基于eCAR平臺的發(fā)動機控制器測試系統(tǒng)

汽車中電子系統(tǒng)的數(shù)量和復雜程度正在不斷地增長。如果把汽車生產(chǎn)總成本中的電子系統(tǒng)成本作為一項指標考慮，到2010年，電子系統(tǒng)成本在生產(chǎn)總成本中所占的份額已達三分之一，這一比例還有增加的趨勢。目前，新車中約有90%以上的創(chuàng)新都基于電子產(chǎn)品，這些創(chuàng)新使得汽車生產(chǎn)廠商可以更好的滿足客戶對于高性能，舒適性，通訊和娛樂的要求。為了將這些大量增長的需求整合到現(xiàn)今的電子系統(tǒng)之中，今天的汽車已安裝了大量的傳感器、執(zhí)行器、控制模塊和分布式系統(tǒng)。面對這樣的現(xiàn)狀，汽車生產(chǎn)廠商需要一整套測試平臺，才能滿足這些日新月異的測試需求，并且，迫于產(chǎn)品周期的考慮，測試平臺必須具有更高的測試效率和靈活性。

在這樣的背景下，北京泛華恒興科技有限公司結合十多年的汽車電子測試經(jīng)驗，推出了全新的汽車電子測試平臺eCAR。該平臺是針對汽車電子測試需求而研發(fā)的綜合性測試平臺。通過可擴展的架構以及模塊化設計，此平臺可以為汽車電子測試提供一系列的解決方案，并且能夠被快速地轉(zhuǎn)型來完成全新的測試任務。

eCAR平臺

eCAR汽車電子測試平臺采用模塊化硬件和通用的軟件，平臺可劃分為各個獨立的功能模塊，平臺架構如所圖1所示。測試平臺具有如下特點：

             圖1：汽車電子測試平臺架構。

開放的混合總線架構：測試平臺基于PXI平臺，可保證測試與控制的高效性，同時平臺集合了Ethernet、GPIB、RS232、CAN、K-Line和FlexRay等各種通信總線。這種開放的混合總線架構，使各種儀器資源都能在該平臺下被最優(yōu)化使用。

測試環(huán)境仿真技術：精確構建從設計到診斷的測試環(huán)境。測試平臺具有嚴格的激勵響應控制，獨立的資源和并行處理能力，同時能夠滿足信號仿真和可靠測量的要求。

高效開關切換：測試平臺通過可程控負載與矩陣的結合，能夠有效地監(jiān)測被測件的管腳在接入負載情況下的工作狀態(tài)。通過矩陣單元與測量儀表的配合，高效地完成復雜的測試。

可靠的通用電氣系統(tǒng)：測試平臺利用通用電氣系統(tǒng)能夠滿足產(chǎn)線終檢設備自動化測試的要求。其具有氣缸和電機等動作控制，外部狀態(tài)讀取及電氣安全控制等能力。

為了滿足不同測試項目的實際測試需求，eCAR汽車電子測試平臺在通用架構的基礎上，搭配不同的硬件組件，可以滿足不同測試項目的需要。主要硬件模塊具體如下所列，且每類模塊都包含有多個型號。

機架：用于防止測量儀器和負載等。電源分配：為設備供電。PXI機箱：用于安裝PXI控制器和PXI板卡，可選8槽、14槽或18槽機箱。數(shù)字I/O：用于開關量的讀取和控制?？偩€通訊：與被測件進行總線通訊，可選CAN、K-Line或Flexray等總線。模擬I/O：模擬輸出部分包含靜態(tài)模擬輸出、PWM信號輸出、波形發(fā)生器和電阻信號輸出等信號發(fā)生模塊；模擬輸入部分包含數(shù)字化儀表、萬用表和模擬電壓采集等模塊。開關模塊：包括多路復用開關和矩陣開關，根據(jù)使用場合可選射頻開關、電源切換開關或低頻信號開關。負載箱：為被測件提供負載，可選多路負載及負載參數(shù)。通用電氣：狀態(tài)輸入，用于接近開關和光傳感器的信號輸入；執(zhí)行輸出，用于氣動閥體和指示燈等控制；安全控制，用于安全光柵和急停按鈕等狀態(tài)的檢測，以及硬件級響應切斷電源和起源等。編程電源：根據(jù)被測件的供電要求不同，有多種功率電源可供選擇。

eCAR汽車電子測試平臺的軟件功能模塊設計采用了組件式和插件式的設計理念，其基本涵蓋了生產(chǎn)線終檢測試設備的所有功能，主要包括：中英文界面、用戶管理、參數(shù)配置、樣件模式、產(chǎn)品模式、工程師模式、數(shù)據(jù)庫存儲、報表生成、數(shù)據(jù)瀏覽和MSA分析等。對于不同的用戶，測試功能可方便選配，其具有如下特點：豐富的硬件驅(qū)動庫、硬件資源可配置、測試流程可編輯、專業(yè)的測試參量算法集和測試功能可選配等。平臺軟件具有以下特點：

