汽車電子測試系統(tǒng)解決方案

　　中心議題：

　　         汽車電子測試系統(tǒng)

　　         電動汽車燃料電池的測試

　　         ABS工作時的電池電壓波動

　　解決方案：

　　         數(shù)據(jù)采集分析的可靠性

　　         路試時儀器的供電及能耗

　　         便于移動和現(xiàn)場使用

　　隨著汽車中電子系統(tǒng)的增加，如何對高度機電一體化汽車系統(tǒng)進行高效率的測試是中國測試工程師面臨的挑戰(zhàn)，作為本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的各種測試問題，請橫河電機介紹滿足發(fā)動機、驅(qū)動、振動、環(huán)境影響、燃料電池效率和CAN總線測試需要的完整解決方案。

　　一 引言

　　隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的發(fā)展，越來越多的電子技術(shù)被應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上。汽車也將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展。由于實時駕駛信息系統(tǒng)及多媒體設(shè)備在汽車上普及，汽車更具個性化、通用性、安全性和舒適性。無線及移動電腦技術(shù)迅速發(fā)展，即使獨自駕駛在陌生的土地上，也不會覺得孤獨或迷失方向。汽車在人們的生活中不僅僅是代步工具，而逐步成為一種享受生活的方式。在汽車電子領(lǐng)域的研究成為汽車研發(fā)中最活躍的一部分，在這方面取得的成果，將在市場上取得更大的回報。

　　本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的發(fā)動機分析、驅(qū)動分析、振動分析、環(huán)境影響、燃料電池效率分析、CAN總線分析等方面，介紹橫河電機提供的各種測試解決方案(圖1)。

　　二、電動汽車燃料電池的測試

　　對于從事汽車研發(fā)的工程師來說，在測試中如下幾方面是影響測試效率和結(jié)果的重要因素：

　　(一)各種高頻和低頻、高功率和低功率的電磁輻射干擾

　　(二)共模電圧、振動、多變的環(huán)境

　　(三)數(shù)據(jù)采集分析的可靠性

　　(四)路試時儀器的供電及能耗

　　(五)便于移動和現(xiàn)場使用

　　通過和汽車生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)的測試工程師溝通，橫河電機不斷改進其產(chǎn)品，使其更適應(yīng)汽車研究發(fā)展的需要。譬如為了適應(yīng)電動汽車燃料電池的研究需要，橫河電機在DARWIN系列的基礎(chǔ)上開發(fā)出DAQMaster系列MX100。

　　因為每個電池只輸出0.8-1.5VDC，為了輸出足夠的電力。燃料電池組一般由約一百個單片電池組成，特別是汽車應(yīng)用，電池組會由六百個單片電池構(gòu)成。電池電壓監(jiān)視(CVM)系統(tǒng)通過測試電池組結(jié)構(gòu)中每個單片電池的電壓可以檢測出有問題的電池;分析現(xiàn)場或帶負荷長時間運行時的電池性能。

　　對于正確再現(xiàn)波形，采樣率非常重要、高速采集可以得到正確數(shù)據(jù)。為此MX100的最小測量周期10ms,并且一個系統(tǒng)中可以混合使用3種測量周期，測量周期可以對每個模塊單獨進行設(shè)定。MX100支持最大容量2GBytes的CF卡，當通訊故障時開始數(shù)據(jù)備份。當通訊恢復(fù)正常時，重新自動開始向PC傳送數(shù)據(jù)。MX100針對燃料電池測試的高速/多通道/高耐壓/多周期的特點，幫助測試工程師提高了測試的效率和準確性。

　　三、CAN總線分析

　　在當今汽車中廣泛采用了汽車總線技術(shù)。汽車總線為汽車內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測量儀器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道。汽車上由電子控制單元(ECU)控制的部件數(shù)量越來越多，例如電子燃油噴射裝置、怠速控制(ISC)、防抱死制動裝置(ABS)、安全氣囊裝置、電控門窗裝置、主動懸架等。隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應(yīng)用，車上的ECU數(shù)量越來越多。

　　于是，一種新的概念--車上控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN的概念也就應(yīng)運而生了。CAN最早是由德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議，按照ISO有關(guān)標準，CAN的拓撲結(jié)構(gòu)為總線式，因此也稱為CAN總線。

　　隨著CAN總線的廣泛使用，在汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、維修的各個環(huán)節(jié)上總線信號的測試與分析變得越來越重要，特別是噪音信號觀測與分析。

　　由于電纜配線長度、終端阻抗位置而引起的反射噪音等或由連接復(fù)數(shù)接點時超負荷LEVEL變動等造成的異?，F(xiàn)象，可以利用DL7400系列的CAN信號觸發(fā)，捕獲CAN總線信號并顯示其波形。根據(jù)CAN協(xié)議進行的分析以列表的形式和波形信號顯示在一起。觸發(fā)條件能被設(shè)置成CAN數(shù)據(jù)幀(ID,Data,RTRbits,等.)的字段或多字段。觸發(fā)在錯誤幀時也能被激活。可在時間軸上對捕獲的CAN總線波形數(shù)據(jù)進行分析，每幀的ID和數(shù)據(jù)以16進制或二進制符號顯示。

　　四、ABS工作時的電池電壓波動

　　ABS控制裝置通過比較來自附在每個車輪上的速度傳感器的信號監(jiān)測車輪是否被鎖上。當ABS控制裝置探測到一個輪子被鎖上后，它會給ABS傳動裝置送去一個信號從而打開閥門。ABS傳動裝置包括螺旋管閥門、泵、馬達、制動液箱。打開閥門可以瞬間降低盤式液壓，減弱制動力，可以恢復(fù)車輪速度。

　　檢測電池電壓時使用差動輸入。雖然單片電池的電壓不高，可是差動輸入端子對測試儀表地端會產(chǎn)生幾百伏的電壓。這種電壓被稱為共模電壓。多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器(DAQ)沒有絕緣，輸入電壓限制范圍一般是5伏或10伏。另外，非絕緣儀器經(jīng)常容易受接地環(huán)路的影響。為了克服燃料電池CVM系統(tǒng)中高共模電壓的問題，要求高電壓絕緣。雖然可以使用外部信號變換器或緩存，為了在減小體積和間低成本的同時保證較高的信號分辨率和精度，現(xiàn)在許多的DAQ系統(tǒng)內(nèi)置緩存。

　　DAQMaster可以提供最高水準的通道對地，模塊間和通道間隔離。另外，它的模塊化結(jié)構(gòu)和標準軟件使MX100很容易實現(xiàn)最多1200通道的電池電壓的監(jiān)視。