橫河：通用測試儀器在汽車測試中的應用

　　汽車誕生一百多年來，從機械原理到制造工藝，技術越來越復雜，對測試儀器的要求也越來越高。
 

　　特定的汽車測試，一般會由專用的測試設備來完成，其優點是針對性強，用戶按照固定的流程即可完成測試，從而獲得標準的測試報告。但同時，專用儀器的靈活性不足，如果用戶想對測試方法進行更改或者增加測試項目就很困難。而通用測試儀器可以彌補這樣的不足。
 

　　通用測試儀器的基礎測量功能非常豐富，并且提供了用戶自定義的功能，可以靈活地擴充測量功能。橫河的通測產品就屬于這種類型，包括WT系列功率分析儀，DL系列示波器和示波記錄儀，Netsol記錄儀等產品。
 

　　目前，以EV、HEV為代表的新能源汽車發展迅速，由于其特殊的構造，測試方法與傳統汽車有所不同。本文將先介紹傳統汽車的一些常規測試，然后再就新能源汽車的特殊測試進行介紹。本文總結的通用測試儀器在汽車測試中所用的測試方法對于其他類似測試也會有一定的借鑒作用。
 

　　2常規測試
 

　　122.1乘用車電平衡測試
 

　　測試設備：DL850 WT330 MW100
 

　　汽車電器系統的電量平衡，是指汽車交流發電機、啟動馬達、蓄電池和其它各種用電設備之間電能產生與消耗的相互制約關系。
 

　　簡單來說，就是汽車發電機產生的電量要能夠滿足全車所有用電設備的消耗，蓄電池的瞬間供電要能滿足啟動馬達的啟動需要，有多余電量會向蓄電池充電，電量不足時可以由蓄電池作為補充，整車電量達到一種平衡，保證車輛正常運行。
 

　　現代汽車上的用電設備眾多，包括ECU控制系統、照明系統、空調、車窗、雨刷、音響等。完成電平衡測試，需要對所有用電設備在不同工況(包括不同季節、不同天氣、白天黑夜等)下的電量消耗進行測量統計，根據統計結果就可以判斷車上的供電設備和用電設備是否需要改型，或者重新設計。
 

　　在電平衡測試中，橫河的DL850用于記錄變化頻率較快的電流信號，MW100用于記錄緩變的電流信號以及溫度變化，WT330用于記錄蓄電池的充放電電量變化。

　　

　　2.2制動系統檢測試驗
 

　　測試設備：DL850
 

　　新車型投放市場前，都要經過檢測部門的認證，然后才能正式上市。檢測項目繁多，如碰撞試驗、道路試驗、排放測試等，很多試驗也要用到通用測試儀器。比如道路試驗和排放測試。
 

　　道路試驗也有很多檢測項目，下面就道路試驗中的制動系統檢測進行簡單的說明。
 

　　制動系統檢測是對行車制動、應急制動和駐車制動裝置性能指標的檢測，需要記錄的項目包括：輪速、車速、行駛距離、氣動壓力、相關溫度、踏板力、踏板行程、方向盤角度、角速度及扭矩等信號。這些項目都有相應的傳感器進行測量，轉換成模擬量或者脈沖量。理論上這些信號都可以用示波記錄儀DL850來進行記錄。
 

　　DL850進行制動系統檢測的優勢是以較高的采樣率來同步記錄所有這些參數，不足是不能直接對數據進行自動分析，需要使用Xviewer軟件手動分析或者借助專業軟件工具。

　　

　　2.3總線測試
 

　　測試設備：DLM2000 DL850V
 

　　在汽車的ECU控制系統中，CAN總線和LIN總線被廣泛應用。而在相關系統的研發過程中，CAN/LIN總線的測試又是必不可少的一環。
 

　　目前很多數字示波器都具有串行總線的觸發和分析功能，可以幫助進行CAN/LIN總線的測試分析。橫河DLM2000混合示波器在這方面具有很多優勢：
 

　　•硬件解碼，實時分析
 

　　•自動設置，操作方便
 

　　•支持兩組CAN/LIN總線同步分析
 

　　•可按照特定ID、Data或者錯誤幀進行觸發和搜索
 

　　•支持CANdb文件中的message導入
 

　　•支持FlexRay總線
 

　　汽車上的大多數傳感器信號都會通過CAN/LIN總線傳輸到ECU控制器，ECU對數據進行處理后，又會通過CAN/LIN總線對執行機構發出控制信號，使各部件按照要求正常工作。
 

　　如果某個部件工作異常，就需要判斷是否是總線傳輸過程出了問題。DL850V的CAN總線監視模塊就可以幫助工程師判斷這一問題。
 

　　DL850V可以直接接入到汽車的CAN/LIN網絡節點中，從CAN/LIN信號中提取轉化為數字量的傳感器信號，并還原為模擬波形在屏幕上顯示出來。其特點在于：
 

　　•最多監測240個物理量，彌補模擬通道數的不足
 

　　•通過還原后的波形與傳感器的實際波形對比，可以判斷是否是總線傳輸出了問題
 

　　支持CANdb文件中的message導入，操作方便

　　

