EPS ECU硬件測試淺析

唐學東，汪朋

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥）

EPS ECU硬件測試淺析

唐學東，汪朋

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥）

在汽車各系統開發過程中，電動助力系統（EPS）控制單元（ECU）的測試驗證是其重要工作之一。文章從EPS ECU硬件基本的測試方法及測試要求出發，分別對電壓類測試、電流類測試、EMC類測試、環境類測試、機械沖擊類測試進了表述。其具有可操作的現實意義，可以作為各車型開發的參考。

EPS；ECU；硬件測試

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-153-05

引言

當前汽車行業的發展，節能、環保和智能化技術是其主流方向，隨之整車的各個系統也在向節能、環保、電氣化方向發展。其中轉向系統由液壓助力升級為電動助力（EPS）是其主要體現之一，但隨之而來的可靠性問題給產品開發和市場表現帶來了較大的影響。所以，EPS 控制單元（ECU）的測試驗證成為開發過程中重要的工作之一。本文從EPS ECU測試方法及要求角度出發，同時參考相關文件及整車項目測試結果，對基本的測試項目及過程進行了表述。其具有可操作的現實意義，可以做為各車型開發的參考。

1、電壓類測試

1.1 運行電壓測試

1.1.1 測試條件

室溫、基本性能測試使用的電源電壓為11 ± 0.1[V]、14±0.1[V]和16±0.1[V])。

1.1.2 滿足條件

1）在測試期間或之后，DUT 應滿足功能狀態 A，但是在故障/安全功能測試時可允許狀態 D；2）在電源電壓為12V時，測量電子設備的暗電流，它應該小于 0.3mA；3)在電源電壓為6V 并且點火時，CAN 通信應可用。

1.2 反極性測試

1.2.1 測試條件

1)測試電壓：-18±0.2 [V]；2)測試時間：5±0.5分鐘；3）計數：兩次間隔五分鐘；4）測試模式2.a（休眠模式）。

1.2.2 滿足條件

1）測試期間，不應存在損壞零件；2）測試后，DUT應滿足功能狀態A。

1.3 過電壓測試

1.3.1 測試條件

1）步驟，如下表；2）測試模式2.a（休眠模式）。

1.3.2 滿足條件

測試完成后，DUT應滿足功能狀態 C。

1.4 電源電壓變化測試

1.4.1 測試條件

1）建立帶電源電壓的ECU，然后加載并輸入裝備。當以圖1、圖2電源電壓改變時，進行超10個周期的波形；2）測試模式 2.a (休眠模式)。

圖1 電源電壓變化測試波形1

圖2 電源電壓變化測試波形2

1.4.2 滿足條件

1）在測試波形 2中，如果狀態變為停止活動，記錄該現象，并重新啟動測試；2）在測試期間和測試后，DUT應該滿足功能狀態C。

同時還應進行發動機啟動電壓掃描測試，主要考察電池欠壓時EPS的表現。

2、電流類測試

2.1 暗電流測試

2.1.1 測試條件

1）測試電壓：12.0±0.1[V]；2）測試模式b（ 有線纜的OFF模式）；

2.1.2 滿足條件

1）最大允許暗電流為0.3mA；2）測試后，DUT應該滿足功能狀態A。

2.2 短路測試

2.2.1 測試條件

測試電壓12.0±0.2[V]來源于以下測試。

1）接地短路測試：連接所有外部連接器，然后測試以下測試序列。

-短路所有輸入端子；

-接通輸入端到輸出端，然后在同一時間輸出端子與地短接；

-斷開輸入端到輸出端，然后在同一時間輸出端子與地短接。

2）電池短路測試：連接接地端子，測試以下測試序列。

-接通輸入端到輸出端，然后在同一時間輸出端子電池短路；

-斷開輸入端到輸出端，然后在同一時間輸出端子電池短路；

3）測試時間：5 Min/次；3)測試模式2.a（休眠模式）。

表1

備注：以上為示例，端子根據ECU實際情況調整。

2.2.2 滿足條件

1）測試結束后，DUT 應滿足功能狀態D；2）輸出端應確保能經得住短路電流并且在熔斷器重置后能恢復到正常狀態（最低等級必須達到ISO16750-1定義的D等級）。

2.3 上電/斷電測試

2.3.1 測試條件

1）顫振試驗采用的電池電源：對于主電源，運用下圖3、4形中在10個周期內T1為10ms或50ms的波形進行基本性能測試。每種情形都測試一次點火ON/OFF。2）點火開關ON/OFF 測試：對于ECU點火，運用下圖在10個周期里 T1= 0.5s、1s、2s、3s 的波形來進行基本性能測試。將DC12V連接到 B+接口來進行測試。3）模式 2.a（休眠模式）。

