基于eCAR®平台的发动机控制器LTT测试系统

　　引言

　　汽车中电子系统的数量和复杂程度正在不断增长，如果把汽车总生产成本中电子系统的成本作为指标，2010年，电子系统的份额已占到生产总成本的三分之一，这个比例还有增加的趋势。目前，新车中约90%以上的创新都基于电子产品，这些创新使得汽车厂商可以更好的满足客户对于高性能，舒适性，通讯和娱乐的要求，为了把这些大量增长的需求整合到现今的电子系统中，今天的汽车中装有大量传感器，执行器，控制模块和分布式系统。面对这样的现状，汽车厂商需要一套测试平台，可以满足这些日新月异的测试需求，并且，迫于产品周期的考虑，测试平台需要具有更高的测试效率、更高的灵活性。

　　在此背景下，北京泛华恒兴科技有限公司结合十多年的汽车电子测试经验，推出全新的汽车电子测试平台eCAR®(AUTOMOTIVE ELECTRONICS TEST SYSTEM)，该平台是针对汽车电子测试需求所研发的综合性测试平台，通过可扩展的构架以及模块化设计，可以为汽车电子测试提供一揽子解决方案，并且能够快速换型完成全新测试任务。

　　eCAR®平台

　　eCAR®汽车电子测试平台采用模块化硬件和通用的软件，平台可划分为各个独立的功能模块，平台架构如所图 1示：

　　测试平台具有如下特点：

　　1，开放的混合总线架构：平台基于PXI 平台保证测试与控制的高效性，同时集合Ethernet、GPIB、RS232 、CAN、K-Line、FlexRay等总线，这种开放的混合总线架构，使各种仪器资源都能够在该平台下最优化的使用。

　　2，测试环境仿真技术：精确构建从设计到诊断的测试环境，严格的激励响应控制，独立的资源和并行处理能力，同时满足信号仿真和可靠测量的要求。

　　3，高效开关切换：平台通过可程控负载与矩阵的结合，能够有效监测被测件的管脚在接入负载情况下的工作状态。通过矩阵单元与测量仪表的配合，高效地完成复杂测试;

　　4，可靠的通用电气系统：平台利用通用电气系统能够满足产线终检设备自动化测试的要求，具有气缸、电机等动作控制，外部状态读取及电气安全控制等能力。

　　为了满足不同测试项目的实际测试需求，eCAR® 汽车电子测试平台在通用架构基础上，搭配不同的硬件组件，可以满足不同测试项目的需要，主要硬件模块具体如下，且每类模块都包含多个型号。

　　1，机架：用于防止测量仪器、负载等;

　　2，电源分配：为设备供电;

　　3，PXI机箱：用于安装PXI控制器、PXI板卡，可选8槽、14槽、18槽机箱;

　　4，数字I/O：用于开关量的读取和控制;

　　5，总线通讯：与被测件进行总线铜须，可选CAN、K-Line、Flexray等总线;

　　6，模拟I/O：模拟输出部分包含静态模拟输出、PWM信号输出、波形发生器、电阻信号输出等信号发生模块;模拟输入部分包含数字化仪、万用表、模拟电压采集等模块;

　　7，开关模块：包括多路复用开关、矩阵开关，根据使用场合可选射频开关、电源切换开关、低频信号开关;

　　8，负载箱：为被测件提供负载，可选多路负载以及负载参数;

　　9，通用电气：状态输入，用于接近开关、光传感器的信号输入;执行输出，用于气动阀体、指示灯等控制;安全控制，用于安全光栅，急停按钮等状态检测，硬件级响应切断电源、起源等。

　　10，编程电源：根据被测件供电要求不同，多种功率电源可选;

　　eCAR®汽车电子测试平台软件功能模块设计采用组件式和插件式的设计理念，基本涵盖了生产线终检测试设备的所有功能，主要包括：中英文界面、用户管理、参数配置、样件模式、产品模式、工程师模式、数据库存储、报表生成、数据浏览、MSA 分析等，对于不同的用户，测试功能可方便选配。具有如下特点：丰富的硬件驱动库、硬件资源可配置、测试流程可编辑、专业的测试参量算法集和测试功能可选配等。平台软件具有以下特点：

