专利名称：控制电箱和采用该控制电箱的车辆检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及车辆制造技术，尤其涉及用于车辆检测的控制电箱、采用该控制电箱的车辆检测系统及检测方法。
背景技术：
在车辆制造技术中，如何充分利用再制造产品，是汽车制造业的一个热点。众所周知地，充分利用好再制造产品，可有效降低汽车使用维护成本，促进汽车消费市场的发展。 尤其对于车辆中的发动机、变速箱等部件，通过应用专业技术以及专业设备对其进行再制造，能够获得可靠稳定的产品，且性能水平能够达到新产品的水准。同样重要的是，在应用这些动力总成时，需要对其性能和质量进行检验测试。当前，在工业应用中，一般需要根据实际要求来开发专门的CAN总线接口卡以用于对这些动力总成的检验和测试。具体来说，需要使用专门开发的CAN总线接口卡与被测试部件的控制模块进行必要的数据交换，从而到达必要的控制要求，满足再制造产品的质量检测需求。在工业上，CAN2. 0总线除了在物理层、数据链路层是国际通用标准定义外，应用层、网络层、等等完全开放给各个厂家进行总线数据库开发和软件集成。也就是说，电子模块通过总线实现复杂的数据传输和功能控制。按照常规方法，开发CAN总线接口卡，对需要实现的控制要求进行总线数据解析，软硬件的开发成本昂贵，开发调试周期长。

发明内容
为了避免数据总线接口卡二次开发的风险和投入，考虑到CAN数据总线的开发特点，同时，结合汽车电子部件和模块的软硬件接口特性，本发明提供了一种用于车辆检测系统的控制电箱、采用该控制电箱的车辆检测系统以及检测方法。具体来说，本发明的第一个方面提供了一种用于车辆检测系统的控制电箱，包括 可编程逻辑控制器，发动机控制模块和电子节气门体，其中所述发动机控制模块分别与所述可编程逻辑控制器和所述电子节气门体电气相连，其中，所述可编程逻辑控制器进一步包括用于对所述发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真的装置，其中， 所述发动机控制模块进一步包括用于根据输入的所述可编程逻辑模块的仿真信号来控制所述电子节气门体的开度的装置，用于读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入的装置，和用于并计算所述电子节气门体的开度的装置。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述可编程逻辑控制器还包括模拟信号输入/输出模块。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述控制电箱进一步包括开关电源、变频器、电压表、开关按钮、接触器、控制继电器、保险丝、空气开关、指示灯和/或电箱风扇。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述发动机控制模块通过CAN 总线与处于所述控制电箱之外的变速器控制模块相连。
优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述模拟信号输入/输出模块还包括数模转换模块和模数转换模块。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述数模转换模块用于将数字信号转换成相应的模拟信号以用于输出。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中所述用于所述的模拟信号通过屏蔽的双绞线输出。优选地，根据本发明的第一个方面的控制电箱，其中模拟信号输入/输出模块具有二路电压型数模转换模块。本发明的第二个方面提供了一种车辆检测系统，包括变速器，包括变速器控制模块；和控制电箱，包括可编程逻辑控制器、发动机控制模块和电子节气门体，所述控制电箱还进一步包括发动机控制模块和电子节气门体，其中所述发动机控制模块分别与所述可编程逻辑控制器和所述电子节气门体电气相连，其中，所述可编程逻辑控制器进一步包括用于对所述发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真的装置，其中，所述发动机控制模块进一步包括用于根据输入的所述可编程逻辑模块的仿真信号来控制所述电子节气门体的开度的装置，用于读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入的装置， 和用于并计算所述电子节气门体的开度的装置。