圖3 上電/斷電測試波形（電池）

圖4 上電/斷電測試波形（點火）

2.3.2 滿足條件

在測試期間和測試后，DUT應該滿足功能狀態D。

3、EMC類測試

3.1 輻射抗擾度測試

3.1.1 測試波條件

1）步長不大于表中明確規定的長度；2）駐留時間：2 秒；3)測試頻率特征①C.W；②正弦波振幅（AM）為 1kHz，正弦波的80%處，調制指數 m=0.8；③t大于 577us且周期為 4600 us 時的正弦波脈沖調制（PM 近似于 GSM）；4）RI 測試頻率：80MHz到2000MHz，BCI 測試頻率：20 MHz到400 MHz，其他測試條件和設置可參考ISO11452-2和11452-4。

表2

3.1.2 滿足條件

DUT 應滿足表中的測試限度。

表3 吸收器室測試極限

表4 大電流注入限制

因篇幅有限，其余電源線瞬態電壓測試、過電壓測試（瞬態傳導抗擾度 CI、耦合到除供電線路以外的 I/O 線）、電壓瞬態釋放測試、電磁抗擾性、電磁發射、靜電放電測試等項目在此不做表述。

4、環境類測試

4.1 高溫工作測試

4.1.1 測試條件

1）將樣件放在（85±3℃）條件下（1±0.5）個小時之后；2) 測試時間：168個小時；3)重復以下測試模式：模式2.a（休眠模式）10分鐘；模式1.b（有電纜的 OFF 模式）50分鐘；4)12.0 ±0.2v；5)先放置在正常溫度下 2個小時，然后進行基本功能測試。

4.1.2 滿足條件

在測試期間和測試之后，DUT應滿足功能狀態D。

4.2 低溫工作測試

4.2.1 測試條件

1）將樣件放置在（-30±3）℃ 環境下（1±0.5）個小時之后；2) 測試時間：168個小時；3) 重復以下測試模式；模式 2.a（休眠模式）10 分鐘，模式 1.b（有電纜的 OFF 模式）50 分鐘；4) 12.0±0.2v；5) 首先將樣件置于常溫下2小時，然后進行基本功能測試；6) 若離開室溫后出現問題，需拆解以觀察是否有明顯缺陷。

4.2.2 滿足條件

1）在測試期間和測試之后，DUT 應滿足功能狀態 A；2) DUT 無外部應變或損壞。

4.3 低溫操作測試

4.3.1 測試條件

1）將樣件置于-30±3 ℃下 1±0.5小時之后；2) 重復以下測試模式，模式 2.a 10分鐘，模式 1.b 50分鐘；3) 測試時間：168小時；4) 12.0±0.2v；5) 然后將其放在正常溫度下 2h，然后進行基本功能測試。

4.3.2 滿足條件

在測試期間和測試之后，DUT 應滿足功能狀態 A。

4.4 恒定濕熱測試

4.4.1 測試條件

1）將 DUT 暴露于溫度85±3[℃]、濕度93%±3%[RH]的環境下21天；2) 測試模式為休眠模式，但測試期間的最后一個小時需將DUT調整到滿足條件運行模式；3) 測試模式2.1a；

4.4.2 滿足條件

1）測試期間和測試后，DUT應滿足功能狀態 A，出現的DTC 將被日常檢查；2）當測試結束后，將樣件置于常溫下2小時并去除水分，然后進行基本操作測試。

4.5 濕熱比-循環

4.5.1 測試條件

1）將ECU置于 23±5 [℃]、相對濕度為 60±15 [%]的空間里2.5個小時，然后按照下圖5的溫度情形進行10個循環測試，然后將 ECU置于室溫(23±5 ℃、相對濕度為65±20%)兩個小時，再進行基本性能測試。在操作期間，運用低溫工作測試來操作。2）模式 2.a。

圖5 濕熱比，循環模式

4.5.2 滿足條件

在測試期間和測試之后，DUT 應滿足功能狀態 C。

4.6 溫度循環測試

4.6.1 測試條件

1）將ECU置于-40±2 [℃]的房間里（1±0.5）個小時，然后依據下圖6溫度情形進行30個循環測試，然后再將其置于室溫下2小時后進行基本性能測試；2）若在離開室溫后出現問題，拆解以觀察是否有明顯缺陷；3）測試模式 2.a（休眠模式）。

