ABS故障诊断系统设计研究

张芳玲

摘 要：ABS作为一种主动安全装置，必须要有可靠完善的自诊断系统，但诊断系统必须标准化、规范化，本文针对自主研发的ABS系统，按国际标准诊断通讯协议SAE J1939和ISO14230，介绍基于PC机通信结构的ABS故障诊断系统的设计步骤和思路。

关键词：ABS；故障诊断；故障码；PC机

汽车防抱死制动系统简称ABS，是在传统的普通制动系统基础上加入电子控制技术，在汽车紧急制动时通过反复调节制动系统压力以调节车轮制动力大小来避免车轮出现抱死现象，从而提高汽车紧急制动时的操控稳定性，并缩短制动距离，以获得最佳的制动效果，提高汽车的安全性能。

ABS作为一种主动安全装置，必须要有可靠完善的自诊断系统，以便在系统产生故障时能及时通过警示灯来提醒驾驶员，使其能够及时采取相应的措施，同时ABS也要自动退出控制，以免产生误动作。同时诊断系统将故障以故障代码的形式存储到随机存储器，以便维修时调取帮助更快确定故障情况。确保并提高汽车ABS系统可靠性的最直接、最有效的方法就是提升系统的故障自诊断技术，因此世界各国汽车公司都在加大对ABS系统故障诊断技术的研究与实践。当然，诊断系统必须标准化、规范化，否则各个厂家各种式样，不能相互通用，就会给用户特别是维修人员带来许多不必要的麻烦。所以所有ABS诊断系统最好按标准的诊断协议来进行设计与开发，为此本文研究按国际标准设计的故障诊断系统。

1 硬件系统设计

1.1 通讯电路

微机与单片机串行通讯不能直接相连，必须将微机RS-232C串行口±12V的电平转换为单片机0～+5V的电平，同时单片机电平也要变换为微机串行口电平，此为双向传输的过程，一般的方法是利用专用芯片1488或1489完成电平的转换，这一系 统有个显著的缺点是需要+12V电 源构成电路。原因是一般情况这种变换电路都是直接做在控制器的电路板上，而电路板上一般都是+5V的单一电源，所以必须进行电源变换，从而增加了电路的复杂性。目前已经有单+5V的串行口轉换模块，相应的原理框图见图1。

所设计的基于Infineon C164CI单片机包括输入、输出、通讯、故障诊断、CAN网络等五个主要模块及其他的一些辅助模块，辅助模块方面如指示灯，可以用输入/输出端口来驱动；一些硬件电路的诊断，如检测电源是否超出正常工作电压范围、轮速传感器有无工作状态异常等可用模数转换器端口来完成。

防抱死制动系统的故障检测内容包括轮速传感器的短路、断路及不正常信号，电磁阀短路、断路情况，供电电源电压异常，电控单元故障以及故障警示灯的故障等，当中最核心最重要的是对各个轮速传感器和电磁阀的检测。本系统可以利用RS232接口直接与专用故障诊断仪或PC连接，以完成使用中的故障诊断和系统测试工作。

1.2 车轮转速信号采集系统故障检测电路

轮速传感器为电控单元提供车轮转速信息，如果轮速传感器出现故障，电控单元就无法对车轮制动力实施有效控制，从而使系统失效或误动作。对轮速传感器故障检测的方法采用的是加压测分压，轮速信号正常时该电路将不起作用，而当电控单元接收不到轮速信号时，就会对该传感器进行检测。

1.3 电磁阀故障检测电路

对于ABS系统电磁阀的检测则充分利用检测端子ST，在信号ST异常时使用分压求分压的办法对电磁阀进行检测。

2 软件系统设计

2.1 软件系统初始化程序

初始化的主要工作是设置防抱控制的初始化参数，如给定防抱的加速度逻辑门限、参考滑移率、系统的初始化标志清零或赋初始值。在程序运行过程中一部分初始化参数要改变，而部分参数是不变的。每次上 电后都要执行这一程序。如果ABS系统需要应用于不同的车辆，那么可以通过调整这些初始化的参数来实现。ABS的状态标志位则用于标志ABS系统的运行状态。初始化必须清零，以便系统处于正确的初始状态。

2.2 软件设计

单片机与微机串行通讯的软件需要分别设计各自的通讯协议，在微机方面VB语言中已有专用于串行通讯的控件，即MScomm控件，通过这一控件可设置电脑串行通讯的波特率以及数据格式。由于通讯控件可引发并响应OnComm操作，用户可在事件过程中了解通讯状态，从而进行数据的收发和处理。

3 故障闪码的设计

故障闪码是获取故障信息的传统方法，它是通过故障警示灯的闪烁来显示故障信息，包括发生故障的零部件及故障类型。如图2所示，故障闪码序列的第一部分表示产生故障的零部件名称，间隔1.5s再发出的第二部分表示故障的类型，即图中表示第一个故障代码为42。其中高电位表示警示灯亮，低电位表示警示灯灭。当随机存储器中存有2个以上的故障代码时，首先显示小数值的代码，间隔2.5s后显示第二个，依次显示，所有故障代码闪烁结束后间隔4.5s重复。

针对自主开发的四通道四传感器（简称4M/4S）式ABS系统，编制出ABS系统故障诊断代码表，给出整个ABS系统的闪码编码。这样维修人员调取故障代码后就可以根据该表查出故障部件和故障类型。

4 PC机诊断仪

电脑诊断仪的的故障代码一般仍采用闪码的标号规则，并给出存放于E2P只读存储器中的故障编码的地址。ABS诊断仪的故障诊断系统基于国际标准ISO14230设计，这一标准在原有标准的基础上进行了扩充与完善，是最新的关于车辆故障诊断的协议。其主要作用是用于诊断，主要任务是定义故障诊断系统的启动方式以及建立ECU控制器与诊断仪之间的通讯协议。由于篇幅问题，本文不赘述具体的设计过程和步骤。

5 结语

本文简单介绍了两种诊断系统的设计，一种是利用ABS故障警示灯的闪亮规律来读取故障代码的方式；另一种为PC 机诊断仪，将PC 机串口与电控单元串口连接，通过PC 机将来自电控单元的故障码直接显示出来。首先介绍了包括通讯电路和诊断信号处理模块的ABS故障诊断系统的硬件电路系统设计，然后是采用VB语言编写程序的相关控制软件的设计开发。

参考文献：

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[2]曹薇华.汽车制动防抱死系统故障诊断技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

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