　　1，自定义测试序列/流程：eCAR®汽车电子测试平台软件通过ATLAS 语言解析器，客户可以方便的自定义测试序列/流程，提高测试系统的可扩展性。

　　2，丰富的硬件驱动与总线通讯库：考虑到汽车电子测试涉及到众多的设备和协议， 汽车电子测试平台软件提供当今主流仪器驱动函数，并且支持客户自定义仪器驱动。

　　3，行业专家算法库：针对不同类型应用，提供专业的行业专家算法库，通过多种信号分析手段，结合数字信号处理技术来最真实的还原信号特征，表征被测对象的特点。

　　4，可互换仪器技术与硬件资源智能管理：考虑到测试系统未来的升级和换代需要，测试系统软件部分对各种仪器具有良好的兼容性，当系统更换所用仪器型号，甚至更换供应厂商的时候，软件平台可以无缝变更。

　　根据汽车电子产品不同的测试需求，选择相应的硬件模块，搭配平台软件，就可以设计出一套全新的测试系统。下边这个案例，就是基于eCAR®汽车电子测试平台进行设计的。

　　发动机控制器LTT测试系统

　　在汽车电子产品中，发动机控制器是其中最为复杂的电子装置，发动机控制器的作用包括点火控制、燃油注入控制、发动控制、涡轮增压器维持的增压级别控制和其它外围设备控制。实现这些控制需要采集大量的传感器信号，如：MAP传感器信号、油门踏板传感器信号、节流阀位置传感器信号、氧传感器信号、温度传感器信号。通常，发动机控制器的管脚数目在100～200之间。这就要求测试系统提供多种仿真信号，如电阻信号、开关信号、PWM信号、正弦信号、静态模拟信号等，并为控制器提供多达30路以上的负载通道。

　　此外由于发动机控制器的LTT测试要求在不同的环境(高温环境、低温环境、震动环境、高湿度环境等)中长时间(长达24天)不间断运行，所以测试系统需要提供独立的仪器资源、负载资源以及供电系统。

　　采用eCAR®汽车电子测试平台搭建发动机控制器LTT测试系统，测试系统选用的模块化硬件见1：

　　测试系统框图如图 2所示：

　　测试系统采用上位机和多台下位机的结构，上位机为工控机，下位机为TestUnit，工控机和TestUnit之间通过交换机连接，使用TCP/IP协议通讯。TestUnit中包含独立的仪器资源、负载资源以及供电系统，每个TestUnit对应一个发动机控制器。多个TestUnit可以并行独立工作，对应不同的测试环境。测试系统最多可以扩展20个TestUnit，对应20个控制器同时在不同环境下的测试。

　　TestUnit的系统框图如图 3所示，TestUnit具有如下特点：

　　1，丰富的仪器资源：包含110路数字I/O通道，32路16位分辨率的模拟输入通道(共享250kS/s采样率)、4路16位分辨率的模拟输出通道;

　　2，强大的通讯能力：高速(1Mbit/s)CAN总线、K-Line总线，可扩展的LIN、Flexray总线;

　　3，最高可达64路的可编程的模拟负载通道;

　　4，快速的连接：通过一个150针的Harting接头与发动机控制器进行连接;

　　5，方便的调试接口：辅助Harting接口，用于人工监测测试过程中仪器的工作状态;

　　6，插卡式的模块化设计，方便维护、升级，当发动机控制器型号变化导致管脚定义、测试环境等变化时，无需更换TestUnit昂贵的仪器资源，仅需选择性地更换编程电阻卡、信号调理卡、模拟负载卡、开关卡即可。,

　　TestUnit外观如图 4所示：

　　发动机控制器LTT测试系统外观如图 5所示，采用42U标准机柜：

　　发动机控制器LTT测试系统的软件采用eCAR®汽车电子测试平台的软件进行搭建，软件主界面如图 6所示：

　　测试系统软件包含了自定义测试序列/流程、仪器管理、总线通讯、专家算法库等eCAR®平台软件中的基本功能。

　　小结

　　汽车电子产品的测试要求从简单的合格与否向多项性能指标测试过渡，针对这些变化，eCAR®汽车电子测试平台能够提供标准兼具灵活的硬件配置、可移植的软件平台，为汽车电子测试提供了一种高效的解决方案。