一種新型電動汽車整車控制器快速檢測方案

陳志銘，李 麗，高福建

（廈門金龍聯合汽車工業有限公司，福建 廈門 361000）

新能源汽車作為一種綠色的運輸工具在環保、節能以及駕駛性能等方面具有諸多內燃機汽車無法比擬的優點，其是由多個子系統構成的一個復雜系統，主要包括電池、電機、制動等動力系統以及其它附件。各子系統幾乎都通過自己的控制單元ECU來完成各自功能和目標。為了滿足整車動力性、經濟性、安全性和舒適性的目標，一方面必須具有智能化的人車交互接口，另一方面各系統還必須彼此協作通信，這項任務需要由控制系統中的整車控制器來完成。

VCU是實現整車控制決策的核心電子控制單元，整車控制器的開發包括軟、硬件設計。品質檢驗就分為軟件品質檢驗和硬件品質檢驗。軟件品質主要為設計開發階段對產品的考慮，一旦產品軟件程序定型，在后期使用中因軟件不良引起的品質問題頻次少。批量成熟產品影響VCU品質穩定的主要是硬件制作品質，對此，專業開發了一款VCU快速檢驗設備，高效檢驗出硬件品質是否達標。

1 VCU快速檢驗設備功能描述

VCU快速檢驗設備用于對VCU進行來料測試，可實現與被測件的CAN通信、高電平輸入、低電平輸入、DA輸出、PWM輸入、高邊驅動及低邊驅動檢測等功能。

整車控制器VCU便攜式檢測系統主要用于品管檢測現場，對來料整車控制器VCU檢測，系統通過接插件與控制器接口相連接，用切換板切換不同的信號，可以檢測接口引腳的狀態，也可以通過發送報文控制指令，判定繼電器的狀態。經過兩種功能測試后，測試數據通過無線通信模塊將這些數據發送至遠程管理工作站中，工作站的軟件系統能夠實時判定檢測結果，并在便攜檢測系統上直觀展示，最終這些檢測記錄都會存儲在工作站的數據庫中，支持查詢和統計，具體的檢測流程如圖1所示。

產品特點：①檢驗快速，即插即檢；②設備便攜，可隨機帶到任何場所進行測量；③設備設計時預留了通用接口，可以根據產品升級需求，增加或變更測試內容，適用產品多樣化。

圖1 檢測流程圖

2 快檢設備硬件系統組成

如圖2所示，測試系統主要由硬件控制板 （核心控制板）、藍牙通信模塊組成；采用電池供電，通過藍牙，與平板電腦進行交互。通過4G網絡及透傳模塊將數據上傳至主機。

1） 核心控制板如圖3所示，控制板包括MCU、CAN收發器、數字量輸出、模擬量輸出、數字量輸入、模擬負載、藍牙及電源管理等部分。其中，MCU作為核心芯片，與核心控制板上的各個部分進行交互；CAN收發器負責被測VCU通信；DA/三態輸出/高有效輸出/低有效輸出/負載模擬/PWM輸入通道均按照被測件實際通道配置的1/3-1/2進行配置，同時這些通道可通過多路開關進行切換，以實現所有被測通道的遍歷。

圖2 設備組成

圖3 控制板

2） 電池采用鋰離子電池，容量為16Ah，電壓為24V，如圖4所示。電池單元包括保護板 （過充、過放、短路、過流、溫度包含）、充電器 （配置于機箱外部）、電量監測單元 （通過RS-485與核心控制板通信） 等組件。

3） 平板電腦具備防水、防塵、防摔等三防特性，可在各種惡劣環境下工作，預裝正版win10操作系統，內置10.1寸IPS高清顯示屏，支持多點觸控，操作簡單快捷，陽光下屏幕清晰可見，搭載x86四核處理器，運行速度快，如圖5所示。平板電腦通過藍牙接口，與核心控制板進行數據傳輸，用于控制測試程序啟動、停止、測試結果接收等。

