自動測試系統(tǒng)關于汽車電子測試系統(tǒng)解決方案 一

一、前言

        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，本方案介紹滿足發(fā)動機、驅動、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。

        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被應用在現(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，介紹各種汽車電子自動化測試系統(tǒng)解決方案。

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，他們不斷改進其產(chǎn)品，使其更適應汽車研究發(fā)展的需要。譬如為了適應電動汽車燃料電池的研究需要，在DARWIN系列的基礎上開發(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，特別是汽車應用，電池組會由六百個單片電池構成。電池電壓監(jiān)視（ CVM）系統(tǒng)通過測試電池組結構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。

       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很容易實現(xiàn)最多1200通道的電池電壓的監(jiān)視。

       同時實現(xiàn)高電壓絕緣和多通道的DAQ系統(tǒng)的設計是一個難題，因為大多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器模塊使用單一A-D轉換器與前端倍增或掃描組合。高共模電壓信號在經(jīng)過絕緣變壓器和A-D轉換器實現(xiàn)絕緣和離散化之前一定要通過切換繼電器。

       MX100在掃描器中使用高耐壓固態(tài)半導體繼電器，實現(xiàn)了多通道輸入信號的切換，這種繼電器由高耐壓（1500VDC）、低漏電流（3nA）的 MOSFET（金屬氧半導體場效應晶體管）和電壓輸出的光電耦合器構成，具有1秒周期內10通道高速掃描、無觸點、長壽命、無噪音等優(yōu)點。

       此外，其他使用電磁式繼電器提供絕緣的DAQ系統(tǒng)，會產(chǎn)生切換時間，切換穩(wěn)定性，和日常維護的問題。最后，MX100 DAQMaster 提供高性能的絕緣和4通道的同期采樣，因為4通道模塊每個通道的硬件采用互相獨立的硬件構成。

       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定。MX100支持最大容量2G Bytes的CF卡，當通訊故障時開始數(shù)據(jù)備份。當通訊恢復正常時，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。汽車總線為汽車內部各種復雜的電子設備、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CAN的概念也就應運而生了。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有關標準，CAN的拓撲結構為總線式，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)條件能被設置成 CAN數(shù)據(jù)幀（ID, Data, RTR bits,等.）的字段或多字段。觸發(fā)在錯誤幀時也能被激活?？稍跁r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。