汽車電池傳感器樣件多路刷寫系統設計

譚密，黃兵峰

（湖北汽車工業學院 汽車工程學院，湖北 十堰 442002）

汽車電池傳感器樣件多路刷寫系統設計

譚密，黃兵峰

（湖北汽車工業學院 汽車工程學院，湖北 十堰 442002）

在分析現有電池傳感器樣件刷寫系統的不足的基礎上，通過對其硬件改進和控制系統優化，提出一種新的多路刷寫系統。采用單片機控制多路選擇器實現多路刷寫通道的切換，以較低的成本而大幅提高電池傳感器樣件刷寫效率，同時減小了在樣件刷寫過程中因人為因素而出錯的風險性。

電池傳感器；樣件刷寫；多通道；控制

前言

汽車電池傳感器是監測電池狀態的裝置，在從新車開發到量產制造的不同階段需要用到不同等級規格的電池傳感器樣件，故而需刷寫對應階段版本的文件[1]。通常，在PC機上將控制文件通過刷寫工具下載至電池傳感器樣件的ECU，但刷寫工具只能實現對一個樣件的單路刷寫，面對大量需求的樣件時刷寫效率低下。根據被刷寫文件大小，整個刷寫過程耗時約5分鐘，而等待刷寫完成的這段時間幾乎也不能進行其他工作，導致整體工作效率大大降低，而間接的增加了樣件的生產成本，無論是樣件生產企業還是有需求的汽車企業都要極力避免這種情況。因此，傳統的單路刷寫方式顯然不能很好的滿足實際需要，開發一種電池傳感器樣件多路刷寫系統勢在必行。

1 電池傳感器樣件刷寫系統

目前，電池傳感器樣件刷寫方式是單路單件刷寫，這種樣件刷寫系統包括電源系統、樣件、刷寫工具、USB線、電腦端的刷寫軟件以及被刷寫文件，整個刷寫系統線路連接圖如圖1：

圖1 刷寫系統線路連接圖

當進行軟件刷寫時，電源電壓調至12.5V為系統供電，樣件由電源線（紅線）和地線（黑線）構成回路，USB線（白線）連接電腦和刷寫工具，打開電腦端的刷寫軟件后選擇被刷寫文件，通過 LIN線（綠線）將被刷寫文件下載至樣件ECU中，完成整個刷寫過程。它的操作簡單便捷；但缺點是樣件批量較大時刷寫效率降低；也容易因人為的疏忽大意等因素而導致樣件刷寫出錯的風險性增大；此外，在樣件刷寫期間無法兼顧其他工作致使整個工作效率降低[2]。

針對單路單件刷寫的不足，本文提出一種多路刷寫系統，通過單片機控制多路選擇器對多個通道的選擇切換，完成對多個電池傳感器樣件刷寫。電池傳感器多路刷寫系統的優勢在于它能以較低的成本有效地提高樣件的刷寫效率、提高樣件刷寫期間整體的工作效率并降低因人為因素導致刷寫出錯的風險。多路刷寫系統由硬件系統和控制系統兩部分組成，整個系統工作流程如下：先將多個電池傳感器與硬件系統連接好；再由控制系統發出刷寫指令并選擇被刷寫文件；由多路選擇器選擇一路通道，利用刷寫工具自動將被刷寫文件下載至電池傳感器ECU中，之后自動切換至另一路通道繼續刷寫，并依次切換至最后一路通道，完成整個刷寫過程。

2 硬件系統實現

電池傳感器樣件多路刷寫系統硬件部分包括電源系統、刷寫工具、單片機系統、多路選擇器系統、線束以及連接器，它是控制部分實現的基礎。硬件部分中刷寫工具、線束及連接器直接沿用現有器件；電源系統需改進以滿足對多個樣件供電的要求；單片機系統和多路選擇器則需重新設計和選型。

2.1 電源系統

電源系統的主要功能是對整個系統供電，選用0-30V 3A的直流可調電源。由于其單路輸出的特點無法滿足多路刷寫要求，而增加電源輸出接口最簡單實用的方法是對家用插排進行改進。先將插排的標準三孔插頭替換成香蕉頭插頭，從電源上引出電源線和地線；再嚴格按照電源線接插排火線、地線接插排零線的對應關系從插排上引出線束；接到插排上的線束通電時處于并聯狀態，并不會改變樣件刷寫時的電壓。但由于插排由原本接 220V的家用電源變為樣件刷寫時12.5V的電源會導致它的指示燈無法點亮，原因是插排的指示燈串聯了一個大阻值保護電阻，當電壓減小時，通過指示燈的電流過小而無法點亮，因此還需要將指示燈保護電阻更換為較小阻值電阻。

