EPS ECU硬件测试浅析

唐学东，汪朋

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥）

EPS ECU硬件测试浅析

唐学东，汪朋

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥）

在汽车各系统开发过程中，电动助力系统（EPS）控制单元（ECU）的测试验证是其重要工作之一。文章从EPS ECU硬件基本的测试方法及测试要求出发，分别对电压类测试、电流类测试、EMC类测试、环境类测试、机械冲击类测试进了表述。其具有可操作的现实意义，可以作为各车型开发的参考。

EPS；ECU；硬件测试

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-153-05

引言

当前汽车行业的发展，节能、环保和智能化技术是其主流方向，随之整车的各个系统也在向节能、环保、电气化方向发展。其中转向系统由液压助力升级为电动助力（EPS）是其主要体现之一，但随之而来的可靠性问题给产品开发和市场表现带来了较大的影响。所以，EPS 控制单元（ECU）的测试验证成为开发过程中重要的工作之一。本文从EPS ECU测试方法及要求角度出发，同时参考相关文件及整车项目测试结果，对基本的测试项目及过程进行了表述。其具有可操作的现实意义，可以做为各车型开发的参考。

1、电压类测试

1.1 运行电压测试

1.1.1 测试条件

室温、基本性能测试使用的电源电压为11 ± 0.1[V]、14±0.1[V]和16±0.1[V])。

1.1.2 满足条件

1）在测试期间或之后，DUT 应满足功能状态 A，但是在故障/安全功能测试时可允许状态 D；2）在电源电压为12V时，测量电子设备的暗电流，它应该小于 0.3mA；3)在电源电压为6V 并且点火时，CAN 通信应可用。

1.2 反极性测试

1.2.1 测试条件

1)测试电压：-18±0.2 [V]；2)测试时间：5±0.5分钟；3）计数：两次间隔五分钟；4）测试模式2.a（休眠模式）。

1.2.2 满足条件

1）测试期间，不应存在损坏零件；2）测试后，DUT应满足功能状态A。

1.3 过电压测试

1.3.1 测试条件

1）步骤，如下表；2）测试模式2.a（休眠模式）。

1.3.2 满足条件

测试完成后，DUT应满足功能状态 C。

1.4 电源电压变化测试

1.4.1 测试条件

1）建立带电源电压的ECU，然后加载并输入装备。当以图1、图2电源电压改变时，进行超10个周期的波形；2）测试模式 2.a (休眠模式)。

图1 电源电压变化测试波形1

图2 电源电压变化测试波形2

1.4.2 满足条件

1）在测试波形 2中，如果状态变为停止活动，记录该现象，并重新启动测试；2）在测试期间和测试后，DUT应该满足功能状态C。

同时还应进行发动机启动电压扫描测试，主要考察电池欠压时EPS的表现。

2、电流类测试

2.1 暗电流测试

2.1.1 测试条件

1）测试电压：12.0±0.1[V]；2）测试模式b（ 有线缆的OFF模式）；

2.1.2 满足条件

1）最大允许暗电流为0.3mA；2）测试后，DUT应该满足功能状态A。

2.2 短路测试

2.2.1 测试条件

测试电压12.0±0.2[V]来源于以下测试。

1）接地短路测试：连接所有外部连接器，然后测试以下测试序列。

-短路所有输入端子；

-接通输入端到输出端，然后在同一时间输出端子与地短接；

-断开输入端到输出端，然后在同一时间输出端子与地短接。

2）电池短路测试：连接接地端子，测试以下测试序列。

-接通输入端到输出端，然后在同一时间输出端子电池短路；

-断开输入端到输出端，然后在同一时间输出端子电池短路；

3）测试时间：5 Min/次；3)测试模式2.a（休眠模式）。

表1

备注：以上为示例，端子根据ECU实际情况调整。

2.2.2 满足条件

1）测试结束后，DUT 应满足功能状态D；2）输出端应确保能经得住短路电流并且在熔断器重置后能恢复到正常状态（最低等级必须达到ISO16750-1定义的D等级）。

2.3 上电/断电测试

2.3.1 测试条件

1）颤振试验采用的电池电源：对于主电源，运用下图3、4形中在10个周期内T1为10ms或50ms的波形进行基本性能测试。每种情形都测试一次点火ON/OFF。2）点火开关ON/OFF 测试：对于ECU点火，运用下图在10个周期里 T1= 0.5s、1s、2s、3s 的波形来进行基本性能测试。将DC12V连接到 B+接口来进行测试。3）模式 2.a（休眠模式）。

