ABS故障診斷系統設計研究

張芳玲

摘 要：ABS作為一種主動安全裝置，必須要有可靠完善的自診斷系統，但診斷系統必須標準化、規范化，本文針對自主研發的ABS系統，按國際標準診斷通訊協議SAE J1939和ISO14230，介紹基于PC機通信結構的ABS故障診斷系統的設計步驟和思路。

關鍵詞：ABS；故障診斷；故障碼；PC機

汽車防抱死制動系統簡稱ABS，是在傳統的普通制動系統基礎上加入電子控制技術，在汽車緊急制動時通過反復調節制動系統壓力以調節車輪制動力大小來避免車輪出現抱死現象，從而提高汽車緊急制動時的操控穩定性，并縮短制動距離，以獲得最佳的制動效果，提高汽車的安全性能。

ABS作為一種主動安全裝置，必須要有可靠完善的自診斷系統，以便在系統產生故障時能及時通過警示燈來提醒駕駛員，使其能夠及時采取相應的措施，同時ABS也要自動退出控制，以免產生誤動作。同時診斷系統將故障以故障代碼的形式存儲到隨機存儲器，以便維修時調取幫助更快確定故障情況。確保并提高汽車ABS系統可靠性的最直接、最有效的方法就是提升系統的故障自診斷技術，因此世界各國汽車公司都在加大對ABS系統故障診斷技術的研究與實踐。當然，診斷系統必須標準化、規范化，否則各個廠家各種式樣，不能相互通用，就會給用戶特別是維修人員帶來許多不必要的麻煩。所以所有ABS診斷系統最好按標準的診斷協議來進行設計與開發，為此本文研究按國際標準設計的故障診斷系統。

1 硬件系統設計

1.1 通訊電路

微機與單片機串行通訊不能直接相連，必須將微機RS-232C串行口±12V的電平轉換為單片機0～+5V的電平，同時單片機電平也要變換為微機串行口電平，此為雙向傳輸的過程，一般的方法是利用專用芯片1488或1489完成電平的轉換，這一系 統有個顯著的缺點是需要+12V電 源構成電路。原因是一般情況這種變換電路都是直接做在控制器的電路板上，而電路板上一般都是+5V的單一電源，所以必須進行電源變換，從而增加了電路的復雜性。目前已經有單+5V的串行口轉換模塊，相應的原理框圖見圖1。

所設計的基于Infineon C164CI單片機包括輸入、輸出、通訊、故障診斷、CAN網絡等五個主要模塊及其他的一些輔助模塊，輔助模塊方面如指示燈，可以用輸入/輸出端口來驅動；一些硬件電路的診斷，如檢測電源是否超出正常工作電壓范圍、輪速傳感器有無工作狀態異常等可用模數轉換器端口來完成。

防抱死制動系統的故障檢測內容包括輪速傳感器的短路、斷路及不正常信號，電磁閥短路、斷路情況，供電電源電壓異常，電控單元故障以及故障警示燈的故障等，當中最核心最重要的是對各個輪速傳感器和電磁閥的檢測。本系統可以利用RS232接口直接與專用故障診斷儀或PC連接，以完成使用中的故障診斷和系統測試工作。

1.2 車輪轉速信號采集系統故障檢測電路

輪速傳感器為電控單元提供車輪轉速信息，如果輪速傳感器出現故障，電控單元就無法對車輪制動力實施有效控制，從而使系統失效或誤動作。對輪速傳感器故障檢測的方法采用的是加壓測分壓，輪速信號正常時該電路將不起作用，而當電控單元接收不到輪速信號時，就會對該傳感器進行檢測。

1.3 電磁閥故障檢測電路

對于ABS系統電磁閥的檢測則充分利用檢測端子ST，在信號ST異常時使用分壓求分壓的辦法對電磁閥進行檢測。

2 軟件系統設計

2.1 軟件系統初始化程序

初始化的主要工作是設置防抱控制的初始化參數，如給定防抱的加速度邏輯門限、參考滑移率、系統的初始化標志清零或賦初始值。在程序運行過程中一部分初始化參數要改變，而部分參數是不變的。每次上 電后都要執行這一程序。如果ABS系統需要應用于不同的車輛，那么可以通過調整這些初始化的參數來實現。ABS的狀態標志位則用于標志ABS系統的運行狀態。初始化必須清零，以便系統處于正確的初始狀態。

2.2 軟件設計

單片機與微機串行通訊的軟件需要分別設計各自的通訊協議，在微機方面VB語言中已有專用于串行通訊的控件，即MScomm控件，通過這一控件可設置電腦串行通訊的波特率以及數據格式。由于通訊控件可引發并響應OnComm操作，用戶可在事件過程中了解通訊狀態，從而進行數據的收發和處理。

3 故障閃碼的設計

故障閃碼是獲取故障信息的傳統方法，它是通過故障警示燈的閃爍來顯示故障信息，包括發生故障的零部件及故障類型。如圖2所示，故障閃碼序列的第一部分表示產生故障的零部件名稱，間隔1.5s再發出的第二部分表示故障的類型，即圖中表示第一個故障代碼為42。其中高電位表示警示燈亮，低電位表示警示燈滅。當隨機存儲器中存有2個以上的故障代碼時，首先顯示小數值的代碼，間隔2.5s后顯示第二個，依次顯示，所有故障代碼閃爍結束后間隔4.5s重復。

針對自主開發的四通道四傳感器（簡稱4M/4S）式ABS系統，編制出ABS系統故障診斷代碼表，給出整個ABS系統的閃碼編碼。這樣維修人員調取故障代碼后就可以根據該表查出故障部件和故障類型。

4 PC機診斷儀

電腦診斷儀的的故障代碼一般仍采用閃碼的標號規則，并給出存放于E2P只讀存儲器中的故障編碼的地址。ABS診斷儀的故障診斷系統基于國際標準ISO14230設計，這一標準在原有標準的基礎上進行了擴充與完善，是最新的關于車輛故障診斷的協議。其主要作用是用于診斷，主要任務是定義故障診斷系統的啟動方式以及建立ECU控制器與診斷儀之間的通訊協議。由于篇幅問題，本文不贅述具體的設計過程和步驟。

5 結語

本文簡單介紹了兩種診斷系統的設計，一種是利用ABS故障警示燈的閃亮規律來讀取故障代碼的方式；另一種為PC 機診斷儀，將PC 機串口與電控單元串口連接，通過PC 機將來自電控單元的故障碼直接顯示出來。首先介紹了包括通訊電路和診斷信號處理模塊的ABS故障診斷系統的硬件電路系統設計，然后是采用VB語言編寫程序的相關控制軟件的設計開發。

參考文獻：

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