高度機電一體化汽車系統(tǒng)測試解決方案

一、前言

隨著汽車中電子系統(tǒng)的增加，如何對高度機電一體化汽車系統(tǒng)進行高效率的測試是中國測試工程師面臨的挑戰(zhàn)，作為本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的各種測試問題，請橫河電機介紹滿足發(fā)動機、驅(qū)動、振動、環(huán)境影響、燃料電池效率和 CAN總線測試需要的完整解決方案。

隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的發(fā)展，越來越多的電子技術被應用在現(xiàn)代汽車上。汽車也將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展。由于實時駕駛信息系統(tǒng)及多媒體設備在汽車上普及，汽車更具個性化、通用性、安全性和舒適性。無線及移動電腦技術迅速發(fā)展，即使獨自駕駛在陌生的土地上，也不會覺得孤獨或迷失方向。汽車在人們的生活中不僅僅是代步工具，而逐步成為一種享受生活的方式。在汽車電子領域的研究成為汽車研發(fā)中最活躍的一部分，在這方面取得的成果，將在市場上取得更大的回報。

本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的發(fā)動機分析、驅(qū)動分析、振動分析、環(huán)境影響、燃料電池效率分析、CAN總線分析等方面，介紹橫河電機提供的各種測試解決方案（圖1）。

二、電動汽車燃料電池的測試

對于從事汽車研發(fā)的工程師來說，在測試中如下幾方面是影響測試效率和結(jié)果的重要因素：

（一）各種高頻和低頻、高功率和低功率的電磁輻射干擾

（二）共模電圧、振動、多變的環(huán)境

（三）數(shù)據(jù)采集分析的可靠性

（四）路試時儀器的供電及能耗

（五）便于移動和現(xiàn)場使用

通過和汽車生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)的測試工程師溝通，橫河電機不斷改進其產(chǎn)品，使其更適應汽車研究發(fā)展的需要。譬如為了適應電動汽車燃料電池的研究需要，橫河電機在DARWIN系列的基礎上開發(fā)出 DAQMaster系列MX100。

因為每個電池只輸出0.8-1.5VDC，為了輸出足夠的電力。燃料電池組一般由約一百個單片電池組成，特別是汽車應用，電池組會由六百個單片電池構(gòu)成。電池電壓監(jiān)視（ CVM）系統(tǒng)通過測試電池組結(jié)構(gòu)中每個單片電池的電壓可以檢測出有問題的電池；分析現(xiàn)場或帶負荷長時間運行時的電池性能。

檢測電池電壓時使用差動輸入。雖然單片電池的電壓不高，可是差動輸入端子對測試儀表地端會產(chǎn)生幾百伏的電壓。這種電壓被稱為共模電壓。多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器（ DAQ）沒有絕緣，輸入電壓限制范圍一般是5伏或10伏。另外，非絕緣儀器經(jīng)常容易受接地環(huán)路的影響。為了克服燃料電池CVM系統(tǒng)中高共模電壓的問題，要求高電壓絕緣。雖然可以使用外部信號變換器或緩存，為了在減小體積和間低成本的同時保證較高的信號分辨率和精度，現(xiàn)在許多的DAQ系統(tǒng)內(nèi)置緩存。

MX100

DAQMaster可以提供最高水準的通道對地，模塊間和通道間隔離。另外，它的模塊化結(jié)構(gòu)和標準軟件使MX100很容易實現(xiàn)最多1200通道的電池電壓的監(jiān)視。

同時實現(xiàn)高電壓絕緣和多通道的DAQ系統(tǒng)的設計是一個難題，因為大多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器模塊使用單一A-D轉(zhuǎn)換器與前端倍增或掃描組合。高共模電壓信號在經(jīng)過絕緣變壓器和A-D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)絕緣和離散化之前一定要通過切換繼電器。3 車載壓實度檢測儀的軟件設計

3.1 數(shù)據(jù)采集及發(fā)送程序設計

系統(tǒng)中AT89S52串口控制器SCON設置為50H，SM0、SM1分別為0、1，即為串行工作方式1，REN為1，即允許串口接收。另外，還應使AT89S52的中斷允許寄存器IE的開放或禁止所有中斷位EA為1，開放或禁止串行通道中斷位ES為1，即允許串行口中斷。AT89S52的并行口P0和P2分別作為8位數(shù)據(jù)的輸入和輸出口。P3口的輸出作為數(shù)據(jù)鎖存器和A／D的禁止和允許。下位機數(shù)據(jù)采集及發(fā)送程序流程圖如圖4所示。

3.2 液晶顯示程序設計

車載壓實度檢測儀最終通過液晶顯示屏顯示加速度變化曲線。FYD12864-0402B內(nèi)置ST7920驅(qū)動控制模塊。因此用戶不必為編寫復雜的驅(qū)動程序頭疼，只需按照接口說明正確連接好電路，根據(jù)要求編寫主程序就可以了。液晶顯示程序流程圖如圖5所示。

4 結(jié)束語

本儀器在實際工作前，首先要對振動加速度的大小進行標定。實驗證明，車載式壓實度檢測儀具有傳統(tǒng)壓實度檢測儀器無可比擬的優(yōu)勢。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 快速性：車載壓實度檢測儀可以在線實時反映路基的壓實狀況，而傳統(tǒng)壓實度檢測法往往是在采樣之后進行人工分析，才能確定出當前路面的壓實狀況，往往造成工期延遲。

（2） 無破壞性：傳統(tǒng)的壓實度檢測法需要挖坑取樣，因此，不可避免對路

基造成破壞。

（3） 準確性：傳統(tǒng)的壓實度檢測方法僅可以測得有限點上壓實度的數(shù)值，且具有很大的隨機性，不能很好地反映整個壓實區(qū)域的壓實狀況。而車載式壓實度檢測法則可以顯示整個壓實區(qū)域的壓實狀況。

（4） 易操作性：傳統(tǒng)的壓實度檢測法需要熟練的手工操作，包括挖坑、稱重和測量含水量等，而車載壓實度檢測法則無須人工取樣。

相信隨著現(xiàn)代化高等級公路建設規(guī)模的不斷擴大和對路基壓實質(zhì)量要求的提高，車載式壓實度檢測儀一定會在未來的公路建設中得到更加廣泛深入的應用。