　　2.4排放測試
 

　　測試設備：MW100
 

　　在汽車排放測試中，需要記錄多個溫度參數，包括車內外的環境溫度、冷卻水溫度、潤滑油溫度、機油溫度、排氣管溫度等。可以使用MW100對車體不同部位的溫度進行監測和記錄。其優勢在于：
 

　　•記錄點數多，可擴充
 

　　•可靠性高，不受環境影響
 

　　•記錄時間長，可通過上位機實時監測溫度

　　

　　2.5發動機測試
 

　　測試設備：DL850
 

　　使用示波記錄儀DL850可以測量很多發動機參數，如缸內壓力、曲軸轉角、噴油時間、溫度等，通過周期平均功能對上千個周期的發動機缸壓信號進行平均，獲得平均缸壓曲線。

　　

　　2.6空調系統測試
 

　　測試設備：MW100 DL850
 

　　在汽車空調系統的測試中，要同時記錄多種不同的傳感器信號，包括控制電壓信號、電流信號、車內溫度/濕度、水流量、空調吸排氣壓力及溫度、中冷進排氣、散熱器進出口壓力及溫度、大氣壓力、日照強度等。這些信號大多數可以用MW100來記錄，但是控制信號這類高速信號就需要用DL850來進行記錄。

　　

　　2.7汽車控制系統測試
 

　　測試設備：DLM4000
 

　　在汽車的ECU控制系統測試時，需要同時記錄4路以上ECU控制信號的波形細節(波形寬度最小10ns)、多路轉速、噴油脈沖、曲軸轉角等傳感器信號，有時會同時進行CAN總線的解碼分析。
 

　　用戶需要通過模擬通道觀測ECU控制信號以及CAN總線信號的細節，需要5個以上的模擬通道以及較高的采樣率，DLM4000的8路模擬通道以及可擴充的24位邏輯通道可以滿足測試要求。

　　

　　2.8車內環境測試
 

　　測試設備：DL850
 

　　汽車車內的環境測試也是廠商質保部門常做的測試，一般在汽車發動或者運行情況下對駕駛室內的溫度和噪聲等指標進行檢測。
 

　　使用DL850檢測可以車內溫度、噪聲等指標，并進行較長時間的記錄。噪聲的檢測需要使用聲音傳感器，并通過電荷放大器將噪聲信號傳輸至DL850。

　　

　　3新能源汽車測試
 

　　近幾年，包括混合動力汽車(HEV)、電動汽車(EV)在內的新能源汽車發展迅速，很多汽車廠商都大力開發新能源汽車。而由于新能源汽車自身的技術特點，使其相對于傳統汽車的測試有很大的不同。最主要的就是需要對電池、變頻器和電機進行評價。
 

　　33.1電機臺架測試
 

　　測試設備：WT3000 DL850
 

　　由于電機代替發動機成為了EV和HEV的動力引擎，所以對電機系統的評價就尤為重要。一般都需要使用電機測試臺架，而其中的核心測試設備就是WT3000高精度功率分析儀。
 

　　WT3000的主要任務是：
 

　　•測量變頻器的輸入側直流電壓、電流、功率，
 

　　•交流輸出側的三相電壓、電流、功率
 

　　•評價變頻器的效率
 

　　•記錄電機的扭矩、轉速信號，并計算電機的機械功率
 

　　•評價電機的機械效率
 

　　•通過通信端口或者D/A輸出端口將測量結果傳輸至上位機監控系統

　　

　　3.2電池充放電測試
 

　　測試設備：WT系列功率計
 

　　電池是電動汽車的核心部件之一，電池的充放電性能關系到整車的性能。使用WT系列功率分析儀可以判斷電池的充放電狀態，測量充放電電流的有效值，并通過對電流的積分，得到充電的電量和放電的電量，以及充放電時間。

　　

　　4結束語
 

　　由于汽車系統的復雜性，它的測試也相當復雜，以上只列舉了幾個遇到過的通用測試儀器的測試應用。正是由于通用測試儀器的基礎功能非常豐富，我們可以判斷還有很多測試能夠使用通用測試儀器。只要我們對儀器的功能非常了解，遇到相關測試時只要多加思考，仔細研究，一定能夠發現更多的應用場合。
 

　　作 者 簡 介
 

　　上海橫河國際貿易有限公司 高級技術工程師 張國躍
 

　　2002年 畢業于北京工業大學自動化專業
 

　　2004年 獲南丹麥大學計算機系統工程專業碩士學位
 

　　2005年至今 就職于上海橫河國際貿易有限公司，負責示波器、功率分析儀、記錄儀等通用測試產品的技術支持和推廣工作。

　　

　　轉自：選設備網

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