基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊　光，馬海濤（北京汽車(chē)研究總院有限公司，北京　101300）

?

基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊光，馬海濤
（北京汽車(chē)研究總院有限公司，北京101300）

摘要：在汽車(chē)電子系統(tǒng)中，玻璃升降器系統(tǒng)總成組成部件較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其受外部環(huán)境和使用次數(shù)的影響，易存在較高的故障率。本文使用基于CAN總線的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了玻璃升降器總成耐久測(cè)試系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)快速搭建。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)玻璃升降器；CAN總線；LabVIEW

汽車(chē)玻璃升降器系統(tǒng)是汽車(chē)電子系統(tǒng)中很重要的一個(gè)子系統(tǒng)。相對(duì)于其他的子系統(tǒng)，玻璃升降器系統(tǒng)總成由于其構(gòu)成的部件較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)車(chē)運(yùn)行的環(huán)境中，受到各種因素的影響，較容易產(chǎn)生故障。所以在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，很有必要對(duì)玻璃升降器系統(tǒng)總成進(jìn)行性能和耐久的測(cè)試。

1　總體設(shè)計(jì)

隨著汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，原先單純的基于電機(jī)控制的玻璃升降器逐漸無(wú)法滿足先進(jìn)的使用要求，玻璃升降器系統(tǒng)會(huì)通過(guò)DCM（Door Control Module，門(mén)控模塊）接入到整車(chē)的網(wǎng)絡(luò)中。在進(jìn)行玻璃升降器系統(tǒng)總成試驗(yàn)時(shí)，在驗(yàn)證其本身機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)的性能耐久特性的同時(shí)，也必須考慮到網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)于子系統(tǒng)的影響。本設(shè)計(jì)選取了簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的CAN總線設(shè)備，可以快速經(jīng)濟(jì)地搭建測(cè)試系統(tǒng)。在測(cè)試玻璃升降器系統(tǒng)本身性能耐久的同時(shí)，也考驗(yàn)了DCM通信的穩(wěn)定性，真正實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)總成的測(cè)試。

測(cè)試玻璃升降器的參數(shù)包括：運(yùn)行電流、堵轉(zhuǎn)電流、升降速度、耐久性能等。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了測(cè)試系統(tǒng)的可兼容性和擴(kuò)展性，能夠滿足現(xiàn)階段多款車(chē)型的測(cè)試需求，并且為日后擴(kuò)展升級(jí)預(yù)留了充分資源和接口。該測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用簡(jiǎn)單，可以大大降低測(cè)試過(guò)程中對(duì)于人員的依賴，提高測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果的可信度。本系統(tǒng)一直在北汽電子電器試驗(yàn)室中承擔(dān)試驗(yàn)任務(wù)，完全能夠滿足試驗(yàn)的要求，其結(jié)果準(zhǔn)確可靠。玻璃升降器總成耐久測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　玻璃升降器總成耐久測(cè)試系統(tǒng)

2　設(shè)計(jì)背景

在進(jìn)行玻璃升降器總成耐久試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)前，必須熟悉測(cè)試的需求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格遵照了汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T636—2000《汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器》［1］，并且結(jié)合企業(yè)和車(chē)型的實(shí)際需求，參照了大量技術(shù)資料。在充分熟悉了各類(lèi)汽車(chē)玻璃升降的工作原理、控制方法和使用需求后，結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)目前很多玻璃升降器測(cè)試系統(tǒng)都不能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合總線的測(cè)試，所以需要在原本的普通防夾系統(tǒng)上加入CAN/LIN總線功能，真正實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)總成的測(cè)試。系統(tǒng)構(gòu)成拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)拓?fù)?/p>

3　主要設(shè)備選型

玻璃升降器總成耐久試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型時(shí)，既要滿足所有功能測(cè)試的要求，同時(shí)還要兼容通信測(cè)試的功能，所以，系統(tǒng)主要部件選型均是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的CAN總線設(shè)備。主要的儀器設(shè)備包括能夠與上位機(jī)進(jìn)行通信并且能夠程控的CAN卡和CAN總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

CAN卡選用KVASER LEAF設(shè)備，此設(shè)備構(gòu)造小巧、成本經(jīng)濟(jì)，能夠通過(guò)USB口和上位機(jī)進(jìn)行快速連接并且無(wú)需額外供電，它能夠兼容高速CAN、低速CAN和LIN總線協(xié)議。我們使用此設(shè)備可以快速構(gòu)建起系統(tǒng)所需的總線環(huán)境。KVASER LEAF設(shè)備如圖3所示。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備選用CSM公司的微型數(shù)據(jù)采集模塊，此數(shù)據(jù)采集模塊可以接入CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，可以直接讀回測(cè)試數(shù)據(jù)。本模塊主要指標(biāo)如下：8路模擬輸入；支持ISO11898協(xié)議；通道間500 V隔離；精度指標(biāo)：±0.05%；測(cè)量范圍：±0.1V，±0.5V，±10 V，±20 V，±60 V；內(nèi)部采樣速率：2 000 Hz。CSM數(shù)采模塊如圖4所示。