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中所述可编程逻辑控制器还包括模拟信号输入/输出模块。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中所述控制电箱进一步包括开关电源、变频器、电压表、开关按钮、接触器、控制继电器、保险丝、空气开关、指示灯和/ 或电箱风扇。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中所述发动机控制模块通过CAN总线与处于所述控制电箱之外的变速器控制模块相连。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中所述模拟信号输入/输出模块还包括数模转换模块和模数转换模块。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中所述数模转换模块用于将数字信号转换成相应的模拟信号以用于输出。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中用于输出的所述模拟信号通过屏蔽的双绞线输出。优选地，根据本发明的第二个方面的车辆检测系统，其中模拟信号输入/输出模块具有二路电压型数模转换模块。本发明的第三个方面提供了一种采用根据本发明第一个方面的控制电箱的汽车。本发明的第四个方面提供了一种采用根据本发明第二个方面的车辆检测系统的汽车。本发明的第五个方面提供了一种采用本发明的第二个方面提供的车辆检测系统对车辆的变速器进行检测的方法，包括利用可编程逻辑控制器对所述发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真，根据所述可编程逻辑模块的仿真模拟信号，由发动机控制模块控制所述电子节气门体的开度，通过所述发动机控制模块读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入，通过所述发动机控制模块计算所述电子节气门体的开度，以及通过CAN总线把关于所述电子节气门体开度的数据传输给变速器控制模块。优选地，根据本发明的第五个方面的检测方法，其中通过模拟信号输入/输出模块把经所述可编程逻辑模块仿真的数字信号转换为模拟信号并输出。优选地，根据本发明的第五个方面的检测方法，进一步包括，对所述模拟信号输入 /输出模块的输出信号进行选择；调节所述模拟信号输入/输出模块的增益以及偏置。根据本发明的控制电箱、采用该控制电箱的车辆检测系统以及检测方法，无需专门开发专用的CAN总线接口卡，可以将量产车型的电子元件和控制模块作为常规的工控设备中的元件应用，有效地降低了制造成本。而且，应用的电子元件和控制模块本身之间的软硬件接口无须二次开发，显著地提高了可靠性。此外，根据本发明提出的方案，可以根据需要将车辆上使用的电子元件和控制模块应用于不用的工业控制场合，十分灵活。结合其中显示和描述了本发明的示例性实施例的附图阅读以下详细描述后，本领域的技术人员将明白本发明的这些以及其他的目标、特征和优势。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1示出了根据本发明的一个实施例的包括控制电箱的车辆检测系统。
具体实施例方式在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用方面不限定于在以下说明中提出的或者以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明还可以有其他实施例并且还能够以各种方式被实施或者实现。同样地，应当理解这里使用的措辞和术语旨在说明并且不应被看作限定。图1示出了根据本发明的一个实施例的用于进行车辆检测的控制电箱100。在该实施例中，该控制电箱100用于对变速器200进行检测。控制电箱100和变速器200共同组成车辆检测系统。如图1所示，控制电箱100内部集成了可编程逻辑控制器104(PLC)。 此外，控制电箱100内部还可以集成有开关电源、变频器、电压表、开关按钮、接触器、控制继电器、保险丝、空气开关、指示灯、电箱风扇等等电气元件(为了更清楚地图示本发明，这些元件没有示出)。变速器200是一款目前广泛应用于汽车上的液压六速自动变速器。液压六速自动变速器是一个全自动、6-速、前轮驱动式电子控制变速器。它主要包括一个4件式变矩器、 一个混合行星齿轮组、摩擦式和机械式离合器总成以及一个液压和控制系统(未示出)。变矩器的作用类似于液体耦合器，将发动机功率平稳地传递到变速器200。