電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)*

柳熹 于蘭 辛明華 周能輝

（天津清源電動(dòng)車(chē)輛有限責(zé)任公司）

由于現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)大量采用CPU，DSP，F(xiàn)PGA等高密度芯片和精密傳感器件，傳統(tǒng)的單臺(tái)儀器已經(jīng)很難滿足高效率測(cè)試的要求，而基于模塊化組件，以軟件為核心的可重構(gòu)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用[1]。模塊化功能硬件是測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)的一個(gè)強(qiáng)有力的支撐，由于每個(gè)模塊都有獨(dú)立的測(cè)量功能，而其電氣接口、機(jī)箱機(jī)械規(guī)格都是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此它使得儀器儀表構(gòu)建更加靈活、簡(jiǎn)便、快速[2]。

1 PXI模塊化

PXI（PCIExtension for Instrumentation,面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展）是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái)，具備系統(tǒng)的模塊化、容易集成、裝卸和連接，以及方便提高設(shè)備同步與觸發(fā)精確度等卓越特性。

圖1示出一組典型的用于汽車(chē)電子產(chǎn)品檢測(cè)的PXI模塊化儀器，其中包括了基于Pentium CPU的PXI控制器、由數(shù)字萬(wàn)用表和多路復(fù)用開(kāi)關(guān)及矩陣開(kāi)關(guān)組成的多路電流、電壓測(cè)試系統(tǒng)、用于產(chǎn)生汽車(chē)收音機(jī)電臺(tái)信號(hào)的射頻信號(hào)發(fā)生器以及汽車(chē)收音機(jī)音頻分析儀等設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，汽車(chē)電子產(chǎn)品廠商通常利用產(chǎn)品本身具有的總線，如CAN和K-Line等，開(kāi)放特定的控制指令用于產(chǎn)品狀態(tài)控制，無(wú)需人工干預(yù)，因此在這些模塊化儀器中，通常包含一個(gè)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(dòng)化生產(chǎn)線之間進(jìn)行時(shí)序同步和夾具控制等。

圖1中包括了各種經(jīng)常用到的汽車(chē)電子產(chǎn)品測(cè)試儀器。在大多數(shù)應(yīng)用中，可以對(duì)上述模塊化儀器進(jìn)行配置，選用其中的一部分儀器，即可實(shí)現(xiàn)如汽車(chē)收音機(jī)（包括VCD/DVD/導(dǎo)航）、儀表板、行車(chē)記錄儀、整車(chē)控制器（VCU）等產(chǎn)品在PCB及整機(jī)狀態(tài)下的功能及參數(shù)測(cè)試。

2 整車(chē)控制器的硬件功能劃分

整車(chē)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(hào)處理模塊、數(shù)字量信號(hào)處理模塊、低端驅(qū)動(dòng)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(cè)試設(shè)備的整體方案

整車(chē)控制器測(cè)試設(shè)備主要由工控機(jī)、模擬量輸出卡、數(shù)字量輸入卡、繼電器輸出卡以及CAN通信卡組成。位于上位機(jī)的檢測(cè)軟件需進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)控制器自動(dòng)檢測(cè)的功能。測(cè)試原理為：工控機(jī)通過(guò)預(yù)先設(shè)置好的檢測(cè)程序，通過(guò)控制模擬量輸出卡、繼電器輸出卡來(lái)模擬整車(chē)控制器數(shù)字量和模擬量的輸入信號(hào)，通過(guò)數(shù)字量輸入卡來(lái)模擬整車(chē)控制器的繼電器輸出控制信號(hào)，同時(shí)通過(guò)與CAN總線相連的CAN通訊卡來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整車(chē)控制器的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，與輸入的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，判斷整車(chē)控制器的功能是否正常。整車(chē)控制器測(cè)試設(shè)備的工作原理，如圖3所示。

4 測(cè)試設(shè)備的測(cè)試模塊設(shè)計(jì)

整車(chē)控制器主要由電源模塊、模擬量信號(hào)處理模塊、數(shù)字量信號(hào)處理模塊、低端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、PWM輸出模塊以及CAN通信模塊組成。通過(guò)信號(hào)類別將整車(chē)控制器最終分為電源模塊的測(cè)試、數(shù)字量信號(hào)處理模塊的測(cè)試、模擬量信號(hào)處理模塊的測(cè)試以及低端/PWM輸出模塊的測(cè)試4部分，具體測(cè)試過(guò)程如下。

