汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

朱昌洪　黃勇

【摘 要】本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的功能要求、參數(shù)合理設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化進(jìn)行分析，以及利用PXI總線通信方法和控制原理，對(duì)基于PXI總線的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)的硬件、軟件以及性能進(jìn)行探討，提出汽車電子發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)硬件和軟件測(cè)試的一般方法和參數(shù)性能要求。

【關(guān)鍵詞】汽車電子 ECU 測(cè)試系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）11C-0187-02

隨著汽車電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，汽車制造行業(yè)正在向著集中化、模塊化、智能化等方向發(fā)展。ECU是汽車電子的控制核心，因此ECU測(cè)試系統(tǒng)成了汽車電子中的一個(gè)重要研究方向。本文基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試方向，討論ECU測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

一、汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

（一）測(cè)試系統(tǒng)的功能要求。近年來，汽車制造與電子技術(shù)相互融合，ECU測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)在汽車電子行業(yè)中得到廣泛的運(yùn)用。ECU測(cè)試系統(tǒng)采用最先進(jìn)的電子計(jì)算技術(shù)、身份識(shí)別功能、防盜安全保護(hù)等，而且保證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成化，體積小質(zhì)量高，為汽車使用者提供最優(yōu)質(zhì)的行車享受。ECU測(cè)試技術(shù)對(duì)汽車的點(diǎn)火裝置，啟動(dòng)電機(jī)、離合調(diào)節(jié)等起著重要的控制作用，其不僅運(yùn)用在發(fā)動(dòng)機(jī)方面，還廣泛涉及汽車防抱死系統(tǒng)、車載電子系統(tǒng)等各種汽車運(yùn)行單元。這樣方便及時(shí)對(duì)汽車的各個(gè)部位進(jìn)行檢查或維修，不僅對(duì)汽車的最長(zhǎng)時(shí)間使用，而且對(duì)汽車車主的個(gè)人人身安全、行車舒適程度等都大有裨益。

汽車電子ECU技術(shù)不只對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)有著高質(zhì)量的要求，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的硬件、軟件以及兩者之間的關(guān)系與配合都有著高要求。在實(shí)際的汽車建造中，對(duì)ECU技術(shù)進(jìn)行多次精準(zhǔn)校對(duì)是一項(xiàng)不可缺少的工作，同樣地在每一個(gè)階段的細(xì)節(jié)工作中，對(duì)每個(gè)人零部件的制作工藝以及成品功能試驗(yàn)也要嚴(yán)密多次進(jìn)行?；诖?，在ECU技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)的步驟應(yīng)該提前聘請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行編程并試驗(yàn)其可行性和有效性，然后在實(shí)際操作中也要做好監(jiān)督工作，保證測(cè)試系統(tǒng)輸出輸入的基本功能，爭(zhēng)取測(cè)試的自動(dòng)化和智能化，這也是未來汽車電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和必然要求。

（二）測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)。在開發(fā)研究ECU技術(shù)時(shí)需要經(jīng)常對(duì)其采取測(cè)試，并與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)系，進(jìn)行大范圍的數(shù)值計(jì)算和調(diào)整，這給系統(tǒng)使用帶來了一定程度的困擾。所以要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)從而建立一個(gè)測(cè)試平臺(tái)，以方便多次經(jīng)常性的測(cè)試檢測(cè)。基于發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車電子ECU技術(shù)主要是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)零件以及外在空氣條件進(jìn)行傳感器模擬測(cè)試，從而在汽車運(yùn)輸工程中通過上傳到網(wǎng)絡(luò)上的記錄數(shù)據(jù)判斷汽車的整體和零部件是否都正常運(yùn)行，如果出現(xiàn)問題還可以經(jīng)過數(shù)據(jù)分析找出處理問題的最佳方案。另外，在汽車凸輪軸位置、點(diǎn)火噴油等方面的信號(hào)做出相適應(yīng)的設(shè)計(jì)。

（三）測(cè)試系統(tǒng)的仿真優(yōu)化。ECU測(cè)試系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)的意義在于給汽車的運(yùn)行及監(jiān)控建立一個(gè)切實(shí)仿真的環(huán)境，保證在測(cè)試過程中可以預(yù)計(jì)到也能夠檢測(cè)出在實(shí)際道路上可能遇到的問題，并且對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行積累，測(cè)繪出汽車實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)態(tài)波動(dòng)圖。

圖1是汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)流程圖，也即搭建了軟件測(cè)試環(huán)境，將汽車電子ECU需要測(cè)試的各項(xiàng)數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。

二、汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)

（一）硬件組成。汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成分成PXI 總線通信數(shù)據(jù)傳輸和輸入輸出模擬檢測(cè)（待測(cè)產(chǎn)品），如圖2所示。