必要时，变矩器还通过液压方式提供附加的扭矩放大。当压盘接合时，提供发动机至变速器200的机械直接驱动耦合器的作用。行星齿轮系提供6个前进档传动比和一个倒档。传动比的改变是全自动的，利用位于变速器200内的变速器控制模块(TCM) 202来实现。变速器控制模块202接收并监测不同电子传感器的输入信号，并使用这些信息使变速器200在最佳时刻换档。变速器控制模块202指令换档电磁阀和可变排量压力控制电磁阀，以控制换档正时和换档感觉。变速器控制模块202还控制变矩器离合器的接合和分离，从而使发动机实现最大燃油效率，而不降低车辆性能。所有电磁阀，包括变速器控制模块202，组装成一个独立的控制电磁阀总成。一般地，自动变速器具有这样的特点变速器控制模块202处于变速箱内部；相关液压控制阀、电磁阀和电子模块集成在一起，即电子模块对电磁阀的输出控制和液压检测开关输入信号处理，都被集成在一体，无法通过硬线连接来实施控制。自动变速器采用了离合器到离合器的换档技术，即当进行升档或者降档操作时，按照控制模块内部软件的控制策略，会有两组离合器同时进行动作。变速箱控制模块外部通信采用CAN2. 0的高速总线。实车的加减档和TCC释放及结合控制主要取决于车辆行驶的速度和油门的开度。 自动变速器输出速度传感器能够将与车速相关的信息传送至变速器控制模块202。变速器控制模块202利用车速信息控制换档正时、管路压力和变矩器离合器的接合与分离。发动机控制模块(ECM) 106是节气门执行器控制(TAC)系统的控制中心。发动机控制模块根据加速踏板位置传感器的输入确定驾驶员的意图，然后根据节气门位置传感器的输入计算相应的节气门响应量。发动机控制模块通过向节气门执行器电机提供脉宽调制电压，以实现节气门定位。所得到的节气门位置(TP)是变速器换档模式逻辑中最重要的输入之一，发动机控制模块106通过CAN总线节气门开度数值传给变速器控制模块202。过小的节气门位置角度会导致加档，从而影响换档模式。而过大的节气门位置角度则会导致减档，从而影响换档模式。加速踏板位置传感器用于确定踏板角度。发动机控制模块向每个加速踏板位置传感器提供5伏参考电压电路和低参考电压电路。加速踏板位置传感器向发动机控制模块提供与踏板位移量成比例的信号电压。第一加速踏板位置传感器在静止位置时的信号电压接近低参考电压，在踏板踩下时增加。第二加速踏板位置传感器在静止位置时的信号电压也接近低参考电压，在踏板踩下时增加。第一加速踏板位置传感器是电位计型传感器 0. 13-4. 88伏、0. 3-4. 75伏。第二加速踏板位置传感器是电位计型传感器0. 12-2. 64伏、 0. 3-4. 75 伏。为了实现不使用专门开放的CAN总线对变速器200进行检测的目的，一般是与变速器200配套使用的发动机控制模块106和电子节气门体(ETC) 102被被集成到控制电箱 100中，以替代需要专门开发的CAN总线接口卡。具体地，如图1所示，在控制电箱内部，发动机控制模块106分别与可编程逻辑控制器104和电子节气门体102电气相连。发动机控制模块106还进一步通过CAN总线与变速器控制模块202相通信。可编程逻辑控制器104进一步包括用于对发动机控制模块106的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真的装置(未示出)。发动机控制模块106进一步包括用于根据输入的可编程逻辑模块106的仿真信号来控制电子节气门体102的开度的装置(未示出)，用于读取相应电子节气门体102的位置传感器的信号输入的装置(未示出)，以及用于并计算电子节气门体102的开度的装置(未示出)。上述未示出的装置既可以通过硬件逻辑来实现，也可以通过软件代码来实现。可编程序逻辑控制器104内部还尤其包含扩展模拟输入/输出模块108。该模拟输入/输出模块108可以是具有二路电压型D/A输出的模拟输入/输出模块。具体地，可编程逻辑控制器104将模拟信号比如模拟电压输出到发动机控制模块 106。发动机控制模块106根据加速踏板位置传感器的输入信号和节气门位置传感器的输入信号计算相应的节气门响应量，然后向节气门执行器电机提供脉宽调制电压，以对节气门进行定位。之后，发动机控制模块106把有关节气门的数据通过CAN总线提供给变速器控制模块202。通过使用可编程序逻辑控制器104的模拟信号输入/输出模块108和以及相关的用户程序，可以对发动机控制模块106的加速踏板位置传感器(未示出)的输入信号进行仿真。之后，基于从可编程序逻辑控制器104处获得的仿真信号，发动机控制模块106自行控制电子节气门体102的开度，并读取相应节气门位置传感器的信号输入，计算出节气门开度。