中心議題：

• 汽車電子測試係統
• 電動汽車燃料電池的測試
• ABS工作時的電池電壓波動

解決方案：

• 數據采集分析的可靠性
• 路試時儀器的供電及能耗
• 便於移動和現場使用

suizheqichezhongdianzixitongdezengjia，ruheduigaodujidianyitihuaqichexitongjinxinggaoxiaolvdeceshishizhongguoceshigongchengshimianlindetiaozhan，zuoweibenwenzhenduiqicheyanfaguochengzhongsuoshejidaodegezhongceshiwenti，qinghenghedianjijieshaomanzufadongji、驅動
、振動、環境影響、燃料電池效率和CAN總線測試需要的完整解決方案。

一 引言

隨sui著zhe汽qi車che工gong業ye與yu電dian子zi工gong業ye的de發fa展zhan
，越yue來lai越yue多duo的de電dian子zi技ji術shu被bei應ying用yong在zai現xian代dai汽qi車che上shang。汽qi車che也ye將jiang由you單dan純chun的de機ji械xie產chan品pin向xiang高gao級ji的de機ji電dian一yi體ti化hua產chan品pin方fang向xiang發fa展zhan。由you於yu實shi時shi駕jia駛shi信xin息xi係xi統tong及ji多duo媒mei體ti設she備bei在zai汽qi車che上shang普pu及ji
，汽qi車che更geng具ju個ge性xing化hua、通用性、安(an)全(quan)性(xing)和(he)舒(shu)適(shi)性(xing)。無(wu)線(xian)及(ji)移(yi)動(dong)電(dian)腦(nao)技(ji)術(shu)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)，即(ji)使(shi)獨(du)自(zi)駕(jia)駛(shi)在(zai)陌(mo)生(sheng)的(de)土(tu)地(di)上(shang)，也(ye)不(bu)會(hui)覺(jiao)得(de)孤(gu)獨(du)或(huo)迷(mi)失(shi)方(fang)向(xiang)。汽(qi)車(che)在(zai)人(ren)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)中(zhong)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)代(dai)步(bu)工(gong)具(ju)，而(er)逐(zhu)步(bu)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)享(xiang)受(shou)生(sheng)活(huo)的(de)方(fang)式(shi)。在(zai)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)領(ling)域(yu)的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)為(wei)汽(qi)車(che)研(yan)發(fa)中(zhong)最(zui)活(huo)躍(yue)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)的(de)成(cheng)果(guo)，將(jiang)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)取(qu)得(de)更(geng)大(da)的(de)回(hui)報(bao)。

本文針對汽車研發過程中所涉及到的發動機分析、驅動分析、振動分析、環境影響、燃料電池效率分析、CAN總線分析等方麵，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

對於從事汽車研發的工程師來說
，在測試中如下幾方麵是影響測試效率和結果的重要因素：

（一）各種高頻和低頻
、高功率和低功率的電磁輻射幹擾
（二）共模電圧
、振動
、多變的環境
（三）數據采集分析的可靠性
（四）路試時儀器的供電及能耗
（五）便於移動和現場使用

通(tong)過(guo)和(he)汽(qi)車(che)生(sheng)產(chan)研(yan)發(fa)企(qi)業(ye)的(de)測(ce)試(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)溝(gou)通(tong)

，橫(heng)河(he)電(dian)機(ji)不(bu)斷(duan)改(gai)進(jin)其(qi)產(chan)品(pin)，使(shi)其(qi)更(geng)適(shi)應(ying)汽(qi)車(che)研(yan)究(jiu)發(fa)展(zhan)的(de)需(xu)要(yao)。譬(pi)如(ru)為(wei)了(le)適(shi)應(ying)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)研(yan)究(jiu)需(xu)要(yao)，橫(heng)河(he)電(dian)機(ji)在(zai)DARWIN係列的基礎上開發出DAQMaster係列MX100。
因為每個電池隻輸出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成。電池電壓監視（CVM）係統通過測試電池組結構中每個單片電池的電壓可以檢測出有問題的電池；分析現場或帶負荷長時間運行時的電池性能。

對於正確再現波形，采樣率非常重要
、高速采集可以得到正確數據。為此MX100的最小測量周期10ms,並且一個係統中可以混合使用3種測量周期，測量周期可以對每個模塊單獨進行設定。MX100支持最大容量2GBytes的CF卡，當通訊故障時開始數據備份。當通訊恢複正常時
，重新自動開始向PC傳送數據。MX100針對燃料電池測試的高速/多通道/高耐壓/多周期的特點，幫助測試工程師提高了測試的效率和準確性。
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三
、CAN總線分析

