基于eCAR®平臺的發動機控制器LTT測試系統

　　引言

　　汽車中電子系統的數量和復雜程度正在不斷增長，如果把汽車總生產成本中電子系統的成本作為指標，2010年，電子系統的份額已占到生產總成本的三分之一，這個比例還有增加的趨勢。目前，新車中約90%以上的創新都基于電子產品，這些創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今的電子系統中，今天的汽車中裝有大量傳感器，執行器，控制模塊和分布式系統。面對這樣的現狀，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合十多年的汽車電子測試經驗，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的綜合性測試平臺，通過可擴展的構架以及模塊化設計，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。

　　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：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，使各種儀器資源都能夠在該平臺下最優化的使用。

　　2，測試環境仿真技術：精確構建從設計到診斷的測試環境，嚴格的激勵響應控制，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，高效開關切換：平臺通過可程控負載與矩陣的結合，能夠有效監測被測件的管腳在接入負載情況下的工作狀態。通過矩陣單元與測量儀表的配合，高效地完成復雜測試;

　　4，可靠的通用電氣系統：平臺利用通用電氣系統能夠滿足產線終檢設備自動化測試的要求，具有氣缸、電機等動作控制，外部狀態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基礎上，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，數字I/O：用于開關量的讀取和控制;

　　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模擬輸出、PWM信號輸出、波形發生器、電阻信號輸出等信號發生模塊;模擬輸入部分包含數字化儀、萬用表、模擬電壓采集等模塊;

　　7，開關模塊：包括多路復用開關、矩陣開關，根據使用場合可選射頻開關、電源切換開關、低頻信號開關;

　　8，負載箱：為被測件提供負載，可選多路負載以及負載參數;

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

　　10，編程電源：根據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計采用組件式和插件式的設計理念，基本涵蓋了生產線終檢測試設備的所有功能，主要包括：中英文界面、用戶管理、參數配置、樣件模式、產品模式、工程師模式、數據庫存儲、報表生成、數據瀏覽、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：豐富的硬件驅動庫、硬件資源可配置、測試流程可編輯、專業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，提高測試系統的可擴展性。

　　2，豐富的硬件驅動與總線通訊庫：考慮到汽車電子測試涉及到眾多的設備和協議， 汽車電子測試平臺軟件提供當今主流儀器驅動函數，并且支持客戶自定義儀器驅動。

　　3，行業專家算法庫：針對不同類型應用，提供專業的行業專家算法庫，通過多種信號分析手段，結合數字信號處理技術來最真實的還原信號特征，表征被測對象的特點。

　　4，可互換儀器技術與硬件資源智能管理：考慮到測試系統未來的升級和換代需要，測試系統軟件部分對各種儀器具有良好的兼容性，當系統更換所用儀器型號，甚至更換供應廠商的時候，軟件平臺可以無縫變更。

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

　　發動機控制器LTT測試系統

　　在汽車電子產品中，發動機控制器是其中最為復雜的電子裝置，發動機控制器的作用包括點火控制、燃油注入控制、發動控制、渦輪增壓器維持的增壓級別控制和其它外圍設備控制。實現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，發動機控制器的管腳數目在100～200之間。這就要求測試系統提供多種仿真信號，如電阻信號、開關信號、PWM信號、正弦信號、靜態模擬信號等，并為控制器提供多達30路以上的負載通道。

　　此外由于發動機控制器的LTT測試要求在不同的環境(高溫環境、低溫環境、震動環境、高濕度環境等)中長時間(長達24天)不間斷運行，所以測試系統需要提供獨立的儀器資源、負載資源以及供電系統。

　　采用eCAR®汽車電子測試平臺搭建發動機控制器LTT測試系統，測試系統選用的模塊化硬件見1：

　　測試系統框圖如圖 2所示：

　　測試系統采用上位機和多臺下位機的結構，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協議通訊。TestUnit中包含獨立的儀器資源、負載資源以及供電系統，每個TestUnit對應一個發動機控制器。多個TestUnit可以并行獨立工作，對應不同的測試環境。測試系統最多可以擴展20個TestUnit，對應20個控制器同時在不同環境下的測試。

　　TestUnit的系統框圖如圖 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接頭與發動機控制器進行連接;

　　5，方便的調試接口：輔助Harting接口，用于人工監測測試過程中儀器的工作狀態;

　　6，插卡式的模塊化設計，方便維護、升級，當發動機控制器型號變化導致管腳定義、測試環境等變化時，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、信號調理卡、模擬負載卡、開關卡即可。,

　　TestUnit外觀如圖 4所示：

　　發動機控制器LTT測試系統外觀如圖 5所示，采用42U標準機柜：

　　發動機控制器LTT測試系統的軟件采用eCAR®汽車電子測試平臺的軟件進行搭建，軟件主界面如圖 6所示：

　　測試系統軟件包含了自定義測試序列/流程、儀器管理、總線通訊、專家算法庫等eCAR®平臺軟件中的基本功能。

　　小結

　　汽車電子產品的測試要求從簡單的合格與否向多項性能指標測試過渡，針對這些變化，eCAR®汽車電子測試平臺能夠提供標準兼具靈活的硬件配置、可移植的軟件平臺，為汽車電子測試提供了一種高效的解決方案。