图3 上电/断电测试波形（电池）

图4 上电/断电测试波形（点火）

2.3.2 满足条件

在测试期间和测试后，DUT应该满足功能状态D。

3、EMC类测试

3.1 辐射抗扰度测试

3.1.1 测试波条件

1）步长不大于表中明确规定的长度；2）驻留时间：2 秒；3)测试频率特征①C.W；②正弦波振幅（AM）为 1kHz，正弦波的80%处，调制指数 m=0.8；③t大于 577us且周期为 4600 us 时的正弦波脉冲调制（PM 近似于 GSM）；4）RI 测试频率：80MHz到2000MHz，BCI 测试频率：20 MHz到400 MHz，其他测试条件和设置可参考ISO11452-2和11452-4。

表2

3.1.2 满足条件

DUT 应满足表中的测试限度。

表3 吸收器室测试极限

表4 大电流注入限制

因篇幅有限，其余电源线瞬态电压测试、过电压测试（瞬态传导抗扰度 CI、耦合到除供电线路以外的 I/O 线）、电压瞬态释放测试、电磁抗扰性、电磁发射、静电放电测试等项目在此不做表述。

4、环境类测试

4.1 高温工作测试

4.1.1 测试条件

1）将样件放在（85±3℃）条件下（1±0.5）个小时之后；2) 测试时间：168个小时；3)重复以下测试模式：模式2.a（休眠模式）10分钟；模式1.b（有电缆的 OFF 模式）50分钟；4)12.0 ±0.2v；5)先放置在正常温度下 2个小时，然后进行基本功能测试。

4.1.2 满足条件

在测试期间和测试之后，DUT应满足功能状态D。

4.2 低温工作测试

4.2.1 测试条件

1）将样件放置在（-30±3）℃ 环境下（1±0.5）个小时之后；2) 测试时间：168个小时；3) 重复以下测试模式；模式 2.a（休眠模式）10 分钟，模式 1.b（有电缆的 OFF 模式）50 分钟；4) 12.0±0.2v；5) 首先将样件置于常温下2小时，然后进行基本功能测试；6) 若离开室温后出现问题，需拆解以观察是否有明显缺陷。

4.2.2 满足条件

1）在测试期间和测试之后，DUT 应满足功能状态 A；2) DUT 无外部应变或损坏。

4.3 低温操作测试

4.3.1 测试条件

1）将样件置于-30±3 ℃下 1±0.5小时之后；2) 重复以下测试模式，模式 2.a 10分钟，模式 1.b 50分钟；3) 测试时间：168小时；4) 12.0±0.2v；5) 然后将其放在正常温度下 2h，然后进行基本功能测试。

4.3.2 满足条件

在测试期间和测试之后，DUT 应满足功能状态 A。

4.4 恒定湿热测试

4.4.1 测试条件

1）将 DUT 暴露于温度85±3[℃]、湿度93%±3%[RH]的环境下21天；2) 测试模式为休眠模式，但测试期间的最后一个小时需将DUT调整到满足条件运行模式；3) 测试模式2.1a；

4.4.2 满足条件

1）测试期间和测试后，DUT应满足功能状态 A，出现的DTC 将被日常检查；2）当测试结束后，将样件置于常温下2小时并去除水分，然后进行基本操作测试。

4.5 湿热比-循环

4.5.1 测试条件

1）将ECU置于 23±5 [℃]、相对湿度为 60±15 [%]的空间里2.5个小时，然后按照下图5的温度情形进行10个循环测试，然后将 ECU置于室温(23±5 ℃、相对湿度为65±20%)两个小时，再进行基本性能测试。在操作期间，运用低温工作测试来操作。2）模式 2.a。

图5 湿热比，循环模式

4.5.2 满足条件

在测试期间和测试之后，DUT 应满足功能状态 C。

4.6 温度循环测试

4.6.1 测试条件

1）将ECU置于-40±2 [℃]的房间里（1±0.5）个小时，然后依据下图6温度情形进行30个循环测试，然后再将其置于室温下2小时后进行基本性能测试；2）若在离开室温后出现问题，拆解以观察是否有明显缺陷；3）测试模式 2.a（休眠模式）。

