電動車控制器自動測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)（一）

摘要：控制器是電動車的核心部件，其質(zhì)量的好壞直接影響電動車的整體性能，針對其特點給出一種適用于電動車控制器在線自動檢測系統(tǒng)的設計方案與實現(xiàn)方法.該測試系統(tǒng)是由一個智能測試設備和一套運行于個人計算機上的控制分析軟件組成.給出了智能測試設備的結(jié)構(gòu)組成與電路實現(xiàn)，設計出被測控制器提供各類測試條件的控制電路以及從被測控制器讀取結(jié)果的各類測量電路.同時也詳細介紹了控制分析軟件的開發(fā).

　　0 引言

目前國內(nèi)外電動車技術(shù)高速發(fā)展，歐美許多國家已經(jīng)將向年長者及殘障人士提供電動車作為社會保障體系的一部分，其中控制器是電動車的核心零部件，決定了電動車的穩(wěn)定性與可靠性.如何保障電控零件的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性，是本文研究的重點.

　　對于控制器的傳統(tǒng)測試，大多只測試電路板的電氣特性，普遍存在著測試點測試工序繁瑣，部分特性很難檢測；數(shù)據(jù)量大，處理困難；人工檢測效率低，人為因素加大；產(chǎn)品追溯困難等問題.針對上述不足，本文設計并實現(xiàn)了能對電動車控制器各功能在線自動檢測的智能測試系統(tǒng).該系統(tǒng)能通過控制分析軟件的調(diào)度，結(jié)合模擬負載裝置，自動進行功能測試，可以基本消除人為不確定因素.人機界面友好，顯示的測試參數(shù)豐富，可自動出具測試報告，并將測試結(jié)果存在數(shù)據(jù)庫中，留作歷史數(shù)據(jù)記錄以待查詢.

　　1 電動車控制器測試系統(tǒng)的組成及工作原理

本文所針對的電動車控制器包括串口通信模塊，前后燈及喇叭的控制與故障檢測，速度控制與檢測模塊，電源控制模塊，電機功率驅(qū)動等.由于電子元器件本身存在質(zhì)量缺陷及生產(chǎn)中出現(xiàn)各種工藝問題，將會導致控制器硬件在某方面工作不正常，因此測試系統(tǒng)必須能夠檢測出硬件的所有問題，并快速定位.控制器輸入信號有開關量.模擬量.脈沖量等，輸出信號為驅(qū)動電機的模擬量，并有雙向通信的串口信號.

　　該智能測試設備由系統(tǒng)電源模塊，主控制器PIC18F65J10,通信模塊，車燈與喇叭的負載模擬與檢測模塊，電機信號模擬與反饋檢測模塊，行駛信號與速度傳感器模擬模塊組成.測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

　　測試系統(tǒng)工作原理：測試人員在PC 機界面選擇要測試的條目，PC 機通過串口1將此命令發(fā)送給測試設備；測試設備解析控制分析軟件的條目命令，模擬出該模塊的信號并輸入至控制器，同時，測試設備通過串口2和控制器進行通信，命令控制器啟動該模塊的功能.由測試設備采集數(shù)據(jù)將結(jié)果實時發(fā)送至PC 機；PC 的控制分析軟件通過對比信號的檢測值與預設值是否一致來判定控制器是否工作正常，并將該產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，以待查詢.

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 系統(tǒng)電源的設計

不同芯片對供電電壓的要求也不同，本測試系統(tǒng)中，單片機所需的電壓為3. 3 V,而行駛控制與速度傳感器模擬電路，所需要的電壓為5 V,因此，電源模塊的設計要滿足需求，設計時就需要兼顧兩者，外部只需提供24 V 電瓶電壓即可.電源電路設計如圖2所示.

　　本系統(tǒng)選用LM2576和LM1117兩個穩(wěn)壓器.分別提供5 V,3.3 V穩(wěn)定的電壓，為了防止短路加了保險絲F1.

　　2.2 主處理器的設計

微處理器選用Microchip 公司最新加密型CPU-PIC18F65J10單片機.該單片機將大量的外圍模塊整合到單片機內(nèi)，包括看門狗.兩個串行通信口（UART 0,1）.一個SPI 口.一個10 位A/D 轉(zhuǎn)換器.基本定時器（BasicTimer）等，處理速度快，足夠滿足系統(tǒng)要求，且該單片機具有簡單實用.成本低.抗干擾能力強.功耗低等特點.

　　PIC18F65J10單片機電路設計原理圖如圖3所示.

　　2.3 模擬燈及喇叭驅(qū)動電路的負載設計

控制器對各種燈（大燈.轉(zhuǎn)向燈.剎車燈）的驅(qū)動是在燈的兩端加載24 V 電壓，通過的電流是恒定的.因此模擬驅(qū)動電路的負載，就是在驅(qū)動電路的兩端加上一個電阻模擬燈，使其通過的電流和燈相等.以左大燈為例，其他燈和喇叭控制電路原理相似，不再贅述.負載電路檢測圖如圖4所示.

　　制的一路開關選通時模擬燈的正常負載.當RD7控制的一路開關選通時模擬燈的短路負載.當兩路開關都截止時，模擬燈的斷路狀態(tài).電動車控制器會按照測試設備的命令對燈的各種狀態(tài)進行檢測.并將檢測結(jié)果傳給測試設備.

　　2.4 電機驅(qū)動模塊的模擬設計

電機驅(qū)動模塊是電動車控制器的核心，包括速度控制輸出信號，報警輸入信號，緊急剎車輸出信號，檔位控制輸出信號，電量狀態(tài)輸入信號等，見表1.

　　輸入信號電路設計如圖5所示，通過控制引腳控制開關Q202 的通斷，因為電瓶電源是24 V,而輸入信號的高電平是12 V,因此需要分壓.

　　輸出信號是電機驅(qū)動模塊根據(jù)測試設備的指令輸出不同的電壓信號，測試設備需要對輸出的電壓信號進行檢測.檢測電路如圖6所示，穩(wěn)壓二極管防止波峰電壓過高，電容用來濾波.