电动汽车整车控制器自动检测技术*

柳熹 于兰 辛明华 周能辉

（天津清源电动车辆有限责任公司）

由于现代汽车电子技术大量采用CPU，DSP，FPGA等高密度芯片和精密传感器件，传统的单台仪器已经很难满足高效率测试的要求，而基于模块化组件，以软件为核心的可重构自动测试系统得到广泛的应用[1]。模块化功能硬件是测量仪器系统的一个强有力的支撑，由于每个模块都有独立的测量功能，而其电气接口、机箱机械规格都是标准化的，因此它使得仪器仪表构建更加灵活、简便、快速[2]。

1 PXI模块化

PXI（PCIExtension for Instrumentation,面向仪器系统的PCI扩展）是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，具备系统的模块化、容易集成、装卸和连接，以及方便提高设备同步与触发精确度等卓越特性。

图1示出一组典型的用于汽车电子产品检测的PXI模块化仪器，其中包括了基于Pentium CPU的PXI控制器、由数字万用表和多路复用开关及矩阵开关组成的多路电流、电压测试系统、用于产生汽车收音机电台信号的射频信号发生器以及汽车收音机音频分析仪等设备。为了实现自动化测试，汽车电子产品厂商通常利用产品本身具有的总线，如CAN和K-Line等，开放特定的控制指令用于产品状态控制，无需人工干预，因此在这些模块化仪器中，通常包含一个总线控制器（如CAN，K-Line，LIN控制器等）。除此以外，通常配置一块具有宽电压输入输出和光耦隔离的DIO卡，用于与自动化生产线之间进行时序同步和夹具控制等。

图1中包括了各种经常用到的汽车电子产品测试仪器。在大多数应用中，可以对上述模块化仪器进行配置，选用其中的一部分仪器，即可实现如汽车收音机（包括VCD/DVD/导航）、仪表板、行车记录仪、整车控制器（VCU）等产品在PCB及整机状态下的功能及参数测试。

2 整车控制器的硬件功能划分

整车控制器的硬件电路从功能上划分主要包括电源模块、模拟量信号处理模块、数字量信号处理模块、低端驱动输出模块、PWM输出模块及CAN通信模块等。具体的电气框，如图2所示。

3 测试设备的整体方案

整车控制器测试设备主要由工控机、模拟量输出卡、数字量输入卡、继电器输出卡以及CAN通信卡组成。位于上位机的检测软件需进行相应的开发，实现整车控制器自动检测的功能。测试原理为：工控机通过预先设置好的检测程序，通过控制模拟量输出卡、继电器输出卡来模拟整车控制器数字量和模拟量的输入信号，通过数字量输入卡来模拟整车控制器的继电器输出控制信号，同时通过与CAN总线相连的CAN通讯卡来实时监测整车控制器的实时工作状态，与输入的信号进行对比，判断整车控制器的功能是否正常。整车控制器测试设备的工作原理，如图3所示。

4 测试设备的测试模块设计

整车控制器主要由电源模块、模拟量信号处理模块、数字量信号处理模块、低端驱动输出模块、PWM输出模块以及CAN通信模块组成。通过信号类别将整车控制器最终分为电源模块的测试、数字量信号处理模块的测试、模拟量信号处理模块的测试以及低端/PWM输出模块的测试4部分，具体测试过程如下。

4.1 电源模块的测试

电源模块的测试主要是通过CAN总线采集整车控制器应答给检测设备的电压值，来对供电部分的电压进行测试，从而判断电源部分的供电电压是否在正常范围内。如果此步测试结果不通过，将停止后面的测试。电源模块的测试原理，如图4所示。

测试方法：通过稳压电源向整车控制器电源模块施加12 V的电压，整车控制器将该电压值读入CPU，检测设备通过CAN总线请求整车控制器发送读入的电压值，整车控制器通过CAN端口将读到的电压值发送给检测设备，从而判断电源电压是过压、欠压还是正常。如果电压正常，则进行下面的测试。

4.2 模拟量信号处理模块的测试

模拟量信号处理模块的测试是对整车控制器的模拟量输入进行测试。对于整车的加速踏板和制动踏板等将以模拟量的形式输入给整车控制器，所以整车控制器的模拟信号处理模块的准确性对于整车控制策略以及能量分配等至关重要。图5示出模拟信号处理模块测试原理。

测试方法：

1）将供电电压设置为12 V，钥匙开关给予12 V；

2）设置好CAN通信的通道与波特率；

3）通过检测设备的模拟量输出卡分别发送2.5V和4.5V电压；

4）检测设备通过CAN通讯卡请求整车控制器对采集到的输入电压进行输出；

5）检测软件对电压值进行判断，如果收到的电压值在规定的误差范围内，应认为对该模拟量信号的检测通过，否则视为不通过。

4.3 数字量信号处理模块的测试

数字量信号处理模块的测试是对整车控制器的数字量输入进行测试。用继电器输出板卡模拟电动汽车上的一些I/O操作，如钥匙开关和点火信号等一些信号量。将这些信号量输入给整车控制器的数字量信号处理模块，输入开关量测试原理，如图6所示。

测试方法：

1）将供电电压设置为12 V，钥匙开关给予12 V；

2）设置好CAN通信的通道与波特率；

3）通过检测设备的继电器输出卡分别模拟高低电平的输入；

4）检测设备通过CAN通讯卡请求整车控制器对采集到的输入信号的状态进行输出；

5）检测软件对CAN总线返回的数值进行判断，如果收到的值为1，则检测通过，如果是0，则检测不通过。

4.4 低端/PWM输出模块的测试

低端/PWM输出模块的测试电路，如图7所示。

测试方法：

1）将供电电压设置为12V，钥匙开关给予12 V；

2）通过CAN总线设置输出高低电平；

3）在工控机板卡处采集相应的输出电压值。如果采集到的电压值符合要求，则视为通过，否则不通过。

5 结语

检测人员通过夹具将整车控制器固定到检测设备上后，点击上位机界面中开始检测按钮，设备将按照预先设置的程序逐一检测整车控制器的各个接口功能，检测完成后，在界面上显示各个功能检测的状态结果。