4） 系統外觀如圖6所示，測試系統集成于一個便攜式箱內，操作面板上帶有電源開關、指示燈，充電口、與被測件的連接器、工具放置槽等。其中，與被測件的連接器采用HARTING 108pin工業連接器，具有插拔壽命長、允許電流大等特點。

圖4 鋰離子電池

圖5 平板電腦

圖6 系統外觀

3 快檢設備軟件

3.1 平板電腦軟件

運行于平板電腦上的軟件用于和核心控制板進行數據交互，同時將測試數據通過4G網絡上傳至PC端，如圖7所示。軟件界面中包括了用戶登錄、測試文件選擇、上下限、測試啟停、系統設置以及當前測試狀態和結果等要素。軟件采用National Instruments LabVIEW進行開發，提交給最終用戶的是安裝包和可執行文件。

圖7 軟件界面

3.2 軟件實現方式

VCU測試設備，主控采用模塊MC9S12ZVC實現，該產品線集成了電池級 （12V） 電壓調節器、供電電壓監測、高壓輸入以及 CAN物理接口。它主要針對CAN節點，比如傳感器、開關面板或者小型執行器等。它提供多種低功耗模式和喚醒管理功能，以滿足最新的功耗要求。

MC9S12ZVC系列中的某些產品也用于要求 AEC-Q100 0 級 （環境工作溫度范圍-40~+150℃） 的高溫應用。MC9S12ZVC系列以增強的性能和線性地址空間S12Z內核為基礎，提供一套優化解決方案，將多個關鍵系統組件集成到單個設備，優化了系統結構，并能有效地節約空間。

VCU測試設備和平板操作網絡模塊采用藍牙2.4GHz的短距離無線傳輸實現。平端與主藍牙模塊、單片機與從藍牙模塊之間都是串行通信，波特率為57600b/s。主、從藍牙模塊的初始化過程大致相同，通過串行通信順序發送如下 10 條指 令 ：Reset；Read Buffer Size；Clear：Set Event Filter；Write Scan Enable；Write Authentication Enable；Write Voice Setting；Set Event Filter；Write Connection Accept Timeout；Write Page Timeout；Read BD ADDR。

藍牙模塊接收指令后返回相應的指令執行狀態，處理器判斷返回的指令狀態，確定無誤之后才能發送下一條指令；否則，當前指令必須重新發送。和VCU設備的交互CAN報文通過藍牙模塊轉發實現。通信開始時，平板端發送喚醒報文到設備（“AA01A14C”），設備采用同樣報文進行確認后，雙方開始正常通信。藍牙通信流程如圖8所示。

圖8 藍牙通信流程

4 工作流程

1） 將VCU 通過過渡線、24V電源接口、CAN接口連接在一起并接到電腦上，使用專業刷程序的程序，對VCU刷測試程序，此程序可以兼容整車使用程序，如圖9所示。

圖9 刷測試程序

2） 程序刷完以后，通過測試線束連接到移動測試設備上，如圖10所示，然后打開移動測試平板電腦，平板電腦與測試設備之間通過藍牙進行數據傳輸。選擇測試標準后，逐一對各個項目進行測試。

3） 測試完成后，平板電腦通過網絡連接將測試數據遠程傳遞至工控機端進行存檔，以便后續查閱。

圖10 檢驗連接圖

5 測量結果分析

在正常工作環境下對整車控制器的各個測量數據進行評估，系統測試時自動與測量標準進行對比分析，直接顯示測量數值及合格與否的結論，檢驗數據總共分以下兩個方面。

1） 移動測試端的測試結果顯示 （表1），當產品不合格時，在移動測試端直接顯示不良的數據對比信息。

表1 移動測試端測試數據顯示表格

2） 工控機端測試數據顯示，此頁面顯示會將所有的測試項目分欄顯示完全，同時具有存儲功能，以方便后續進行核查，見表2。

表2 工控機端測試數據顯示表格

6 結語

本文研究了新能源車輛VCU控制器的開發原理及工作原理，介紹了一種控制器硬件功能測試系統的軟硬件結構，對VCU的輸出信號，輸出穩定性進行測量分析。減少硬件不良，導致不良品流入生產現場，有效提高了生產效率及品質保證。