基于eCAR®平臺的發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)

分類：技術(shù)教程日期：2012-07-28 00:00:00 來源：西部工控網(wǎng)

　　引言

　　汽車中電子系統(tǒng)的數(shù)量和復(fù)雜程度正在不斷增長，如果把汽車總生產(chǎn)成本中電子系統(tǒng)的成本作為指標，2010年，電子系統(tǒng)的份額已占到生產(chǎn)總成本的三分之一，這個比例還有增加的趨勢。目前，新車中約90%以上的創(chuàng)新都基于電子產(chǎn)品，這些創(chuàng)新使得汽車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，為了把這些大量增長的需求整合到現(xiàn)今的電子系統(tǒng)中，今天的汽車中裝有大量傳感器，執(zhí)行器，控制模塊和分布式系統(tǒng)。面對這樣的現(xiàn)狀，汽車廠商需要一套測試平臺，可以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，測試平臺需要具有更高的測試效率、更高的靈活性。

　　在此背景下，北京泛華恒興科技有限公司結(jié)合十多年的汽車電子測試經(jīng)驗，推出全新的汽車電子測試平臺eCAR®(AUTOMOTIVE ELECTRONICS TEST SYSTEM)，該平臺是針對汽車電子測試需求所研發(fā)的綜合性測試平臺，通過可擴展的構(gòu)架以及模塊化設(shè)計，可以為汽車電子測試提供一攬子解決方案，并且能夠快速換型完成全新測試任務(wù)。

　　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(gòu)如所圖 1示：

　　測試平臺具有如下特點：

　　1，開放的混合總線架構(gòu)：平臺基于PXI 平臺保證測試與控制的高效性，同時集合Ethernet、GPIB、RS232 、CAN、K-Line、FlexRay等總線，這種開放的混合總線架構(gòu)，使各種儀器資源都能夠在該平臺下最優(yōu)化的使用。

　　2，測試環(huán)境仿真技術(shù)：精確構(gòu)建從設(shè)計到診斷的測試環(huán)境，嚴格的激勵響應(yīng)控制，獨立的資源和并行處理能力，同時滿足信號仿真和可靠測量的要求。

　　3，高效開關(guān)切換：平臺通過可程控負載與矩陣的結(jié)合，能夠有效監(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(fù)雜測試;

　　4，可靠的通用電氣系統(tǒng)：平臺利用通用電氣系統(tǒng)能夠滿足產(chǎn)線終檢設(shè)備自動化測試的要求，具有氣缸、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(gòu)基礎(chǔ)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，且每類模塊都包含多個型號。

　　1，機架：用于防止測量儀器、負載等;

　　2，電源分配：為設(shè)備供電;

　　3，PXI機箱：用于安裝PXI控制器、PXI板卡，可選8槽、14槽、18槽機箱;

　　4，數(shù)字I/O：用于開關(guān)量的讀取和控制;

　　5，總線通訊：與被測件進行總線銅須，可選CAN、K-Line、Flexray等總線;

　　6，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、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、萬用表、模擬電壓采集等模塊;

　　7，開關(guān)模塊：包括多路復(fù)用開關(guān)、矩陣開關(guān)，根據(jù)使用場合可選射頻開關(guān)、電源切換開關(guān)、低頻信號開關(guān);

　　8，負載箱：為被測件提供負載，可選多路負載以及負載參數(shù);

　　9，通用電氣：狀態(tài)輸入，用于接近開關(guān)、光傳感器的信號輸入;執(zhí)行輸出，用于氣動閥體、指示燈等控制;安全控制，用于安全光柵，急停按鈕等狀態(tài)檢測，硬件級響應(yīng)切斷電源、起源等。

　　10，編程電源：根據(jù)被測件供電要求不同，多種功率電源可選;

　　eCAR®汽車電子測試平臺軟件功能模塊設(shè)計采用組件式和插件式的設(shè)計理念，基本涵蓋了生產(chǎn)線終檢測試設(shè)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、MSA 分析等，對于不同的用戶，測試功能可方便選配。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：

　　1，自定義測試序列/流程：eCAR®汽車電子測試平臺軟件通過ATLAS 語言解析器，客戶可以方便的自定義測試序列/流程，提高測試系統(tǒng)的可擴展性。

　　2，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(shè)備和協(xié)議，汽車電子測試平臺軟件提供當(dāng)今主流儀器驅(qū)動函數(shù)，并且支持客戶自定義儀器驅(qū)動。

　　3，行業(yè)專家算法庫：針對不同類型應(yīng)用，提供專業(yè)的行業(yè)專家算法庫，通過多種信號分析手段，結(jié)合數(shù)字信號處理技術(shù)來最真實的還原信號特征，表征被測對象的特點。

　　4，可互換儀器技術(shù)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具有良好的兼容性，當(dāng)系統(tǒng)更換所用儀器型號，甚至更換供應(yīng)廠商的時候，軟件平臺可以無縫變更。

　　根據(jù)汽車電子產(chǎn)品不同的測試需求，選擇相應(yīng)的硬件模塊，搭配平臺軟件，就可以設(shè)計出一套全新的測試系統(tǒng)。下邊這個案例，就是基于eCAR®汽車電子測試平臺進行設(shè)計的。

　　發(fā)動機控制器LTT測試系統(tǒng)

　　在汽車電子產(chǎn)品中，發(fā)動機控制器是其中最為復(fù)雜的電子裝置，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(shè)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、溫度傳感器信號。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)提供多種仿真信號，如電阻信號、開關(guān)信號、PWM信號、正弦信號、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、高濕度環(huán)境等)中長時間(長達24天)不間斷運行，所以測試系統(tǒng)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)，測試系統(tǒng)選用的模塊化硬件見1：

　　測試系統(tǒng)框圖如圖 2所示：

　　測試系統(tǒng)采用上位機和多臺下位機的結(jié)構(gòu)，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(yīng)一個發(fā)動機控制器。多個TestUnit可以并行獨立工作，對應(yīng)不同的測試環(huán)境。測試系統(tǒng)最多可以擴展20個TestUnit，對應(yīng)20個控制器同時在不同環(huán)境下的測試。

　　TestUnit的系統(tǒng)框圖如圖 3所示，TestUnit具有如下特點：

　　1，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)、4路16位分辨率的模擬輸出通道;

　　2，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;

　　3，最高可達64路的可編程的模擬負載通道;

　　4，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;

　　5，方便的調(diào)試接口：輔助Harting接口，用于人工監(jiān)測測試過程中儀器的工作狀態(tài);

　　6，插卡式的模塊化設(shè)計，方便維護、升級，當(dāng)發(fā)動機控制器型號變化導(dǎo)致管腳定義、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、開關(guān)卡即可。,

　　TestUnit外觀如圖 4所示：