圖3　KVASER LEAF設(shè)備

圖4　總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備

4　重點(diǎn)設(shè)計(jì)介紹

系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用NI LabVIEW。LabVIEW是一個(gè)具有革命性的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，它內(nèi)置信號(hào)采集、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的復(fù)雜性，提供強(qiáng)大功能的同時(shí)還保證了系統(tǒng)靈活性。LabVIEW將廣泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在了同一個(gè)環(huán)境中，可以在自己的平臺(tái)上無(wú)縫地集成一套完整的應(yīng)用方案。

測(cè)試系統(tǒng)可以同時(shí)控制前后4個(gè)車(chē)門(mén)進(jìn)行玻璃升降器的耐久測(cè)試，實(shí)時(shí)采集電機(jī)運(yùn)行電流數(shù)據(jù)和堵轉(zhuǎn)電流數(shù)據(jù)，并且根據(jù)車(chē)窗玻璃光電傳感器的反饋，可以采集并計(jì)算各個(gè)玻璃升降的速度。所有的測(cè)試數(shù)據(jù)均能夠自動(dòng)保存在EXCEL文件中，方便查詢和報(bào)告整理。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5　系統(tǒng)界面

測(cè)試系統(tǒng)整體架構(gòu)重點(diǎn)部分在于門(mén)控模塊的信號(hào)控制和總線數(shù)據(jù)的采集，在進(jìn)行玻璃升降器的控制過(guò)程中，考慮到耐久測(cè)試持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)、次數(shù)多等特點(diǎn)，需要合理分配控制資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)4個(gè)車(chē)門(mén)的并行控制。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)均是來(lái)自于CAN總線，此時(shí)數(shù)據(jù)的解析工作成為了非常重要的環(huán)節(jié)，不僅要做到數(shù)據(jù)的快速采集和顯示，還要能夠做到原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快速的解析。

在進(jìn)行門(mén)控模塊的信號(hào)控制時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)4個(gè)車(chē)門(mén)中的玻璃升降器的上升、下降、暫停、堵轉(zhuǎn)等功能的控制，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，如果依靠普通的串行控制，會(huì)增加測(cè)試的時(shí)間從而影響測(cè)試的效率。但是由于只有一個(gè)CAN通道資源，所以需要靠軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)4個(gè)車(chē)門(mén)的并行穿插控制。當(dāng)采用了穿插并行控制之后，系統(tǒng)大大地節(jié)省了測(cè)試周期的時(shí)間，提高了使用效率。軟件編程并行控制門(mén)控模塊如圖6所示。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)并無(wú)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集板卡，而是采用了基于CAN總線的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。使用此方法可以進(jìn)一步整合系統(tǒng)資源，從而經(jīng)濟(jì)地解決測(cè)試的問(wèn)題。在總線上采集到相應(yīng)的電壓信號(hào)后，由于此信號(hào)是以原始數(shù)據(jù)的形式存在于總線報(bào)文之中，對(duì)于總線報(bào)文的解析就會(huì)顯得十分重要。在對(duì)報(bào)文的解析時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先保證了解析的準(zhǔn)確性，通過(guò)對(duì)報(bào)文內(nèi)容的篩選和解碼，得到了準(zhǔn)確的傳感器數(shù)據(jù)。其次，軟件設(shè)計(jì)保證了報(bào)文解析的時(shí)效性，通過(guò)優(yōu)化的算法，可以保證解析時(shí)的實(shí)時(shí)性并能顯示在系統(tǒng)頁(yè)面上。系統(tǒng)數(shù)據(jù)解析功能如圖7所示。

圖6　總線控制示意

5　結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)北京汽車(chē)電子電器試驗(yàn)室將近10萬(wàn)次的實(shí)際使用，事實(shí)證明基于CAN總線的玻璃升降器總成耐久測(cè)試系統(tǒng)完全滿足實(shí)際使用要求，并且充分克服了傳統(tǒng)玻璃升降器測(cè)試系統(tǒng)的不足，真正做到了玻璃升降器總成的耐久測(cè)試。本系統(tǒng)性能穩(wěn)定、測(cè)試可靠、功能完備、使用方便，完全符合QC/T636—2000《汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器》標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的要求，是一種玻璃升降器總成測(cè)試的高效、完備的解決方案。

圖7　數(shù)據(jù)解析示意

參考文獻(xiàn)：

［1］QC/T636—2000，汽車(chē)電動(dòng)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(lèi)號(hào)：U463.835

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-8639（2016）06-0054-02

收稿日期：2015-11-04；修回日期：2015-12-10

作者簡(jiǎn)介：楊光（1984-）工程師，從事汽車(chē)電子電器測(cè)試相關(guān)工作。