图6 温度循环测试模式

4.6.2 满足条件

1）在测试期间和测试之后，DUT 应满足功能状态 C；2）ECU 无外部应变或损坏。

其余如抗冻试验、灰尘测试、流体阻力测试、耐水性测试、耐盐水测试、零件励磁机测试、热冲击、耐高温测试，因篇幅关系，在此不在表述。

5、机械类测试

5.1 机械冲击试验

5.1.1 测试条件

1）将DUT按照实车位置放置；2）根据下表测试测试模式：

表5

图7 机械冲击测试图形

5.1.2 满足条件

1）测试完成后，DUT 应满足功能状态 A；2）ECU 无外部应变或损坏；3）每部分无应变、转换或损坏。

5.2 自由落体/坠落试验

5.2.1 测试条件

1）坠落高度：DUT 从1米高处自由坠落到混凝土或钢铁的表面；2）坠落次数：每个样件测试两次；3）坠落的方向：第二次自由坠落的方向和第一次相反，但除了连接器的那一面；4）测试模式1.a（无电缆的OFF模式）。

5.2.2 满足条件

1）如果有外部应变或损坏，DUT 不通过功能测试；2）如果没有外部应变或损坏，DUT 应在测试后满足功能状态 A。

6、其它类测试

6.1 叠加交流电压测试

6.1.1 测试条件

1）测试温度：室温；2）测试脉冲，如下图9；3）电源内阻：≤0.1Ω；4）持续时间：30min；5）频率范围：15 Hz-30 kHz；6）扫描时程：2min；7）频率扫描的类型：三角的、对数的；UPP=2V；8）本实验只针对ECU的电源端；9）测试模式 2.C（电机辅助动态模式）。

6.1.2 满足条件：DUT应为功能状态A

图9

6.2 重置测试

6.2.1 测试条件

1）测试脉冲；2）Cycle：1；3）测试模式 2.C（电机辅助动态模式）。

图10

6.2.2 满足条件：DUT应为功能状态A

其余耐化学测试、气体腐蚀测试、电池充放电测试、抛负载测试、 24V 电压启动车辆测试，因篇幅有限不在此表述。

7、总结

本文针对EPS ECU硬件，在电压、电流、电磁兼容性、使用环境等方面的测试做了基本的介绍，相关测试方法及要求是基于成熟产品的在开发过程过程进行的总结，基本可满足当前设计的需要，通过整车耐久路试、高温及高寒等整车工况的检验，产品满足整车使用要求。当然，随着各个电子模块复杂程度的提高，相关测试要求应逐步趋向完善，就当前发展情况而言，本文可以做为EPS ECU测试检验的参考。

注解：

1）测试模式

测试模式1.a（无电缆的OFF 模式）：被测设备无操作电压、不连接线缆；

测试模式1.b（有电缆的 OFF 模式）：被测设备无操作电压，同整车状态完整的线束；

测试模式 2.a（休眠模式）：该被测设备应在无工作负荷下运行，仅仅可用于无电机电流的通信；

测试模式 2.b（电机辅助静态模式）：该被测设备可带最小工作负荷运行，保持输入轴来确定电机电流；

测试模式 2.C（电机辅助动态模式）：该被测设备可带标准负载运行，电机以定义的周期运行。

2）功能状态

功能状态 A：被测设备的所有功能在测试期间或之后按照设计来执行。不允许故障诊断代码。

功能状态 B：被测设备的所有功能在测试期间按照设计来执行。然而，其中一个或多个可能会超出指定的限度。所有功能在测试后自动恢复到正常限制内。

不允许故障诊代码。

功能状态 C：被测设备的一个或多个功能在测试时不按设计来执行，但会在测试之后自动恢复到正常运行。不允许未定义的功能。允许存储记忆功能。

功能状态 D：被测设备的一个或多个功能在测试期间不按照设计执行并且在测试后不会恢复到正常运行状态，除非设备/系统以简单的“操作员/使用”功能重置。不允许未定义的功能。

功能状态 E：被测设备的一个或多个功能在测试期间或之后不按照设计来执行并且在未修复或更换被测设备时不能恢复到适当的运行。根据 UV-v0 的耐燃性要求可通过被测设备来实现。

[1] 道路车辆.部件测试方法检测来自窄带辐射电磁能量的电干扰ISO 11452 2001.

[2] 道路车辆.电气及电子设备的环境条件和试验ISO 16750 2007.

[3] 道路车辆.静电放电产生的电骚扰试验方法GB19951 2005.

[4] 道路车辆.由传导和耦合引起的电骚扰 ISO 7637 2004.

Brief analysis of EPS ECU’s hardware tests

Tang Xuedong, Wang Peng
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In the process of vehicle’s steering systems, Electronic Control Unit testing of Electric Power Steering is important .This article express fundamental test method and demand of EPS ECU Hardware, which voltage test、current test、EMC test、environment test、Mechanical Shock test are included. It’s applicable when developing .

EPS; ECU; Hardware test

U467.3

A

1671-7988 (2017)08-153-05

唐学东（1979-）男，本科，就职于江淮汽车技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.052