電動汽車整車控制器自動檢測技術*

柳熹 于蘭 辛明華 周能輝

（天津清源電動車輛有限責任公司）

由于現代汽車電子技術大量采用CPU，DSP，FPGA等高密度芯片和精密傳感器件，傳統的單臺儀器已經很難滿足高效率測試的要求，而基于模塊化組件，以軟件為核心的可重構自動測試系統得到廣泛的應用[1]。模塊化功能硬件是測量儀器系統的一個強有力的支撐，由于每個模塊都有獨立的測量功能，而其電氣接口、機箱機械規格都是標準化的，因此它使得儀器儀表構建更加靈活、簡便、快速[2]。

1 PXI模塊化

PXI（PCIExtension for Instrumentation,面向儀器系統的PCI擴展）是一種專為工業數據采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，具備系統的模塊化、容易集成、裝卸和連接，以及方便提高設備同步與觸發精確度等卓越特性。

圖1示出一組典型的用于汽車電子產品檢測的PXI模塊化儀器，其中包括了基于Pentium CPU的PXI控制器、由數字萬用表和多路復用開關及矩陣開關組成的多路電流、電壓測試系統、用于產生汽車收音機電臺信號的射頻信號發生器以及汽車收音機音頻分析儀等設備。為了實現自動化測試，汽車電子產品廠商通常利用產品本身具有的總線，如CAN和K-Line等，開放特定的控制指令用于產品狀態控制，無需人工干預，因此在這些模塊化儀器中，通常包含一個總線控制器（如CAN，K-Line，LIN控制器等）。除此以外，通常配置一塊具有寬電壓輸入輸出和光耦隔離的DIO卡，用于與自動化生產線之間進行時序同步和夾具控制等。

圖1中包括了各種經常用到的汽車電子產品測試儀器。在大多數應用中，可以對上述模塊化儀器進行配置，選用其中的一部分儀器，即可實現如汽車收音機（包括VCD/DVD/導航）、儀表板、行車記錄儀、整車控制器（VCU）等產品在PCB及整機狀態下的功能及參數測試。

2 整車控制器的硬件功能劃分

整車控制器的硬件電路從功能上劃分主要包括電源模塊、模擬量信號處理模塊、數字量信號處理模塊、低端驅動輸出模塊、PWM輸出模塊及CAN通信模塊等。具體的電氣框，如圖2所示。

3 測試設備的整體方案

整車控制器測試設備主要由工控機、模擬量輸出卡、數字量輸入卡、繼電器輸出卡以及CAN通信卡組成。位于上位機的檢測軟件需進行相應的開發，實現整車控制器自動檢測的功能。測試原理為：工控機通過預先設置好的檢測程序，通過控制模擬量輸出卡、繼電器輸出卡來模擬整車控制器數字量和模擬量的輸入信號，通過數字量輸入卡來模擬整車控制器的繼電器輸出控制信號，同時通過與CAN總線相連的CAN通訊卡來實時監測整車控制器的實時工作狀態，與輸入的信號進行對比，判斷整車控制器的功能是否正常。整車控制器測試設備的工作原理，如圖3所示。

4 測試設備的測試模塊設計

整車控制器主要由電源模塊、模擬量信號處理模塊、數字量信號處理模塊、低端驅動輸出模塊、PWM輸出模塊以及CAN通信模塊組成。通過信號類別將整車控制器最終分為電源模塊的測試、數字量信號處理模塊的測試、模擬量信號處理模塊的測試以及低端/PWM輸出模塊的測試4部分，具體測試過程如下。

4.1 電源模塊的測試

電源模塊的測試主要是通過CAN總線采集整車控制器應答給檢測設備的電壓值，來對供電部分的電壓進行測試，從而判斷電源部分的供電電壓是否在正常范圍內。如果此步測試結果不通過，將停止后面的測試。電源模塊的測試原理，如圖4所示。

測試方法：通過穩壓電源向整車控制器電源模塊施加12 V的電壓，整車控制器將該電壓值讀入CPU，檢測設備通過CAN總線請求整車控制器發送讀入的電壓值，整車控制器通過CAN端口將讀到的電壓值發送給檢測設備，從而判斷電源電壓是過壓、欠壓還是正常。如果電壓正常，則進行下面的測試。

4.2 模擬量信號處理模塊的測試

模擬量信號處理模塊的測試是對整車控制器的模擬量輸入進行測試。對于整車的加速踏板和制動踏板等將以模擬量的形式輸入給整車控制器，所以整車控制器的模擬信號處理模塊的準確性對于整車控制策略以及能量分配等至關重要。圖5示出模擬信號處理模塊測試原理。

測試方法：

1）將供電電壓設置為12 V，鑰匙開關給予12 V；

2）設置好CAN通信的通道與波特率；

3）通過檢測設備的模擬量輸出卡分別發送2.5V和4.5V電壓；

4）檢測設備通過CAN通訊卡請求整車控制器對采集到的輸入電壓進行輸出；

5）檢測軟件對電壓值進行判斷，如果收到的電壓值在規定的誤差范圍內，應認為對該模擬量信號的檢測通過，否則視為不通過。

4.3 數字量信號處理模塊的測試

數字量信號處理模塊的測試是對整車控制器的數字量輸入進行測試。用繼電器輸出板卡模擬電動汽車上的一些I/O操作，如鑰匙開關和點火信號等一些信號量。將這些信號量輸入給整車控制器的數字量信號處理模塊，輸入開關量測試原理，如圖6所示。

測試方法：

1）將供電電壓設置為12 V，鑰匙開關給予12 V；

2）設置好CAN通信的通道與波特率；

3）通過檢測設備的繼電器輸出卡分別模擬高低電平的輸入；

4）檢測設備通過CAN通訊卡請求整車控制器對采集到的輸入信號的狀態進行輸出；

5）檢測軟件對CAN總線返回的數值進行判斷，如果收到的值為1，則檢測通過，如果是0，則檢測不通過。

4.4 低端/PWM輸出模塊的測試

低端/PWM輸出模塊的測試電路，如圖7所示。

測試方法：

1）將供電電壓設置為12V，鑰匙開關給予12 V；

2）通過CAN總線設置輸出高低電平；

3）在工控機板卡處采集相應的輸出電壓值。如果采集到的電壓值符合要求，則視為通過，否則不通過。

5 結語

檢測人員通過夾具將整車控制器固定到檢測設備上后，點擊上位機界面中開始檢測按鈕，設備將按照預先設置的程序逐一檢測整車控制器的各個接口功能，檢測完成后，在界面上顯示各個功能檢測的狀態結果。