2.2 單片機系統

單片機系統的主要功能是通過改變不同輸出端口的電平控制多路選擇器實現多路通道的選擇和自動切換。本文選用STC89C52單片機最小系統，包含時鐘電路和復位電路，可通過USB直接供電和完成數據通信，同時多達24路的輸出口完全滿足多路刷寫的需要[3]。

2.3 多路選擇器系統

多路選擇器系統選用芯片CD4051，其結構圖如圖2所示，它的優勢在于功能完善可靠性高且結構簡單。多路選擇器在正常供電情況下，地址端和禁止端管腳與單片機的輸出管腳相連接，輸出管腳與LIN線相連接，還有一個公共輸入輸出管腳與刷寫工具KOPF相連接[4]。它接收單片機的輸出電平信號，并根據電平變化確定某一路輸出通道的通斷，然后被刷寫文件的數據信息通過刷寫工具和被選擇通道打開的LIN線完成傳輸。

圖2 多路選擇器CD4051結構圖

3 控制系統實現

在上述硬件系統的基礎上，還需要通過準確的控制系統來實現整個多路刷寫系統的完整功能。原有的刷寫軟件已經實現以下基本功能：正常刷寫并生成記錄文件、刷寫環境或者硬件系統有故障時及時停止刷寫并報錯、刷寫完成聲音提示。因此，控制系統部分主要實現單片機的驅動控制與多路選擇器的通道選擇和切換控制。單片機的驅動控制通過串口通信的方式，將電腦端已經寫好的控制文件下載到單片機中。多路選擇器的通道選擇和切換控制利用單片機管腳輸出的電平變化，控制多路選擇器的輸出通道的選擇和打開。所選用的多路選擇器CD4051的輸出特性真值表，如表1所示。

表1 CD4051輸出特性真值表

控制過程如下：單片機根據設置的標志位輸出一組四個電平信號，其中一個電平信號輸入多路選擇器的禁止端，其余三個電平信號分別輸入多路選擇器的 A、B、C三個地址端，其中一路通道被選擇打開，使得LIN通信通路。當第一次被選擇的通道上完成數據傳輸，電池傳感器的控制器則會反饋本次刷寫完成的信息，電腦據此生成新標志位的信息，單片機可根據新標志位信息輸出下一組四個電平信號，使多路選擇器切換至下一路通道，直至所有通道均被遍歷一次并且完成所有數據傳輸，則提示整個刷寫過程完成。整個控制示意圖如圖3：

圖3 控制系統示意圖

4 結論

本文在對現有汽車電池傳感器樣件刷寫系統分析的基礎上，針對其不足提出一種多路刷寫系統，在原有硬件系統基礎上進行重新設計和改進，同時增加了與硬件系統匹配的控制系統。整個電池傳感器樣件多路刷寫系統很好的提升了樣件刷寫效率，提高了樣件刷寫期間整體的工作效率，降低了人工勞動強度，減小了因人為因素而導致樣件刷寫出錯的風險。

[1] 毛海弘.A型乘用車試制項目的質量管理研究[D].上海交通大學,2012

[2] 張宏,李陽春,李洪雷.基于控制器刷寫效率的軟件開發方法[J].汽車實用技術,2016,(05):125-126+163.

[3] 張捍東,李俊,岑豫皖. 基于STC89C52RC與MAX187數據采集系統設計[J].自動化與儀器儀表,2010,(02):22-24.

[4] 趙群. 基于 51單片機量程自動轉換系統設計[J]. 現代電子技術,2014,37(05):140-142.

Design of Multi-Channel Flash System for Automobile Battery Sensor

Tan Mi, Huang Bingfeng
（School of Automotive Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Hubei Shiyan 442002）

Based on the analysis of the shortcomings of the existing battery sensor sample flash system, a new multi-channel flash system is proposed to optimize the hardware improvement and control system. The method of multi-channel selector is used to control the switching of channels and the battery sensor efficiency of flashing is greatly improved at a low cost, while reducing the risk of error in the sample process due to human factors.

Battery Sensor; Sample Flash; Multi-Channel; Control

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-60-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.022

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-60-03

譚密，男，碩士，就職于湖北汽車工業學院，主要從事汽車電控及電動汽車能量回收方面研究。基金項目：*汽車零部件技術湖北省協同創新項目（2015XTZX04）和湖北汽車工業學院碩士研究生創新基金項目（Y2016307）資助。