通过发动机控制模块106和变速器控制模块202之间的CAN总线，变速器控制模块 202将获取发动机控制模块106传递的节气门开度的总线数据，并根据所获得的数据实现对变速器200的控制。其中，使用可编程序逻辑控制器104对加速踏板位置传感器的输入信号的仿真一般可以如此进行通过模拟信号输入/输出模块中的数模转换器将可编程序逻辑控制器 104的数字输出信号转换为模拟电压或电流，然后控制执行机构。尤其地，此处最好选用具有二路电压型模数输出的模拟信号输入/输出模块。模拟信号输出信号一般通过屏蔽的双绞线将信号输出。在以可编程逻辑控制器104为控制器的检测设备控制系统中，除了大量的开关量控制，如变频电机的开/停/调速等，还可以对许多连续变化的模拟信号信号进行控制。可编程序逻辑控制器104包括许多的特殊功能模块，而模拟信号输入/输出模块则是其中的一种。它还进一步包括数模转换模块和模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字信号转换成对应的模拟信号(电压或电流)并输出。这种转换具有较高的精度。当然不同的可编程序控制器的编程和硬件配置方法也不同，这些编程和硬件配置方法均以参考引用的方式结合到本文中。需要进一步说明的是，在使用可编程序逻辑控制器104的模拟信号来控制变频调速时，可以选用以下参数对相关部件进行配置。模拟信号输入/输出模块108的输出信号，一般可以选择0 5V的电压信号进行控制，而分辨率则选用2. 5mV的电压。模拟信号输入/输出模块108的增益原则上可设定为任意值。然而，如果要得到最大12位的分辨率，一般选用0 4000。此处，0 4000的数字量对应于0 5V的输出电压。而模拟信号输入/输出模块108与可编程序逻辑控制器104的通信，则主要通过编程来实现。其主要包括不同通道数模转换的执行控制，数字控制量写入模拟信号输入/输出模块等等。其中尤为重要的是对缓冲存储器的设置。缓冲存储器的定义方式可以参考相应的产品编程手册，这些定义方式均以参考引用的方式结合到本文中。而控制系统编程则可以通过简易的调整或根据可编程序逻辑控制器104的指令来改变模拟信号输出的范围、瞬时值和设定值等数据的读出和写入用。例如，假设可编程序逻辑控制器104普通AO模块对应的是0-4000，那么当组态为0. 3-5V输出时，当给输出寄存器0时，就是0. 3V输出，给寄存器2000时，就是2. 65V输出。至于实时动态的油门踏板位置仿真信号的输出，可以通过定时实现。定时的时间一到，就相应地改变模拟信号设定值。此外，本发明的另一个实施例还提供了使用上述实施例所述控制电箱的汽车。此外，本发明的进一步的实施例还提供了使用上述实施例所述的车辆检测系统的汽车。根据本发明的技术方案，可以将专用的CAN总线接口卡的设计开发充分简化，并且其控制技术实现可靠，设计制造成本低廉，应用通用性强，可以避免数据总线接口卡二次开发的风险和投入，特别适合应用于相关车辆整成及动力总成检测设备的设计开发和制造。尽管上面已经描述了示范性实施例，但本发明不限于这些示范性实施例。在本发明的精神和范围内，这些示范性实施例可以被结合使用或者每个示范性实施例可以被部分地修改。虽然本发明的优选示范性实施例是采用特定术语进行描述的，但这种描述只是用于说明的目的。应当理解的是，在不脱离权利要求的精神和范围内，可以对权利要求书做出各种修改和变换。
权利要求
1.一种用于车辆检测系统的控制电箱，包括可编程逻辑控制器，其特征在于，所述控制电箱还进一步包括发动机控制模块和电子节气门体，其中所述发动机控制模块分别与所述可编程逻辑控制器和所述电子节气门体电气相连，其中，所述可编程逻辑控制器进一步包括用于对所述发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真的装置，其中，所述发动机控制模块进一步包括用于根据输入的所述可编程逻辑模块的仿真信号来控制所述电子节气门体的开度的装置，用于读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入的装置，和用于并计算所述电子节气门体的开度的装置。
2.如权利要求1所述的控制电箱，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括模拟信号输入/输出模块。
3.如权利要求1所述的控制电箱，其特征在于，所述控制电箱进一步包括开关电源、变频器、电压表、开关按钮、接触器、控制继电器、保险丝、空气开关、指示灯和/或电箱风扇。