圖6 溫度循環測試模式

4.6.2 滿足條件

1）在測試期間和測試之后，DUT 應滿足功能狀態 C；2）ECU 無外部應變或損壞。

其余如抗凍試驗、灰塵測試、流體阻力測試、耐水性測試、耐鹽水測試、零件勵磁機測試、熱沖擊、耐高溫測試，因篇幅關系，在此不在表述。

5、機械類測試

5.1 機械沖擊試驗

5.1.1 測試條件

1）將DUT按照實車位置放置；2）根據下表測試測試模式：

表5

圖7 機械沖擊測試圖形

5.1.2 滿足條件

1）測試完成后，DUT 應滿足功能狀態 A；2）ECU 無外部應變或損壞；3）每部分無應變、轉換或損壞。

5.2 自由落體/墜落試驗

5.2.1 測試條件

1）墜落高度：DUT 從1米高處自由墜落到混凝土或鋼鐵的表面；2）墜落次數：每個樣件測試兩次；3）墜落的方向：第二次自由墜落的方向和第一次相反，但除了連接器的那一面；4）測試模式1.a（無電纜的OFF模式）。

5.2.2 滿足條件

1）如果有外部應變或損壞，DUT 不通過功能測試；2）如果沒有外部應變或損壞，DUT 應在測試后滿足功能狀態 A。

6、其它類測試

6.1 疊加交流電壓測試

6.1.1 測試條件

1）測試溫度：室溫；2）測試脈沖，如下圖9；3）電源內阻：≤0.1Ω；4）持續時間：30min；5）頻率范圍：15 Hz-30 kHz；6）掃描時程：2min；7）頻率掃描的類型：三角的、對數的；UPP=2V；8）本實驗只針對ECU的電源端；9）測試模式 2.C（電機輔助動態模式）。

6.1.2 滿足條件：DUT應為功能狀態A

圖9

6.2 重置測試

6.2.1 測試條件

1）測試脈沖；2）Cycle：1；3）測試模式 2.C（電機輔助動態模式）。

圖10

6.2.2 滿足條件：DUT應為功能狀態A

其余耐化學測試、氣體腐蝕測試、電池充放電測試、拋負載測試、 24V 電壓啟動車輛測試，因篇幅有限不在此表述。

7、總結

本文針對EPS ECU硬件，在電壓、電流、電磁兼容性、使用環境等方面的測試做了基本的介紹，相關測試方法及要求是基于成熟產品的在開發過程過程進行的總結，基本可滿足當前設計的需要，通過整車耐久路試、高溫及高寒等整車工況的檢驗，產品滿足整車使用要求。當然，隨著各個電子模塊復雜程度的提高，相關測試要求應逐步趨向完善，就當前發展情況而言，本文可以做為EPS ECU測試檢驗的參考。

注解：

1）測試模式

測試模式1.a（無電纜的OFF 模式）：被測設備無操作電壓、不連接線纜；

測試模式1.b（有電纜的 OFF 模式）：被測設備無操作電壓，同整車狀態完整的線束；

測試模式 2.a（休眠模式）：該被測設備應在無工作負荷下運行，僅僅可用于無電機電流的通信；

測試模式 2.b（電機輔助靜態模式）：該被測設備可帶最小工作負荷運行，保持輸入軸來確定電機電流；

測試模式 2.C（電機輔助動態模式）：該被測設備可帶標準負載運行，電機以定義的周期運行。

2）功能狀態

功能狀態 A：被測設備的所有功能在測試期間或之后按照設計來執行。不允許故障診斷代碼。

功能狀態 B：被測設備的所有功能在測試期間按照設計來執行。然而，其中一個或多個可能會超出指定的限度。所有功能在測試后自動恢復到正常限制內。

不允許故障診代碼。

功能狀態 C：被測設備的一個或多個功能在測試時不按設計來執行，但會在測試之后自動恢復到正常運行。不允許未定義的功能。允許存儲記憶功能。

功能狀態 D：被測設備的一個或多個功能在測試期間不按照設計執行并且在測試后不會恢復到正常運行狀態，除非設備/系統以簡單的“操作員/使用”功能重置。不允許未定義的功能。

功能狀態 E：被測設備的一個或多個功能在測試期間或之后不按照設計來執行并且在未修復或更換被測設備時不能恢復到適當的運行。根據 UV-v0 的耐燃性要求可通過被測設備來實現。

[1] 道路車輛.部件測試方法檢測來自窄帶輻射電磁能量的電干擾ISO 11452 2001.

[2] 道路車輛.電氣及電子設備的環境條件和試驗ISO 16750 2007.

[3] 道路車輛.靜電放電產生的電騷擾試驗方法GB19951 2005.

[4] 道路車輛.由傳導和耦合引起的電騷擾 ISO 7637 2004.

Brief analysis of EPS ECU’s hardware tests

Tang Xuedong, Wang Peng
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In the process of vehicle’s steering systems, Electronic Control Unit testing of Electric Power Steering is important .This article express fundamental test method and demand of EPS ECU Hardware, which voltage test、current test、EMC test、environment test、Mechanical Shock test are included. It’s applicable when developing .

EPS; ECU; Hardware test

U467.3

A

1671-7988 (2017)08-153-05

唐學東（1979-）男，本科，就職于江淮汽車技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.052