汽車(chē)電子測試系統解決方案

　　中心議題：

　　         汽車(chē)電子測試系統

　　         電動(dòng)汽車(chē)燃料電池的測試

　　         ABS工作時(shí)的電池電壓波動(dòng)

　　解決方案：

　　         數據采集分析的可靠性

　　         路試時(shí)儀器的供電及能耗

　　         便于移動(dòng)和現場(chǎng)使用

　　隨著(zhù)汽車(chē)中電子系統的增加，如何對高度機電一體化汽車(chē)系統進(jìn)行高效率的測試是中國測試工程師面臨的挑戰，作為本文針對汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中所涉及到的各種測試問(wèn)題，請橫河電機介紹滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機、驅動(dòng)、振動(dòng)、環(huán)境影響、燃料電池效率和CAN總線(xiàn)測試需要的完整解決方案。

　　一 引言

　　隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)與電子工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子技術(shù)被應用在現代汽車(chē)上。汽車(chē)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(shí)時(shí)駕駛信息系統及多媒體設備在汽車(chē)上普及，汽車(chē)更具個(gè)性化、通用性、安全性和舒適性。無(wú)線(xiàn)及移動(dòng)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(huì )覺(jué)得孤獨或迷失方向。汽車(chē)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(chē)電子領(lǐng)域的研究成為汽車(chē)研發(fā)中最活躍的一部分，在這方面取得的成果，將在市場(chǎng)上取得更大的回報。

　　本文針對汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中所涉及到的發(fā)動(dòng)機分析、驅動(dòng)分析、振動(dòng)分析、環(huán)境影響、燃料電池效率分析、CAN總線(xiàn)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(dòng)汽車(chē)燃料電池的測試

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

　　(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(dòng)、多變的環(huán)境

　　(三)數據采集分析的可靠性

　　(四)路試時(shí)儀器的供電及能耗

　　(五)便于移動(dòng)和現場(chǎng)使用

　　通過(guò)和汽車(chē)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(jìn)其產(chǎn)品，使其更適應汽車(chē)研究發(fā)展的需要。譬如為了適應電動(dòng)汽車(chē)燃料電池的研究需要，橫河電機在DARWIN系列的基礎上開(kāi)發(fā)出DAQMaster系列MX100。

　　因為每個(gè)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(gè)單片電池組成，特別是汽車(chē)應用，電池組會(huì )由六百個(gè)單片電池構成。電池電壓監視(CVM)系統通過(guò)測試電池組結構中每個(gè)單片電池的電壓可以檢測出有問(wèn)題的電池;分析現場(chǎng)或帶負荷長(cháng)時(shí)間運行時(shí)的電池性能。

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

　　三、CAN總線(xiàn)分析

　　在當今汽車(chē)中廣泛采用了汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)。汽車(chē)總線(xiàn)為汽車(chē)內部各種復雜的電子設備、控制器、測量?jì)x器等提供了統一數據交換渠道。汽車(chē)上由電子控制單元(ECU)控制的部件數量越來(lái)越多，例如電子燃油噴射裝置、怠速控制(ISC)、防抱死制動(dòng)裝置(ABS)、安全氣囊裝置、電控門(mén)窗裝置、主動(dòng)懸架等。隨著(zhù)集成電路和單片機在汽車(chē)上的廣泛應用，車(chē)上的ECU數量越來(lái)越多。

　　于是，一種新的概念--車(chē)上控制器局域網(wǎng)絡(luò )CAN的概念也就應運而生了。CAN最早是由德國B(niǎo)OSCH公司為解決現代汽車(chē)中的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種數據通信協(xié)議，按照ISO有關(guān)標準，CAN的拓撲結構為總線(xiàn)式，因此也稱(chēng)為CAN總線(xiàn)。

　　隨著(zhù)CAN總線(xiàn)的廣泛使用，在汽車(chē)的研發(fā)、生產(chǎn)、維修的各個(gè)環(huán)節上總線(xiàn)信號的測試與分析變得越來(lái)越重要，特別是噪音信號觀(guān)測與分析。

　　由于電纜配線(xiàn)長(cháng)度、終端阻抗位置而引起的反射噪音等或由連接復數接點(diǎn)時(shí)超負荷LEVEL變動(dòng)等造成的異?，F象，可以利用DL7400系列的CAN信號觸發(fā)，捕獲CAN總線(xiàn)信號并顯示其波形。根據CAN協(xié)議進(jìn)行的分析以列表的形式和波形信號顯示在一起。觸發(fā)條件能被設置成CAN數據幀(ID,Data,RTRbits,等.)的字段或多字段。觸發(fā)在錯誤幀時(shí)也能被激活?？稍跁r(shí)間軸上對捕獲的CAN總線(xiàn)波形數據進(jìn)行分析，每幀的ID和數據以16進(jìn)制或二進(jìn)制符號顯示。

　　四、ABS工作時(shí)的電池電壓波動(dòng)

　　ABS控制裝置通過(guò)比較來(lái)自附在每個(gè)車(chē)輪上的速度傳感器的信號監測車(chē)輪是否被鎖上。當ABS控制裝置探測到一個(gè)輪子被鎖上后，它會(huì )給ABS傳動(dòng)裝置送去一個(gè)信號從而打開(kāi)閥門(mén)。ABS傳動(dòng)裝置包括螺旋管閥門(mén)、泵、馬達、制動(dòng)液箱。打開(kāi)閥門(mén)可以瞬間降低盤(pán)式液壓，減弱制動(dòng)力，可以恢復車(chē)輪速度。

　　檢測電池電壓時(shí)使用差動(dòng)輸入。雖然單片電池的電壓不高，可是差動(dòng)輸入端子對測試儀表地端會(huì )產(chǎn)生幾百伏的電壓。這種電壓被稱(chēng)為共模電壓。多數數據采集儀器(DAQ)沒(méi)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系統中高共模電壓的問(wèn)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(shí)保證較高的信號分辨率和精度，現在許多的DAQ系統內置緩存。

　　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，它的模塊化結構和標準軟件使MX100很容易實(shí)現最多1200通道的電池電壓的監視。