4.如权利要求1所述的控制电箱，其特征在于，所述发动机控制模块通过CAN总线与处于所述控制电箱之外的变速器控制模块相连。
5.如权利要求2所述的控制电箱，其特征在于，所述模拟信号输入/输出模块还包括数模转换模块和模数转换模块。
6.如权利要求5所述的控制电箱，其特征在于，其中所述数模转换模块用于将数字信号转换成相应的模拟信号以用于输出。
7.如权利要求6所述的控制电箱，其特征在于，其中用于输出的所述模拟信号通过屏蔽的双绞线输出。
8.如权利要求2所述的控制电箱，其特征在于，其中模拟信号输入/输出模块具有二路电压型数模转换模块。
9.一种车辆检测系统，包括变速器，包括变速器控制模块；和控制电箱，包括可编程逻辑控制器、发动机控制模块和电子节气门体，所述控制电箱还进一步包括发动机控制模块和电子节气门体，其中所述发动机控制模块分别与所述可编程逻辑控制器和所述电子节气门体电气相连，其中，所述可编程逻辑控制器进一步包括用于对所述发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真的装置，其中，所述发动机控制模块进一步包括用于根据输入的所述可编程逻辑模块的仿真信号来控制所述电子节气门体的开度的装置，用于读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入的装置，和用于并计算所述电子节气门体的开度的装置。
10.如权利要求9所述的车辆检测系统，其特征在于，所述发动机控制模块通过CAN总线与所述变速器控制模块相连。
11.如权利要求9所述的车辆检测系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括模拟信号输入/输出模块。
12.如权利要求9所述的车辆检测系统，其特征在于，所述控制电箱进一步包括开关电源、变频器、电压表、开关按钮、接触器、控制继电器、保险丝、空气开关、指示灯和/或电箱风扇。
13.如权利要求11所述的车辆检测系统，其特征在于，所述模拟信号输入/输出模块还包括数模转换模块和模数转换模块。
14.如权利要求13所述的车辆检测系统，其特征在于，其中所述数模转换模块用于将数字信号转换成相应的模拟信号以用于输出。
15.如权利要求14所述的车辆检测系统，其特征在于，其中用于输出的所述模拟信号通过屏蔽的双绞线输出。
16.如权利要求11所述的车辆检测系统，其特征在于，其中模拟信号输入/输出模块包括二路电压型数模转换模块。
17.一种采用如权利要求1所述的控制电箱的汽车。
18.一种采用如权利要求11所述的车辆检测系统的汽车。
19.一种采用如权利要求11所述的车辆检测系统对车辆的变速器进行检测的方法，包括利用可编程逻辑控制器对发动机控制模块的加速踏板位置传感器输入信号进行仿真， 根据所述可编程逻辑模块的仿真信号，由发动机控制模块控制电子节气门体的开度， 通过所述发动机控制模块读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入， 通过所述发动机控制模块计算所述电子节气门体的开度，以及通过CAN总线把关于所述电子节气门体开度的数据传输给变速器控制模块。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过模拟信号输入/输出模块把经所述可编程逻辑模块仿真的数字信号转换为模拟信号并输出。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括，对所述模拟信号输入/输出模块的输出信号进行选择；调节所述模拟信号输入/输出模块的增益以及偏置。
全文摘要
本发明提供了一种控制电箱和采用该控制电箱的车辆检测系统及检测方法。该控制电箱包括可编程逻辑控制器，发动机控制模块和电子节气门体，其中发动机控制模块进一步包括用于根据输入的所述可编程逻辑模块的仿真信号来控制所述电子节气门体的开度的装置，用于读取相应电子节气门体的位置传感器的信号输入的装置，和用于并计算所述电子节气门体的开度的装置。本发明还提供了采用该控制电箱的车辆检测系统和根据该车辆检测系统而实施的检测方法。本发明的技术方案，控制技术实现可靠，设计制造成本低廉，应用通用性强，可以避免数据总线接口卡二次开发的风险和投入。
文档编号G01M13/02GK102251860SQ20101017938
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者陆泳 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司