基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久試驗測試系統設計

楊　光，馬海濤（北京汽車研究總院有限公司，北京　101300）

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基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久試驗測試系統設計

楊光，馬海濤
（北京汽車研究總院有限公司，北京101300）

摘要：在汽車電子系統中，玻璃升降器系統總成組成部件較多，結構相對復雜，其受外部環境和使用次數的影響，易存在較高的故障率。本文使用基于CAN總線的設備，實現了玻璃升降器總成耐久測試系統的經濟快速搭建。

關鍵詞：汽車玻璃升降器；CAN總線；LabVIEW

汽車玻璃升降器系統是汽車電子系統中很重要的一個子系統。相對于其他的子系統，玻璃升降器系統總成由于其構成的部件較多，結構相對復雜，在實車運行的環境中，受到各種因素的影響，較容易產生故障。所以在開發設計階段，很有必要對玻璃升降器系統總成進行性能和耐久的測試。

1　總體設計

隨著汽車電子技術的不斷發展，原先單純的基于電機控制的玻璃升降器逐漸無法滿足先進的使用要求，玻璃升降器系統會通過DCM（Door Control Module，門控模塊）接入到整車的網絡中。在進行玻璃升降器系統總成試驗時，在驗證其本身機械電氣結構的性能耐久特性的同時，也必須考慮到網絡通信對于子系統的影響。本設計選取了簡單經濟的CAN總線設備，可以快速經濟地搭建測試系統。在測試玻璃升降器系統本身性能耐久的同時，也考驗了DCM通信的穩定性，真正實現子系統總成的測試。

測試玻璃升降器的參數包括：運行電流、堵轉電流、升降速度、耐久性能等。在系統設計時，充分考慮了測試系統的可兼容性和擴展性，能夠滿足現階段多款車型的測試需求，并且為日后擴展升級預留了充分資源和接口。該測試系統穩定可靠、使用簡單，可以大大降低測試過程中對于人員的依賴，提高測試數據和結果的可信度。本系統一直在北汽電子電器試驗室中承擔試驗任務，完全能夠滿足試驗的要求，其結果準確可靠。玻璃升降器總成耐久測試系統如圖1所示。

圖1　玻璃升降器總成耐久測試系統

2　設計背景

在進行玻璃升降器總成耐久試驗測試系統前，必須熟悉測試的需求。系統設計時，嚴格遵照了汽車行業標準QC/T636—2000《汽車電動玻璃升降器》［1］，并且結合企業和車型的實際需求，參照了大量技術資料。在充分熟悉了各類汽車玻璃升降的工作原理、控制方法和使用需求后，結合自身多年的工作經驗，發現目前很多玻璃升降器測試系統都不能夠實現結合總線的測試，所以需要在原本的普通防夾系統上加入CAN/LIN總線功能，真正實現子系統總成的測試。系統構成拓撲圖如圖2所示。

圖2　系統拓撲

3　主要設備選型

玻璃升降器總成耐久試驗測試系統設計選型時，既要滿足所有功能測試的要求，同時還要兼容通信測試的功能，所以，系統主要部件選型均是簡單經濟的CAN總線設備。主要的儀器設備包括能夠與上位機進行通信并且能夠程控的CAN卡和CAN總線數據采集設備。

CAN卡選用KVASER LEAF設備，此設備構造小巧、成本經濟，能夠通過USB口和上位機進行快速連接并且無需額外供電，它能夠兼容高速CAN、低速CAN和LIN總線協議。我們使用此設備可以快速構建起系統所需的總線環境。KVASER LEAF設備如圖3所示。

數據采集設備選用CSM公司的微型數據采集模塊，此數據采集模塊可以接入CAN總線網絡中，可以直接讀回測試數據。本模塊主要指標如下：8路模擬輸入；支持ISO11898協議；通道間500 V隔離；精度指標：±0.05%；測量范圍：±0.1V，±0.5V，±10 V，±20 V，±60 V；內部采樣速率：2 000 Hz。CSM數采模塊如圖4所示。