由圖2可知，待測(cè)產(chǎn)品的各項(xiàng)測(cè)量功能的數(shù)據(jù)信息通過PXI總線顯示在計(jì)算機(jī)中，產(chǎn)生輸入輸出模擬檢測(cè)是通過PXI總線通訊進(jìn)行，主要是在總線上進(jìn)行，輸入輸出模擬是針對(duì)硬線信號(hào)做出的應(yīng)對(duì)措施。硬線信號(hào)會(huì)對(duì)ECU的判斷產(chǎn)生一定的邏輯順序方面的影響，如汽車車門上鎖或者解鎖的評(píng)估。其中對(duì)于輸入信息應(yīng)該對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)整，保證輸入的順暢。對(duì)于輸出，在測(cè)試系統(tǒng)中要對(duì)各零部件的連接以及零部件與整體之間的連接進(jìn)行模擬測(cè)試，保證輸出的信息能夠在實(shí)際的汽車運(yùn)行中得到真正應(yīng)用。

（二）測(cè)試系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。測(cè)試系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)要與硬件實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，從而建設(shè)一個(gè)軟件平臺(tái)，ECU軟件逐步向著智能化的方向發(fā)展。

圖3是測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一般流程圖，首先進(jìn)行PXI汽車電子ECU功能測(cè)試系統(tǒng)的配置文件讀取，為整個(gè)系統(tǒng)的初始化工作做好準(zhǔn)備。配置文件主要有統(tǒng)計(jì)過程控制、系統(tǒng)配件類型、極限文件、主機(jī)配置類型等。系統(tǒng)初始化后便可以開始數(shù)據(jù)的采集與篩選工作，測(cè)試流程啟動(dòng)后，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)不符合事先設(shè)定的電氣規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)采集，采集和篩選工作同時(shí)進(jìn)行，采集的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定數(shù)值后，測(cè)試工作開始。當(dāng)檢測(cè)出汽車電子ECU具有某項(xiàng)故障時(shí)，則自動(dòng)將此故障輸出并保存至計(jì)算機(jī)中。循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、篩選和檢測(cè)工作，直至將所有故障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢。

在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中，主要應(yīng)用到的參數(shù)有點(diǎn)火線圈、噴油控制、蓄電池控制、轉(zhuǎn)速等，其中點(diǎn)火線圈控制利用蓄電池函數(shù)基本點(diǎn)火提前角是發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。噴油控制是通過啟動(dòng)時(shí)間、溫度、速度來計(jì)算控制時(shí)間。PXI總線協(xié)議得到了基本實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速函數(shù)、蓄電池函數(shù)、負(fù)荷函數(shù)在軟件應(yīng)用中基本得到了良好的反響。

（三）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)的性能分析。由于車輛中具有數(shù)量龐大的ECU，各種ECU也具有各自不同設(shè)計(jì)功能，每一個(gè)ECU需要進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，如果測(cè)試的環(huán)境越逼近真實(shí)環(huán)境，則越能體現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定和安全，并降低成本，但是在現(xiàn)實(shí)世界中汽車總會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，因此需通過測(cè)試來實(shí)現(xiàn)可測(cè)量的、可重復(fù)的和可跟蹤的最低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本文通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、噴油、蓄電池、轉(zhuǎn)速等實(shí)際功能的測(cè)試環(huán)境搭建和仿真測(cè)試，真實(shí)模擬了產(chǎn)品各項(xiàng)數(shù)據(jù)和功能完善程度，并用PXI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制，進(jìn)一步說明了汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和安全性。

三、結(jié)語

基于發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)是汽車中比較重要的部分，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行準(zhǔn)確經(jīng)常的測(cè)試顯得很有必要。本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的功能要求、參數(shù)合理設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化進(jìn)行分析，以及利用PXI總線通信方法和控制原理，同時(shí)對(duì)基于PXI總線的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)的硬件、軟件以及性能進(jìn)行探討，提出汽車電子發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)硬件和軟件測(cè)試的一般方法和參數(shù)性能要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王迅佳.汽車電子ECU測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建[J].信息技術(shù)，2012（11）

[2]黃勝龍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的自動(dòng)化HIL仿真測(cè)試平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2013

[3]石超.基于Winform的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2015

[4]莫太平，蔡習(xí)文，張明志.汽車ECU測(cè)試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化與儀表，2014（7）

[5]韓文忠.論汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障排除與維修[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2014（12）

[6]霍淑珍.基于PXI系統(tǒng)的汽車電控類產(chǎn)品測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015（5）

[7]孫冰，謝利理，樊京路.基于PLC的汽車裝配擰緊測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014（5）

【基金項(xiàng)目】2014年廣西教育廳高?？蒲许?xiàng)目“基于PXI汽車電子ECU功能測(cè)試系統(tǒng)研究與開發(fā)”（YB2014611）；2015年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“以工程設(shè)計(jì)能力為導(dǎo)向的通信工程專業(yè)課程體系改革與實(shí)踐”（2015JGA419）

【作者簡(jiǎn)介】朱昌洪（1978— ），男，湖南永州人，碩士研究生，桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院講師；黃 勇（1971— ），男，廣西南寧人，本科，桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院工程師。

（責(zé)編 黎 原）