汽車電子ECU測試系統的研究與實現

朱昌洪　黃勇

【摘 要】本文對發動機測試系統的功能要求、參數合理設計、仿真優化進行分析，以及利用PXI總線通信方法和控制原理，對基于PXI總線的發動機ECU測試系統的硬件、軟件以及性能進行探討，提出汽車電子發動機ECU測試系統硬件和軟件測試的一般方法和參數性能要求。

【關鍵詞】汽車電子 ECU 測試系統

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）11C-0187-02

隨著汽車電子技術的出現和發展，汽車制造行業正在向著集中化、模塊化、智能化等方向發展。ECU是汽車電子的控制核心，因此ECU測試系統成了汽車電子中的一個重要研究方向。本文基于汽車發動機測試方向，討論ECU測試系統的實現。

一、汽車電子ECU測試系統的設計方案

（一）測試系統的功能要求。近年來，汽車制造與電子技術相互融合，ECU測試系統已經在汽車電子行業中得到廣泛的運用。ECU測試系統采用最先進的電子計算技術、身份識別功能、防盜安全保護等，而且保證了系統設計集成化，體積小質量高，為汽車使用者提供最優質的行車享受。ECU測試技術對汽車的點火裝置，啟動電機、離合調節等起著重要的控制作用，其不僅運用在發動機方面，還廣泛涉及汽車防抱死系統、車載電子系統等各種汽車運行單元。這樣方便及時對汽車的各個部位進行檢查或維修，不僅對汽車的最長時間使用，而且對汽車車主的個人人身安全、行車舒適程度等都大有裨益。

汽車電子ECU技術不只對整個電子系統有著高質量的要求，同時對系統內部的硬件、軟件以及兩者之間的關系與配合都有著高要求。在實際的汽車建造中，對ECU技術進行多次精準校對是一項不可缺少的工作，同樣地在每一個階段的細節工作中，對每個人零部件的制作工藝以及成品功能試驗也要嚴密多次進行。基于此，在ECU技術的測試系統的步驟應該提前聘請專業人員進行編程并試驗其可行性和有效性，然后在實際操作中也要做好監督工作，保證測試系統輸出輸入的基本功能，爭取測試的自動化和智能化，這也是未來汽車電子技術發展的趨勢和必然要求。

（二）測試系統的參數設計。在開發研究ECU技術時需要經常對其采取測試，并與發動機聯系，進行大范圍的數值計算和調整，這給系統使用帶來了一定程度的困擾。所以要對測試系統進行參數設計從而建立一個測試平臺，以方便多次經常性的測試檢測。基于發動機的汽車電子ECU技術主要是針對發動機的各項零件以及外在空氣條件進行傳感器模擬測試，從而在汽車運輸工程中通過上傳到網絡上的記錄數據判斷汽車的整體和零部件是否都正常運行，如果出現問題還可以經過數據分析找出處理問題的最佳方案。另外，在汽車凸輪軸位置、點火噴油等方面的信號做出相適應的設計。

（三）測試系統的仿真優化。ECU測試系統的仿真設計的意義在于給汽車的運行及監控建立一個切實仿真的環境，保證在測試過程中可以預計到也能夠檢測出在實際道路上可能遇到的問題，并且對輸入輸出數據進行積累，測繪出汽車實際運行的動態波動圖。

圖1是汽車電子ECU測試系統流程圖，也即搭建了軟件測試環境，將汽車電子ECU需要測試的各項數據用計算機進行模擬。

二、汽車電子ECU測試系統

（一）硬件組成。汽車電子ECU測試系統的硬件組成分成PXI 總線通信數據傳輸和輸入輸出模擬檢測（待測產品），如圖2所示。

由圖2可知，待測產品的各項測量功能的數據信息通過PXI總線顯示在計算機中，產生輸入輸出模擬檢測是通過PXI總線通訊進行，主要是在總線上進行，輸入輸出模擬是針對硬線信號做出的應對措施。硬線信號會對ECU的判斷產生一定的邏輯順序方面的影響，如汽車車門上鎖或者解鎖的評估。其中對于輸入信息應該對其性能進行調整，保證輸入的順暢。對于輸出，在測試系統中要對各零部件的連接以及零部件與整體之間的連接進行模擬測試，保證輸出的信息能夠在實際的汽車運行中得到真正應用。

（二）測試系統的軟件實現。測試系統的軟件實現要與硬件實現相結合，從而建設一個軟件平臺，ECU軟件逐步向著智能化的方向發展。

圖3是測試系統實現一般流程圖，首先進行PXI汽車電子ECU功能測試系統的配置文件讀取，為整個系統的初始化工作做好準備。配置文件主要有統計過程控制、系統配件類型、極限文件、主機配置類型等。系統初始化后便可以開始數據的采集與篩選工作，測試流程啟動后，當采集的數據不符合事先設定的電氣規范標準值時，系統將進行不間斷的數據采集，采集和篩選工作同時進行，采集的數據量達到一定數值后，測試工作開始。當檢測出汽車電子ECU具有某項故障時，則自動將此故障輸出并保存至計算機中。循環進行數據的采集、篩選和檢測工作，直至將所有故障數據存儲完畢。

在發動機測試系統中，主要應用到的參數有點火線圈、噴油控制、蓄電池控制、轉速等，其中點火線圈控制利用蓄電池函數基本點火提前角是發動機負荷和轉速的函數。噴油控制是通過啟動時間、溫度、速度來計算控制時間。PXI總線協議得到了基本實現，轉速函數、蓄電池函數、負荷函數在軟件應用中基本得到了良好的反響。

（三）發動機ECU測試系統的性能分析。由于車輛中具有數量龐大的ECU，各種ECU也具有各自不同設計功能，每一個ECU需要進行測試和驗證，如果測試的環境越逼近真實環境，則越能體現系統穩定和安全，并降低成本，但是在現實世界中汽車總會出現各種各樣的故障，因此需通過測試來實現可測量的、可重復的和可跟蹤的最低質量標準。本文通過發動機ECU進行各項數據進行測試，發動機的點火、噴油、蓄電池、轉速等實際功能的測試環境搭建和仿真測試，真實模擬了產品各項數據和功能完善程度，并用PXI總線進行數據傳輸和控制，進一步說明了汽車電子ECU測試系統的可靠性和安全性。

三、結語

基于發動機的汽車電子ECU測試系統是汽車中比較重要的部分，因此對發動機ECU進行準確經常的測試顯得很有必要。本文對發動機測試系統的功能要求、參數合理設計、仿真優化進行分析，以及利用PXI總線通信方法和控制原理，同時對基于PXI總線的發動機ECU測試系統的硬件、軟件以及性能進行探討，提出汽車電子發動機ECU測試系統硬件和軟件測試的一般方法和參數性能要求。

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【基金項目】2014年廣西教育廳高校科研項目“基于PXI汽車電子ECU功能測試系統研究與開發”（YB2014611）；2015年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“以工程設計能力為導向的通信工程專業課程體系改革與實踐”（2015JGA419）

【作者簡介】朱昌洪（1978— ），男，湖南永州人，碩士研究生，桂林理工大學博文管理學院講師；黃 勇（1971— ），男，廣西南寧人，本科，桂林理工大學博文管理學院工程師。

（責編 黎 原）