圖3　KVASER LEAF設備

圖4　總線數據采集設備

4　重點設計介紹

系統軟件開發平臺采用NI LabVIEW。LabVIEW是一個具有革命性的圖形化開發環境，它內置信號采集、測量分析與數據顯示功能，摒棄了傳統開發工具的復雜性，提供強大功能的同時還保證了系統靈活性。LabVIEW將廣泛的數據采集、分析與顯示功能集中在了同一個環境中，可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應用方案。

測試系統可以同時控制前后4個車門進行玻璃升降器的耐久測試，實時采集電機運行電流數據和堵轉電流數據，并且根據車窗玻璃光電傳感器的反饋，可以采集并計算各個玻璃升降的速度。所有的測試數據均能夠自動保存在EXCEL文件中，方便查詢和報告整理。系統運行界面如圖5所示。

圖5　系統界面

測試系統整體架構重點部分在于門控模塊的信號控制和總線數據的采集，在進行玻璃升降器的控制過程中，考慮到耐久測試持續的時間長、次數多等特點，需要合理分配控制資源，實現對4個車門的并行控制。在進行數據采集時，因為所有數據均是來自于CAN總線，此時數據的解析工作成為了非常重要的環節，不僅要做到數據的快速采集和顯示，還要能夠做到原始數據準確快速的解析。

在進行門控模塊的信號控制時，需要實現對4個車門中的玻璃升降器的上升、下降、暫停、堵轉等功能的控制，系統在實現時，如果依靠普通的串行控制，會增加測試的時間從而影響測試的效率。但是由于只有一個CAN通道資源，所以需要靠軟件編程來實現4個車門的并行穿插控制。當采用了穿插并行控制之后，系統大大地節省了測試周期的時間，提高了使用效率。軟件編程并行控制門控模塊如圖6所示。

在進行數據采集時，系統設計并無傳統的數據采集板卡，而是采用了基于CAN總線的數據采集技術。使用此方法可以進一步整合系統資源，從而經濟地解決測試的問題。在總線上采集到相應的電壓信號后，由于此信號是以原始數據的形式存在于總線報文之中，對于總線報文的解析就會顯得十分重要。在對報文的解析時，系統設計首先保證了解析的準確性，通過對報文內容的篩選和解碼，得到了準確的傳感器數據。其次，軟件設計保證了報文解析的時效性，通過優化的算法，可以保證解析時的實時性并能顯示在系統頁面上。系統數據解析功能如圖7所示。

圖6　總線控制示意

5　結束語

經過北京汽車電子電器試驗室將近10萬次的實際使用，事實證明基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久測試系統完全滿足實際使用要求，并且充分克服了傳統玻璃升降器測試系統的不足，真正做到了玻璃升降器總成的耐久測試。本系統性能穩定、測試可靠、功能完備、使用方便，完全符合QC/T636—2000《汽車電動玻璃升降器》標準和企業內部標準的要求，是一種玻璃升降器總成測試的高效、完備的解決方案。

圖7　數據解析示意

參考文獻：

［1］QC/T636—2000，汽車電動玻璃升降器［S］.

（編輯楊景）

Design of Durability Test System of Automotive Glass Lifter Based on CAN Bus Technology

Yang Guang，Ma Hai-tao
（BAIC Motor Technology Centre，Beijing 101300，China）

Abstract：In the automotive electronic systems，glass lifting system has many assembly components with complex structure.Therefore，affected by the external environment usage frequency，the lifter has a high failure rate.In this article，using devices based on CAN bus，the approach is achieved to build glass lifter durability test system rapidly and economically.

Key words：glass lifter；CAN bus；LabVIEW

中圖分類號：U463.835

文獻標識碼：A

文章編號：1003-8639（2016）06-0054-02

收稿日期：2015-11-04；修回日期：2015-12-10

作者簡介：楊光（1984-）工程師，從事汽車電子電器測試相關工作。