電動(dòng)車(chē)控制器自動(dòng)測試系統的設計與實(shí)現（一）

摘要：控制器是電動(dòng)車(chē)的核心部件，其質(zhì)量的好壞直接影響電動(dòng)車(chē)的整體性能，針對其特點(diǎn)給出一種適用于電動(dòng)車(chē)控制器在線(xiàn)自動(dòng)檢測系統的設計方案與實(shí)現方法.該測試系統是由一個(gè)智能測試設備和一套運行于個(gè)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構組成與電路實(shí)現，設計出被測控制器提供各類(lèi)測試條件的控制電路以及從被測控制器讀取結果的各類(lèi)測量電路.同時(shí)也詳細介紹了控制分析軟件的開(kāi)發(fā).

　　0 引言

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

　　對于控制器的傳統測試，大多只測試電路板的電氣特性，普遍存在著(zhù)測試點(diǎn)測試工序繁瑣，部分特性很難檢測；數據量大，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(wèn)題.針對上述不足，本文設計并實(shí)現了能對電動(dòng)車(chē)控制器各功能在線(xiàn)自動(dòng)檢測的智能測試系統.該系統能通過(guò)控制分析軟件的調度，結合模擬負載裝置，自動(dòng)進(jìn)行功能測試，可以基本消除人為不確定因素.人機界面友好，顯示的測試參數豐富，可自動(dòng)出具測試報告，并將測試結果存在數據庫中，留作歷史數據記錄以待查詢(xún).

　　1 電動(dòng)車(chē)控制器測試系統的組成及工作原理

本文所針對的電動(dòng)車(chē)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，電機功率驅動(dòng)等.由于電子元器件本身存在質(zhì)量缺陷及生產(chǎn)中出現各種工藝問(wèn)題，將會(huì )導致控制器硬件在某方面工作不正常，因此測試系統必須能夠檢測出硬件的所有問(wèn)題，并快速定位.控制器輸入信號有開(kāi)關(guān)量.模擬量.脈沖量等，輸出信號為驅動(dòng)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電源模塊，主控制器PIC18F65J10,通信模塊，車(chē)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.測試系統的結構圖如圖1所示.

　　測試系統工作原理：測試人員在PC 機界面選擇要測試的條目，PC 機通過(guò)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(shí)，測試設備通過(guò)串口2和控制器進(jìn)行通信，命令控制器啟動(dòng)該模塊的功能.由測試設備采集數據將結果實(shí)時(shí)發(fā)送至PC 機；PC 的控制分析軟件通過(guò)對比信號的檢測值與預設值是否一致來(lái)判定控制器是否工作正常，并將該產(chǎn)品的測試數據保存到數據庫中，以待查詢(xún).

2 系統硬件設計

2.1 系統電源的設計

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(mǎn)足需求，設計時(shí)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.

　　本系統選用LM2576和LM1117兩個(gè)穩壓器.分別提供5 V,3.3 V穩定的電壓，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，包括看門(mén)狗.兩個(gè)串行通信口（UART 0,1）.一個(gè)SPI 口.一個(gè)10 位A/D 轉換器.基本定時(shí)器（BasicTimer）等，處理速度快，足夠滿(mǎn)足系統要求，且該單片機具有簡(jiǎn)單實(shí)用.成本低.抗干擾能力強.功耗低等特點(diǎn).

　　PIC18F65J10單片機電路設計原理圖如圖3所示.

　　2.3 模擬燈及喇叭驅動(dòng)電路的負載設計

控制器對各種燈（大燈.轉向燈.剎車(chē)燈）的驅動(dòng)是在燈的兩端加載24 V 電壓，通過(guò)的電流是恒定的.因此模擬驅動(dòng)電路的負載，就是在驅動(dòng)電路的兩端加上一個(gè)電阻模擬燈，使其通過(guò)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(kāi)關(guān)選通時(shí)模擬燈的正常負載.當RD7控制的一路開(kāi)關(guān)選通時(shí)模擬燈的短路負載.當兩路開(kāi)關(guān)都截止時(shí)，模擬燈的斷路狀態(tài).電動(dòng)車(chē)控制器會(huì )按照測試設備的命令對燈的各種狀態(tài)進(jìn)行檢測.并將檢測結果傳給測試設備.

　　2.4 電機驅動(dòng)模塊的模擬設計

電機驅動(dòng)模塊是電動(dòng)車(chē)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(chē)輸出信號，檔位控制輸出信號，電量狀態(tài)輸入信號等，見(jiàn)表1.

　　輸入信號電路設計如圖5所示，通過(guò)控制引腳控制開(kāi)關(guān)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.

　　輸出信號是電機驅動(dòng)模塊根據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(jìn)行檢測.檢測電路如圖6所示，穩壓二極管防止波峰電壓過(guò)高，電容用來(lái)濾波.