自定義測試序列/流程：eCAR汽車電子測試平臺軟件的ATLAS語言解析器，可以方便客戶完成自定義測試序列/流程，提高測試系統(tǒng)的可擴展性。

豐富的硬件驅(qū)動與總線通訊庫：考慮到汽車電子測試涉及到眾多的設備和協(xié)議，汽車電子測試平臺軟件提供了當今主流儀器的驅(qū)動函數(shù)，并且支持客戶的自定義儀器驅(qū)動。

行業(yè)專家算法庫：針對不同類型的應用，平臺軟件提供了專業(yè)的行業(yè)專家算法庫。通過多種信號分析手段，結合數(shù)字信號處理技術，來最真實地還原信號的特征，表征被測對象的特點。

可互換儀器技術與硬件資源智能管理：考慮到測試系統(tǒng)未來的升級和換代需要，測試系統(tǒng)軟件部分對各種儀器都具有良好的兼容性，當系統(tǒng)需要更換所用儀器型號，甚至更換供應廠商的時候，軟件平臺可以無縫變更。

根據(jù)不同的汽車電子產(chǎn)品測試需求，選擇相應的硬件模塊及合理搭配平臺軟件，就可以設計出一套全新的測試系統(tǒng)。以下案例就是基于eCAR汽車電子測試平臺而進行設計的。

發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)

汽車電子產(chǎn)品中最為復雜的電子裝置是發(fā)動機控制器。發(fā)動機控制器的作用包括點火控制、燃油注入控制、發(fā)動控制、渦輪增壓器維持的增壓級別控制和其它外圍設備控制。實現(xiàn)這些控制需要采集大量的傳感器信號，如：MAP傳感器信號、油門踏板傳感器信號、節(jié)流閥位置傳感器信號、氧傳感器信號和溫度傳感器信號等。通常，發(fā)動機控制器的管腳數(shù)目在100～200之間，這就要求測試系統(tǒng)能夠提供多種仿真信號，如電阻信號、開關信號、PWM信號、正弦信號和靜態(tài)模擬信號等，并為控制器提供多達30路以上的負載通道。

此外，由于發(fā)動機控制器的LTT(lift time test)測試要求在不同的環(huán)境(高溫環(huán)境、低溫環(huán)境、震動環(huán)境和高濕度環(huán)境等)下長時間地(長達24天)不間斷運行，所以測試系統(tǒng)還需要提供獨立的儀器資源、負載資源以及供電系統(tǒng)。

采用eCAR汽車電子測試平臺搭建發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)，所需選用的模塊化硬件見表1。

表1：發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)模塊化硬件。

測試系統(tǒng)框圖如圖2所示。測試系統(tǒng)采用單上位機和多下位機的結構，上位機為工控機，下位機為TestUnit。工控機和TestUnit之間通過交換機連接，使用TCP/IP協(xié)議通訊。TestUnit中包含獨立的儀器資源、負載資源以及供電系統(tǒng)，每個TestUnit對應一個發(fā)動機控制器。多個TestUnit可以并行獨立工作，對應不同的測試環(huán)境。測試系統(tǒng)最多可以擴展20個TestUnit(對應20個控制器)，同時在不同的環(huán)境下測試。

      圖2：發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)框圖。

TestUnit的系統(tǒng)框圖如圖3所示，其外觀如圖4所示。TestUnit具有如下特點：

                      圖3：TestUnit框圖。

                         圖4：TestUnit外觀。

豐富的儀器資源：包含110路數(shù)字I/O通道、32路16位分辨率的模擬輸入通道(共享250kS/s采樣率)和4路16位分辨率的模擬輸出通道。

強大的通訊能力：高速(1Mbit/s)CAN總線、K-Line總線，可擴展的LIN、Flexray總線。

最高可達64路的可編程模擬負載通道。

快速的連接：通過一個150針的Harting接頭與發(fā)動機控制器進行連接。

方便的調(diào)試接口：輔助Harting接口，用于人工監(jiān)測測試過程中的儀器工作狀態(tài)。

插卡式的模塊化設計，方便維護與升級。當發(fā)動機控制器的型號發(fā)生變化，導致管腳定義和測試環(huán)境等變化時，無需更換TestUnit昂貴的儀器資源，僅需選擇性地更換編程電阻卡、信號調(diào)理卡、模擬負載卡和開關卡即可。

發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)外觀如圖5所示(采用42U標準機柜)。發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)的軟件采用eCAR汽車電子測試平臺的軟件進行搭建，軟件主界面如圖6所示。測試系統(tǒng)軟件包含了自定義測試序列/流程、儀器管理、總線通訊和專家算法庫等eCAR平臺軟件中的基本功能。

                圖5：發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)外觀。

                        圖6：軟件主界面。

本文小結

汽車電子產(chǎn)品的測試要求正從簡單的合格與否向多項性能指標測試進行過渡。應對這些需求變化，eCAR平臺能為汽車電子產(chǎn)品測試提供標準的兼具靈活的硬件配置和可移植的軟件平臺，從而為其提供一種高效的解決方案。