在當今汽車中廣泛采用了汽車總線技術。汽車總線為汽車內部各種複雜的電子設備、控製器
、測量儀器等提供了統一數據交換渠道。汽車上由電子控製單元（ECU）控製的部件數量越來越多，例如電子燃油噴射裝置、怠速控製（ISC）、防抱死製動裝置（ABS）、安全氣囊裝置
、電控門窗裝置
、主動懸架等。隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，車上的ECU數量越來越多。

於是
，一種新的概念--車上控製器局域網絡CAN的概念也就應運而生了。CAN最早是由德國BOSCH公司為解決現代汽車中的控製與測試儀器之間的數據交換而開發的一種數據通信協議
，按照ISO有關標準，CAN的拓撲結構為總線式
，因此也稱為CAN總線。

隨著CAN總線的廣泛使用，在汽車的研發、生產
、維修的各個環節上總線信號的測試與分析變得越來越重要
，特別是噪音信號觀測與分析。



由於電纜配線長度、終端阻抗位置而引起的反射噪音等或由連接複數接點時超負荷LEVEL變動等造成的異常現象
，可以利用DL7400係列的CAN信號觸發，捕獲CAN總線信號並顯示其波形。根據CAN協議進行的分析以列表的形式和波形信號顯示在一起。觸發條件能被設置成CAN數據幀（ID,Data,RTRbits,等.）的字段或多字段。觸發在錯誤幀時也能被激活。可在時間軸上對捕獲的CAN總線波形數據進行分析，每幀的ID和數據以16進製或二進製符號顯示。

四、ABS工作時的電池電壓波動

ABS控製裝置通過比較來自附在每個車輪上的速度傳感器的信號監測車輪是否被鎖上。當ABS控製裝置探測到一個輪子被鎖上後
，它會給ABS傳動裝置送去一個信號從而打開閥門。ABS傳動裝置包括螺旋管閥門、泵
、馬達、製動液箱。打開閥門可以瞬間降低盤式液壓，減弱製動力，可以恢複車輪速度。

檢(jian)測(ce)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)時(shi)使(shi)用(yong)差(cha)動(dong)輸(shu)入(ru)。雖(sui)然(ran)單(dan)片(pian)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)壓(ya)不(bu)高(gao)
，可(ke)是(shi)差(cha)動(dong)輸(shu)入(ru)端(duan)子(zi)對(dui)測(ce)試(shi)儀(yi)表(biao)地(di)端(duan)會(hui)產(chan)生(sheng)幾(ji)百(bai)伏(fu)的(de)電(dian)壓(ya)。這(zhe)種(zhong)電(dian)壓(ya)被(bei)稱(cheng)為(wei)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)。多(duo)數(shu)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)儀(yi)器(qi)（DAQ）沒有絕緣，輸入電壓限製範圍一般是5伏或10伏。另外，非絕緣儀器經常容易受接地環路的影響。為了克服燃料電池CVM係(xi)統(tong)中(zhong)高(gao)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)的(de)問(wen)題(ti)
，要(yao)求(qiu)高(gao)電(dian)壓(ya)絕(jue)緣(yuan)。雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)外(wai)部(bu)信(xin)號(hao)變(bian)換(huan)器(qi)或(huo)緩(huan)存(cun)，為(wei)了(le)在(zai)減(jian)小(xiao)體(ti)積(ji)和(he)間(jian)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)證(zheng)較(jiao)高(gao)的(de)信(xin)號(hao)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)精(jing)度(du)
，現(xian)在(zai)許(xu)多(duo)的(de)DAQ係統內置緩存。


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，它的模塊化結構和標準軟件使MX100很容易實現最多1200通道的電池電壓的監視。
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同時實現高電壓絕緣和多通道的DAQ係統的設計是一個難題，因為大多數數據采集儀器模塊使用單一A-D轉換器與前端倍增或掃描組合。高共模電壓信號在經過絕緣變壓器和A-D轉換器實現絕緣和離散化之前一定要通過切換繼電器。
　　　
MX100在掃描器中使用橫河專利技術的高耐壓固態半導體繼電器
，實現了多通道輸入信號的切換，這種繼電器由高耐壓（1500VDC）、低漏電流（3nA）的MOSFET（金屬氧半導體場效應晶體管）和電壓輸出的光電耦合器構成
，具有1秒周期內10通道高速掃描、無觸點、長壽命、無噪音等優點。

此外，MX100內部的絕緣變壓器和積分式A-D轉換器也是橫河的專利技術。其他使用電磁式繼電器提供絕緣的DAQ係統
，會產生切換時間，切換穩定性，和日常維護的問題。最後，MX100DAQMaster提供高性能的絕緣和4通道的同期采樣
，因為4通道模塊每個通道的硬件采用互相獨立的硬件構成。

