基于CAN总线的玻璃升降器总成耐久试验测试系统设计

杨　光，马海涛（北京汽车研究总院有限公司，北京　101300）



基于CAN总线的玻璃升降器总成耐久试验测试系统设计

杨光，马海涛
（北京汽车研究总院有限公司，北京101300）

摘要：在汽车电子系统中，玻璃升降器系统总成组成部件较多，结构相对复杂，其受外部环境和使用次数的影响，易存在较高的故障率。本文使用基于CAN总线的设备，实现了玻璃升降器总成耐久测试系统的经济快速搭建。

关键词：汽车玻璃升降器；CAN总线；LabVIEW

汽车玻璃升降器系统是汽车电子系统中很重要的一个子系统。相对于其他的子系统，玻璃升降器系统总成由于其构成的部件较多，结构相对复杂，在实车运行的环境中，受到各种因素的影响，较容易产生故障。所以在开发设计阶段，很有必要对玻璃升降器系统总成进行性能和耐久的测试。

1　总体设计

随着汽车电子技术的不断发展，原先单纯的基于电机控制的玻璃升降器逐渐无法满足先进的使用要求，玻璃升降器系统会通过DCM（Door Control Module，门控模块）接入到整车的网络中。在进行玻璃升降器系统总成试验时，在验证其本身机械电气结构的性能耐久特性的同时，也必须考虑到网络通信对于子系统的影响。本设计选取了简单经济的CAN总线设备，可以快速经济地搭建测试系统。在测试玻璃升降器系统本身性能耐久的同时，也考验了DCM通信的稳定性，真正实现子系统总成的测试。

测试玻璃升降器的参数包括：运行电流、堵转电流、升降速度、耐久性能等。在系统设计时，充分考虑了测试系统的可兼容性和扩展性，能够满足现阶段多款车型的测试需求，并且为日后扩展升级预留了充分资源和接口。该测试系统稳定可靠、使用简单，可以大大降低测试过程中对于人员的依赖，提高测试数据和结果的可信度。本系统一直在北汽电子电器试验室中承担试验任务，完全能够满足试验的要求，其结果准确可靠。玻璃升降器总成耐久测试系统如图1所示。

图1　玻璃升降器总成耐久测试系统

2　设计背景

在进行玻璃升降器总成耐久试验测试系统前，必须熟悉测试的需求。系统设计时，严格遵照了汽车行业标准QC/T636—2000《汽车电动玻璃升降器》［1］，并且结合企业和车型的实际需求，参照了大量技术资料。在充分熟悉了各类汽车玻璃升降的工作原理、控制方法和使用需求后，结合自身多年的工作经验，发现目前很多玻璃升降器测试系统都不能够实现结合总线的测试，所以需要在原本的普通防夹系统上加入CAN/LIN总线功能，真正实现子系统总成的测试。系统构成拓扑图如图2所示。

图2　系统拓扑

3　主要设备选型

玻璃升降器总成耐久试验测试系统设计选型时，既要满足所有功能测试的要求，同时还要兼容通信测试的功能，所以，系统主要部件选型均是简单经济的CAN总线设备。主要的仪器设备包括能够与上位机进行通信并且能够程控的CAN卡和CAN总线数据采集设备。

CAN卡选用KVASER LEAF设备，此设备构造小巧、成本经济，能够通过USB口和上位机进行快速连接并且无需额外供电，它能够兼容高速CAN、低速CAN和LIN总线协议。我们使用此设备可以快速构建起系统所需的总线环境。KVASER LEAF设备如图3所示。

数据采集设备选用CSM公司的微型数据采集模块，此数据采集模块可以接入CAN总线网络中，可以直接读回测试数据。本模块主要指标如下：8路模拟输入；支持ISO11898协议；通道间500 V隔离；精度指标：±0.05%；测量范围：±0.1V，±0.5V，±10 V，±20 V，±60 V；内部采样速率：2 000 Hz。CSM数采模块如图4所示。

图3　KVASER LEAF设备

图4　总线数据采集设备

4　重点设计介绍

系统软件开发平台采用NI LabVIEW。LabVIEW是一个具有革命性的图形化开发环境，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。LabVIEW将广泛的数据采集、分析与显示功能集中在了同一个环境中，可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案。

测试系统可以同时控制前后4个车门进行玻璃升降器的耐久测试，实时采集电机运行电流数据和堵转电流数据，并且根据车窗玻璃光电传感器的反馈，可以采集并计算各个玻璃升降的速度。所有的测试数据均能够自动保存在EXCEL文件中，方便查询和报告整理。系统运行界面如图5所示。

图5　系统界面

测试系统整体架构重点部分在于门控模块的信号控制和总线数据的采集，在进行玻璃升降器的控制过程中，考虑到耐久测试持续的时间长、次数多等特点，需要合理分配控制资源，实现对4个车门的并行控制。在进行数据采集时，因为所有数据均是来自于CAN总线，此时数据的解析工作成为了非常重要的环节，不仅要做到数据的快速采集和显示，还要能够做到原始数据准确快速的解析。

在进行门控模块的信号控制时，需要实现对4个车门中的玻璃升降器的上升、下降、暂停、堵转等功能的控制，系统在实现时，如果依靠普通的串行控制，会增加测试的时间从而影响测试的效率。但是由于只有一个CAN通道资源，所以需要靠软件编程来实现4个车门的并行穿插控制。当采用了穿插并行控制之后，系统大大地节省了测试周期的时间，提高了使用效率。软件编程并行控制门控模块如图6所示。

在进行数据采集时，系统设计并无传统的数据采集板卡，而是采用了基于CAN总线的数据采集技术。使用此方法可以进一步整合系统资源，从而经济地解决测试的问题。在总线上采集到相应的电压信号后，由于此信号是以原始数据的形式存在于总线报文之中，对于总线报文的解析就会显得十分重要。在对报文的解析时，系统设计首先保证了解析的准确性，通过对报文内容的筛选和解码，得到了准确的传感器数据。其次，软件设计保证了报文解析的时效性，通过优化的算法，可以保证解析时的实时性并能显示在系统页面上。系统数据解析功能如图7所示。

图6　总线控制示意

5　结束语

经过北京汽车电子电器试验室将近10万次的实际使用，事实证明基于CAN总线的玻璃升降器总成耐久测试系统完全满足实际使用要求，并且充分克服了传统玻璃升降器测试系统的不足，真正做到了玻璃升降器总成的耐久测试。本系统性能稳定、测试可靠、功能完备、使用方便，完全符合QC/T636—2000《汽车电动玻璃升降器》标准和企业内部标准的要求，是一种玻璃升降器总成测试的高效、完备的解决方案。

图7　数据解析示意

参考文献：

［1］QC/T636—2000，汽车电动玻璃升降器［S］.

（编辑杨景）

Design of Durability Test System of Automotive Glass Lifter Based on CAN Bus Technology

Yang Guang，Ma Hai-tao
（BAIC Motor Technology Centre，Beijing 101300，China）

Abstract：In the automotive electronic systems，glass lifting system has many assembly components with complex structure.Therefore，affected by the external environment usage frequency，the lifter has a high failure rate.In this article，using devices based on CAN bus，the approach is achieved to build glass lifter durability test system rapidly and economically.

Key words：glass lifter；CAN bus；LabVIEW

中图分类号：U463.835

文献标识码：A

文章编号：1003-8639（2016）06-0054-02

收稿日期：2015-11-04；修回日期：2015-12-10

作者简介：杨光（1984-）工程师，从事汽车电子电器测试相关工作。