高度机电一体化汽车系统测试解决方案

一、前言

随着汽车中电子系统的增加，如何对高度机电一体化汽车系统进行高效率的测试是中国测试工程师面临的挑战，作为本文针对汽车研发过程中所涉及到的各种测试问题，请横河电机介绍满足发动机、驱动、振动、环境影响、燃料电池效率和 CAN总线测试需要的完整解决方案。

随着汽车工业与电子工业的发展，越来越多的电子技术被应用在现代汽车上。汽车也将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。由于实时驾驶信息系统及多媒体设备在汽车上普及，汽车更具个性化、通用性、安全性和舒适性。无线及移动电脑技术迅速发展，即使独自驾驶在陌生的土地上，也不会觉得孤独或迷失方向。汽车在人们的生活中不仅仅是代步工具，而逐步成为一种享受生活的方式。在汽车电子领域的研究成为汽车研发中最活跃的一部分，在这方面取得的成果，将在市场上取得更大的回报。

本文针对汽车研发过程中所涉及到的发动机分析、驱动分析、振动分析、环境影响、燃料电池效率分析、CAN总线分析等方面，介绍横河电机提供的各种测试解决方案（图1）。

二、电动汽车燃料电池的测试

对于从事汽车研发的工程师来说，在测试中如下几方面是影响测试效率和结果的重要因素：

（一）各种高频和低频、高功率和低功率的电磁辐射干扰

（二）共模电圧、振动、多变的环境

（三）数据采集分析的可靠性

（四）路试时仪器的供电及能耗

（五）便于移动和现场使用

通过和汽车生产研发企业的测试工程师沟通，横河电机不断改进其产品，使其更适应汽车研究发展的需要。譬如为了适应电动汽车燃料电池的研究需要，横河电机在DARWIN系列的基础上开发出 DAQMaster系列MX100。

因为每个电池只输出0.8-1.5VDC，为了输出足够的电力。燃料电池组一般由约一百个单片电池组成，特别是汽车应用，电池组会由六百个单片电池构成。电池电压监视（ CVM）系统通过测试电池组结构中每个单片电池的电压可以检测出有问题的电池；分析现场或带负荷长时间运行时的电池性能。

检测电池电压时使用差动输入。虽然单片电池的电压不高，可是差动输入端子对测试仪表地端会产生几百伏的电压。这种电压被称为共模电压。多数数据采集仪器（ DAQ）没有绝缘，输入电压限制范围一般是5伏或10伏。另外，非绝缘仪器经常容易受接地环路的影响。为了克服燃料电池CVM系统中高共模电压的问题，要求高电压绝缘。虽然可以使用外部信号变换器或缓存，为了在减小体积和间低成本的同时保证较高的信号分辨率和精度，现在许多的DAQ系统内置缓存。

MX100

DAQMaster可以提供最高水准的通道对地，模块间和通道间隔离。另外，它的模块化结构和标准软件使MX100很容易实现最多1200通道的电池电压的监视。

同时实现高电压绝缘和多通道的DAQ系统的设计是一个难题，因为大多数数据采集仪器模块使用单一A-D转换器与前端倍增或扫描组合。高共模电压信号在经过绝缘变压器和A-D转换器实现绝缘和离散化之前一定要通过切换继电器。3 车载压实度检测仪的软件设计

3.1 数据采集及发送程序设计

系统中AT89S52串口控制器SCON设置为50H，SM0、SM1分别为0、1，即为串行工作方式1，REN为1，即允许串口接收。另外，还应使AT89S52的中断允许寄存器IE的开放或禁止所有中断位EA为1，开放或禁止串行通道中断位ES为1，即允许串行口中断。AT89S52的并行口P0和P2分别作为8位数据的输入和输出口。P3口的输出作为数据锁存器和A／D的禁止和允许。下位机数据采集及发送程序流程图如图4所示。

3.2 液晶显示程序设计

车载压实度检测仪最终通过液晶显示屏显示加速度变化曲线。FYD12864-0402B内置ST7920驱动控制模块。因此用户不必为编写复杂的驱动程序头疼，只需按照接口说明正确连接好电路，根据要求编写主程序就可以了。液晶显示程序流程图如图5所示。

4 结束语

本仪器在实际工作前，首先要对振动加速度的大小进行标定。实验证明，车载式压实度检测仪具有传统压实度检测仪器无可比拟的优势。具体体现在以下几个方面：

（1） 快速性：车载压实度检测仪可以在线实时反映路基的压实状况，而传统压实度检测法往往是在采样之后进行人工分析，才能确定出当前路面的压实状况，往往造成工期延迟。

（2） 无破坏性：传统的压实度检测法需要挖坑取样，因此，不可避免对路

基造成破坏。

（3） 准确性：传统的压实度检测方法仅可以测得有限点上压实度的数值，且具有很大的随机性，不能很好地反映整个压实区域的压实状况。而车载式压实度检测法则可以显示整个压实区域的压实状况。

（4） 易操作性：传统的压实度检测法需要熟练的手工操作，包括挖坑、称重和测量含水量等，而车载压实度检测法则无须人工取样。

相信随着现代化高等级公路建设规模的不断扩大和对路基压实质量要求的提高，车载式压实度检测仪一定会在未来的公路建设中得到更加广泛深入的应用。