接著再次迅速提高盤式液壓，通過ABS傳(chuan)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)增(zeng)加(jia)製(zhi)動(dong)力(li)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，可(ke)通(tong)過(guo)增(zeng)減(jian)盤(pan)式(shi)液(ye)壓(ya)防(fang)止(zhi)製(zhi)動(dong)器(qi)被(bei)鎖(suo)上(shang)。增(zeng)加(jia)盤(pan)式(shi)液(ye)壓(ya)也(ye)就(jiu)是(shi)用(yong)泵(beng)將(jiang)液(ye)體(ti)壓(ya)入(ru)汽(qi)缸(gang)，會(hui)使(shi)泵(beng)馬(ma)達(da)迅(xun)速(su)工(gong)作(zuo)。這(zhe)個(ge)快(kuai)速(su)的(de)馬(ma)達(da)將(jiang)影(ying)響(xiang)控(kong)製(zhi)螺(luo)旋(xuan)管(guan)閥(fa)門(men)的(de)PWM電流信號。一般ABS操作無法得到這是否影響電池電壓波動。因此，有必要觀察這個電池電壓波動。

利用DL750Max.1GW長(chang)內(nei)存(cun)可(ke)以(yi)高(gao)速(su)采(cai)樣(yang)捕(bu)捉(zhuo)從(cong)開(kai)始(shi)到(dao)結(jie)束(shu)的(de)所(suo)有(you)製(zhi)動(dong)動(dong)作(zuo)過(guo)程(cheng)。也(ye)可(ke)在(zai)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)整(zheng)體(ti)過(guo)程(cheng)後(hou)，利(li)用(yong)放(fang)大(da)功(gong)能(neng)詳(xiang)細(xi)地(di)測(ce)試(shi)其(qi)中(zhong)某(mou)個(ge)不(bu)規(gui)則(ze)部(bu)分(fen)。此(ci)功(gong)能(neng)可(ke)自(zi)動(dong)設(she)定(ding)波(bo)形(xing)參(can)數(shu)的(de)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)區(qu)域(yu)，包(bao)括(kuo)放(fang)大(da)區(qu)域(yu)。此(ci)放(fang)大(da)功(gong)能(neng)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)的(de)測(ce)試(shi)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)中(zhong)的(de)不(bu)規(gui)則(ze)部(bu)分(fen)也(ye)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)該(gai)放(fang)大(da)區(qu)域(yu)內(nei)的(de)波(bo)形(xing)參(can)數(shu)。
　
五、動力方向盤控製ECU（含變頻器）/電機開發

動力方向盤（EPS）在小型汽車中應用已經比較普及了,但在需大扭矩的大型車中應用時需要采用3相電機.不同於傳統的DC機,測試3相交流電機需要功率計測試電力及效率.此外,ECU間采用CAN總線通信,還必須測試CAN總線信號。

DL7400可以對CAN總線上特定的ID/Data觸發，實現與其它信號的同步觀測。通用示波器DL1640/DL1740

，可以測試ECU的CPU信號
，使用100MHz差分探頭和150A電流探頭還可以測試電機的浪湧電流等。DL750最多16ch絕緣輸入

，適用於變頻器輸入輸出電壓/電流及ECU控製信號的長時間觀測。
　
WT1600可以評測大型汽車EPS用3相驅動係統變頻器的1次端DC、2次端的3相電流/電壓/功率,變頻器效率。對特定運行模式還可以進行累積功率測試。使用WE7000的時間模塊/CAN模塊/隔離A/D模塊/溫度模塊等可以實現多通道綜合測試。操舵角/消耗電流/電壓/溫度等多通道長時間同時測試。使用CAN模塊可以將CAN總線上的數據同時轉化為物理量實現同時測試。

六
、直噴式柴油發動機噴射實驗

直噴式柴油發動機可以降低燃料費用和淨化廢氣排放.以下就其開發的關鍵-高壓噴射和電子控製的性能評價方法提出解決方案：
（一）機械部分設計值的評價（噴射時間與噴射壓力）
測試對象是噴嘴噴射出燃料的噴射壓力，發動機轉速變化及噴嘴電磁閥開關時間。發動機開發需要進行動態測試（逐步提高發動機轉速檢查是否符合設計要求）和靜態測試（在轉速固定狀態下檢查是否運轉穩定）。




（二）與ECU控製信號同步測試

與ECU控製信號同步測試,測試ECU正時和實際噴射正時。

由於和世界各地整車及部件公司有著廣泛的合作，橫河電機在這一領域有很多測試實例。橫河電機希望能為汽車電子的發展貢獻力量。