4.1 電源模塊的測(cè)試

電源模塊的測(cè)試主要是通過(guò)CAN總線采集整車(chē)控制器應(yīng)答給檢測(cè)設(shè)備的電壓值，來(lái)對(duì)供電部分的電壓進(jìn)行測(cè)試，從而判斷電源部分的供電電壓是否在正常范圍內(nèi)。如果此步測(cè)試結(jié)果不通過(guò)，將停止后面的測(cè)試。電源模塊的測(cè)試原理，如圖4所示。

測(cè)試方法：通過(guò)穩(wěn)壓電源向整車(chē)控制器電源模塊施加12 V的電壓，整車(chē)控制器將該電壓值讀入CPU，檢測(cè)設(shè)備通過(guò)CAN總線請(qǐng)求整車(chē)控制器發(fā)送讀入的電壓值，整車(chē)控制器通過(guò)CAN端口將讀到的電壓值發(fā)送給檢測(cè)設(shè)備，從而判斷電源電壓是過(guò)壓、欠壓還是正常。如果電壓正常，則進(jìn)行下面的測(cè)試。

4.2 模擬量信號(hào)處理模塊的測(cè)試

模擬量信號(hào)處理模塊的測(cè)試是對(duì)整車(chē)控制器的模擬量輸入進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于整車(chē)的加速踏板和制動(dòng)踏板等將以模擬量的形式輸入給整車(chē)控制器，所以整車(chē)控制器的模擬信號(hào)處理模塊的準(zhǔn)確性對(duì)于整車(chē)控制策略以及能量分配等至關(guān)重要。圖5示出模擬信號(hào)處理模塊測(cè)試原理。

測(cè)試方法：

1）將供電電壓設(shè)置為12 V，鑰匙開(kāi)關(guān)給予12 V；

2）設(shè)置好CAN通信的通道與波特率；

3）通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的模擬量輸出卡分別發(fā)送2.5V和4.5V電壓；

4）檢測(cè)設(shè)備通過(guò)CAN通訊卡請(qǐng)求整車(chē)控制器對(duì)采集到的輸入電壓進(jìn)行輸出；

5）檢測(cè)軟件對(duì)電壓值進(jìn)行判斷，如果收到的電壓值在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，應(yīng)認(rèn)為對(duì)該模擬量信號(hào)的檢測(cè)通過(guò)，否則視為不通過(guò)。

4.3 數(shù)字量信號(hào)處理模塊的測(cè)試

數(shù)字量信號(hào)處理模塊的測(cè)試是對(duì)整車(chē)控制器的數(shù)字量輸入進(jìn)行測(cè)試。用繼電器輸出板卡模擬電動(dòng)汽車(chē)上的一些I/O操作，如鑰匙開(kāi)關(guān)和點(diǎn)火信號(hào)等一些信號(hào)量。將這些信號(hào)量輸入給整車(chē)控制器的數(shù)字量信號(hào)處理模塊，輸入開(kāi)關(guān)量測(cè)試原理，如圖6所示。

測(cè)試方法：

1）將供電電壓設(shè)置為12 V，鑰匙開(kāi)關(guān)給予12 V；

2）設(shè)置好CAN通信的通道與波特率；

3）通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的繼電器輸出卡分別模擬高低電平的輸入；

4）檢測(cè)設(shè)備通過(guò)CAN通訊卡請(qǐng)求整車(chē)控制器對(duì)采集到的輸入信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行輸出；

5）檢測(cè)軟件對(duì)CAN總線返回的數(shù)值進(jìn)行判斷，如果收到的值為1，則檢測(cè)通過(guò)，如果是0，則檢測(cè)不通過(guò)。

4.4 低端/PWM輸出模塊的測(cè)試

低端/PWM輸出模塊的測(cè)試電路，如圖7所示。

測(cè)試方法：

1）將供電電壓設(shè)置為12V，鑰匙開(kāi)關(guān)給予12 V；

2）通過(guò)CAN總線設(shè)置輸出高低電平；

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

5 結(jié)語(yǔ)

檢測(cè)人員通過(guò)夾具將整車(chē)控制器固定到檢測(cè)設(shè)備上后，點(diǎn)擊上位機(jī)界面中開(kāi)始檢測(cè)按鈕，設(shè)備將按照預(yù)先設(shè)置的程序逐一檢測(cè)整車(chē)控制器的各個(gè)接口功能，檢測(cè)完成后，在界面上顯示各個(gè)功能檢測(cè)的狀態(tài)結(jié)果。