一种新型电动汽车整车控制器快速检测方案

陈志铭，李 丽，高福建

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 361000）

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件。各子系统几乎都通过自己的控制单元ECU来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面各系统还必须彼此协作通信，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。

VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，整车控制器的开发包括软、硬件设计。品质检验就分为软件品质检验和硬件品质检验。软件品质主要为设计开发阶段对产品的考虑，一旦产品软件程序定型，在后期使用中因软件不良引起的品质问题频次少。批量成熟产品影响VCU品质稳定的主要是硬件制作品质，对此，专业开发了一款VCU快速检验设备，高效检验出硬件品质是否达标。

1 VCU快速检验设备功能描述

VCU快速检验设备用于对VCU进行来料测试，可实现与被测件的CAN通信、高电平输入、低电平输入、DA输出、PWM输入、高边驱动及低边驱动检测等功能。

整车控制器VCU便携式检测系统主要用于品管检测现场，对来料整车控制器VCU检测，系统通过接插件与控制器接口相连接，用切换板切换不同的信号，可以检测接口引脚的状态，也可以通过发送报文控制指令，判定继电器的状态。经过两种功能测试后，测试数据通过无线通信模块将这些数据发送至远程管理工作站中，工作站的软件系统能够实时判定检测结果，并在便携检测系统上直观展示，最终这些检测记录都会存储在工作站的数据库中，支持查询和统计，具体的检测流程如图1所示。

产品特点：①检验快速，即插即检；②设备便携，可随机带到任何场所进行测量；③设备设计时预留了通用接口，可以根据产品升级需求，增加或变更测试内容，适用产品多样化。

图1 检测流程图

2 快检设备硬件系统组成

如图2所示，测试系统主要由硬件控制板 （核心控制板）、蓝牙通信模块组成；采用电池供电，通过蓝牙，与平板电脑进行交互。通过4G网络及透传模块将数据上传至主机。

1） 核心控制板如图3所示，控制板包括MCU、CAN收发器、数字量输出、模拟量输出、数字量输入、模拟负载、蓝牙及电源管理等部分。其中，MCU作为核心芯片，与核心控制板上的各个部分进行交互；CAN收发器负责被测VCU通信；DA/三态输出/高有效输出/低有效输出/负载模拟/PWM输入通道均按照被测件实际通道配置的1/3-1/2进行配置，同时这些通道可通过多路开关进行切换，以实现所有被测通道的遍历。

图2 设备组成

图3 控制板

2） 电池采用锂离子电池，容量为16Ah，电压为24V，如图4所示。电池单元包括保护板 （过充、过放、短路、过流、温度包含）、充电器 （配置于机箱外部）、电量监测单元 （通过RS-485与核心控制板通信） 等组件。

3） 平板电脑具备防水、防尘、防摔等三防特性，可在各种恶劣环境下工作，预装正版win10操作系统，内置10.1寸IPS高清显示屏，支持多点触控，操作简单快捷，阳光下屏幕清晰可见，搭载x86四核处理器，运行速度快，如图5所示。平板电脑通过蓝牙接口，与核心控制板进行数据传输，用于控制测试程序启动、停止、测试结果接收等。

4） 系统外观如图6所示，测试系统集成于一个便携式箱内，操作面板上带有电源开关、指示灯，充电口、与被测件的连接器、工具放置槽等。其中，与被测件的连接器采用HARTING 108pin工业连接器，具有插拔寿命长、允许电流大等特点。

图4 锂离子电池

图5 平板电脑

图6 系统外观

3 快检设备软件

3.1 平板电脑软件

运行于平板电脑上的软件用于和核心控制板进行数据交互，同时将测试数据通过4G网络上传至PC端，如图7所示。软件界面中包括了用户登录、测试文件选择、上下限、测试启停、系统设置以及当前测试状态和结果等要素。软件采用National Instruments LabVIEW进行开发，提交给最终用户的是安装包和可执行文件。

图7 软件界面

3.2 软件实现方式

VCU测试设备，主控采用模块MC9S12ZVC实现，该产品线集成了电池级 （12V） 电压调节器、供电电压监测、高压输入以及 CAN物理接口。它主要针对CAN节点，比如传感器、开关面板或者小型执行器等。它提供多种低功耗模式和唤醒管理功能，以满足最新的功耗要求。

MC9S12ZVC系列中的某些产品也用于要求 AEC-Q100 0 级 （环境工作温度范围-40~+150℃） 的高温应用。MC9S12ZVC系列以增强的性能和线性地址空间S12Z内核为基础，提供一套优化解决方案，将多个关键系统组件集成到单个设备，优化了系统结构，并能有效地节约空间。

VCU测试设备和平板操作网络模块采用蓝牙2.4GHz的短距离无线传输实现。平端与主蓝牙模块、单片机与从蓝牙模块之间都是串行通信，波特率为57600b/s。主、从蓝牙模块的初始化过程大致相同，通过串行通信顺序发送如下 10 条指 令 ：Reset；Read Buffer Size；Clear：Set Event Filter；Write Scan Enable；Write Authentication Enable；Write Voice Setting；Set Event Filter；Write Connection Accept Timeout；Write Page Timeout；Read BD ADDR。

蓝牙模块接收指令后返回相应的指令执行状态，处理器判断返回的指令状态，确定无误之后才能发送下一条指令；否则，当前指令必须重新发送。和VCU设备的交互CAN报文通过蓝牙模块转发实现。通信开始时，平板端发送唤醒报文到设备（“AA01A14C”），设备采用同样报文进行确认后，双方开始正常通信。蓝牙通信流程如图8所示。

图8 蓝牙通信流程

4 工作流程

1） 将VCU 通过过渡线、24V电源接口、CAN接口连接在一起并接到电脑上，使用专业刷程序的程序，对VCU刷测试程序，此程序可以兼容整车使用程序，如图9所示。

图9 刷测试程序

2） 程序刷完以后，通过测试线束连接到移动测试设备上，如图10所示，然后打开移动测试平板电脑，平板电脑与测试设备之间通过蓝牙进行数据传输。选择测试标准后，逐一对各个项目进行测试。

3） 测试完成后，平板电脑通过网络连接将测试数据远程传递至工控机端进行存档，以便后续查阅。

图10 检验连接图

5 测量结果分析

在正常工作环境下对整车控制器的各个测量数据进行评估，系统测试时自动与测量标准进行对比分析，直接显示测量数值及合格与否的结论，检验数据总共分以下两个方面。

1） 移动测试端的测试结果显示 （表1），当产品不合格时，在移动测试端直接显示不良的数据对比信息。

表1 移动测试端测试数据显示表格

2） 工控机端测试数据显示，此页面显示会将所有的测试项目分栏显示完全，同时具有存储功能，以方便后续进行核查，见表2。

表2 工控机端测试数据显示表格

6 结语

本文研究了新能源车辆VCU控制器的开发原理及工作原理，介绍了一种控制器硬件功能测试系统的软硬件结构，对VCU的输出信号，输出稳定性进行测量分析。减少硬件不良，导致不良品流入生产现场，有效提高了生产效率及品质保证。