡、一桥/四桥左接通、一桥/四桥右接通、左/右轴间闭锁、充电指示、抽尘工作指示、载员门/乘员门关闭等开关量输出信号，为电气系统提供开关量信号源。

信号采集板包括：采集CPU控制单元、功率电阻负载和采集CAN通信模块，模拟车辆近光/远光大灯、转向灯、刹车灯、倒车灯、示廓灯、进气/排气电磁阀、左/右轴间差速闭锁电磁阀、报警喇叭等负载，为电气系统提供模拟负载。

盒体及线缆：盒体由插座CZ1-CZ6和壳体组成。壳体用于各板卡的安装固定，线缆用于内部各个部件的连接。

显控装置硬件为加固式便携式工控机，连接到底盘电气在线检测装置主机的USB通信接口，软件开发环境为Qt5.9.0，软件模块包括：车辆A-F型显控模块、CAN总线数据解析模块以及CAN总线通信驱动加载模块。

实施例1：

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

1、图1所示为底盘电气在线检测系统框图，虚线框内驾驶任务终端、底盘采集控制器保持原车供电及通信连接方式，使用测试线缆连接底盘采集控制器的采集信号接口及驱动信号接口至本发明底盘电气在线检测装置主机的采集信号测试接口和驱动信号测试接口，激励信号配置、驱动信号检测结果在底盘电气在线检测装置显控装置操作并展现。

2、图2所示为检测流程图，首先将测试线缆接入被测底盘，选型测试车型，然后操作显控装置界面，设置车辆参数，连接检测装置主机硬件设备，开展测试。测试过程中对比设置值与实车运行状态，二者一致表明系统运行正常，不一致时，能够准确直观异常点，指导开展检修维护，直至检测完成，形成测试报告，测试通过。

3、图3所示为模拟传感器电压信号原理框图，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过SPI接口配置多通道DA信号转换单元，多通道DA信号转换单元可同时输出多路标准电压，通过电压放大电路得到目标电压，最后通过电压跟随器输出至电气系统，稳定输出信号。采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

4、图4所示为模拟传感器电阻信号原理框图，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过IO接口控制多通道电阻信号转换单元，电阻信号采用无源电阻预置输出模式输出至电气系统，信号精度高，输出稳定。采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

5、图5所示为本发明模拟传感器频率信号原理框图，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过PWM接口控制多通道频率信号转换单元，频率信号经过电压转化得到目标频率信号，通过信号输出单元输出至电气系统。采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

6、图6所示为模拟传感器IO信号原理框图，模拟信号模拟板的模拟CPU控制单元通过模拟CAN总线接收显控装置下发配置信息，通过IO接口控制多通道IO信号转换单元，得到目标IO信号，最后通过功率保护电路输出至电气系统，在外部信号短路情况下也可正常工作。采集电气系统实际运行状态进行对比，得到检测结果。

7、图7所示为模拟功率负载原理框图，功率负载接收电气系统功率信息，通过驱动状态监测单元隔离采样检测驱动状态，计算消耗功率，维持系统在功率保护门限之下平稳工作，最后由模拟CPU控制单元通过CAN总线向上报负载工作状态。与显控装置实际检测结果对比，得到检测结果。

8、图8所示为本发明的明盒体结构图，壳体用于将各板卡的装配，插座用于驱动装置的外部连接。

本发明专利遵循硬件通用、软件灵活配置的原则，实现了多车型底盘电气系统的在线检测。通用硬件为底盘电气在线检测装置主机，提供高精度、全要素信号激励源；软件灵活配置通过显控装置实现，完成车型选择、参数设置功能。典型检测例程固化于显控装置的操作界面，极大提升了测试准确性及便捷性。

本发明专利通过高精度、全要素的综合信号发生与检测方法，实现了多车型特种车辆底盘电气系统在线检查，提高了系统维护的便捷性与准确性。

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变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。