汽車電池傳感器樣件多路刷寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚密，黃兵峰

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，湖北 十堰 442002）

汽車電池傳感器樣件多路刷寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚密，黃兵峰

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，湖北 十堰 442002）

在分析現(xiàn)有電池傳感器樣件刷寫系統(tǒng)的不足的基礎(chǔ)上，通過對(duì)其硬件改進(jìn)和控制系統(tǒng)優(yōu)化，提出一種新的多路刷寫系統(tǒng)。采用單片機(jī)控制多路選擇器實(shí)現(xiàn)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(shí)減小了在樣件刷寫過程中因人為因素而出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)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(jiān)測(cè)電池狀態(tài)的裝置，在從新車開發(fā)到量產(chǎn)制造的不同階段需要用到不同等級(jí)規(guī)格的電池傳感器樣件，故而需刷寫對(duì)應(yīng)階段版本的文件[1]。通常，在PC機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)樣件的單路刷寫，面對(duì)大量需求的樣件時(shí)刷寫效率低下。根據(jù)被刷寫文件大小，整個(gè)刷寫過程耗時(shí)約5分鐘，而等待刷寫完成的這段時(shí)間幾乎也不能進(jìn)行其他工作，導(dǎo)致整體工作效率大大降低，而間接的增加了樣件的生產(chǎn)成本，無論是樣件生產(chǎn)企業(yè)還是有需求的汽車企業(yè)都要極力避免這種情況。因此，傳統(tǒng)的單路刷寫方式顯然不能很好的滿足實(shí)際需要，開發(fā)一種電池傳感器樣件多路刷寫系統(tǒng)勢(shì)在必行。

1 電池傳感器樣件刷寫系統(tǒng)

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(tǒng)包括電源系統(tǒng)、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(gè)刷寫系統(tǒng)線路連接圖如圖1：

圖1 刷寫系統(tǒng)線路連接圖

當(dāng)進(jìn)行軟件刷寫時(shí)，電源電壓調(diào)至12.5V為系統(tǒng)供電，樣件由電源線（紅線）和地線（黑線）構(gòu)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(gè)刷寫過程。它的操作簡(jiǎn)單便捷；但缺點(diǎn)是樣件批量較大時(shí)刷寫效率降低；也容易因人為的疏忽大意等因素而導(dǎo)致樣件刷寫出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)性增大；此外，在樣件刷寫期間無法兼顧其他工作致使整個(gè)工作效率降低[2]。

針對(duì)單路單件刷寫的不足，本文提出一種多路刷寫系統(tǒng)，通過單片機(jī)控制多路選擇器對(duì)多個(gè)通道的選擇切換，完成對(duì)多個(gè)電池傳感器樣件刷寫。電池傳感器多路刷寫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)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(dǎo)致刷寫出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。多路刷寫系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，整個(gè)系統(tǒng)工作流程如下：先將多個(gè)電池傳感器與硬件系統(tǒng)連接好；再由控制系統(tǒng)發(fā)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(dòng)將被刷寫文件下載至電池傳感器ECU中，之后自動(dòng)切換至另一路通道繼續(xù)刷寫，并依次切換至最后一路通道，完成整個(gè)刷寫過程。

2 硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

電池傳感器樣件多路刷寫系統(tǒng)硬件部分包括電源系統(tǒng)、刷寫工具、單片機(jī)系統(tǒng)、多路選擇器系統(tǒng)、線束以及連接器，它是控制部分實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。硬件部分中刷寫工具、線束及連接器直接沿用現(xiàn)有器件；電源系統(tǒng)需改進(jìn)以滿足對(duì)多個(gè)樣件供電的要求；單片機(jī)系統(tǒng)和多路選擇器則需重新設(shè)計(jì)和選型。

2.1 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)的主要功能是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)供電，選用0-30V 3A的直流可調(diào)電源。由于其單路輸出的特點(diǎn)無法滿足多路刷寫要求，而增加電源輸出接口最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法是對(duì)家用插排進(jìn)行改進(jìn)。先將插排的標(biāo)準(zhǔn)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(yán)格按照電源線接插排火線、地線接插排零線的對(duì)應(yīng)關(guān)系從插排上引出線束；接到插排上的線束通電時(shí)處于并聯(lián)狀態(tài)，并不會(huì)改變樣件刷寫時(shí)的電壓。但由于插排由原本接 220V的家用電源變?yōu)闃蛹憰r(shí)12.5V的電源會(huì)導(dǎo)致它的指示燈無法點(diǎn)亮，原因是插排的指示燈串聯(lián)了一個(gè)大阻值保護(hù)電阻，當(dāng)電壓減小時(shí)，通過指示燈的電流過小而無法點(diǎn)亮，因此還需要將指示燈保護(hù)電阻更換為較小阻值電阻。

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)

單片機(jī)系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)多路通道的選擇和自動(dòng)切換。本文選用STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，包含時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，可通過USB直接供電和完成數(shù)據(jù)通信，同時(shí)多達(dá)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(tǒng)

多路選擇器系統(tǒng)選用芯片CD4051，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，它的優(yōu)勢(shì)在于功能完善可靠性高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)的輸出管腳相連接，輸出管腳與LIN線相連接，還有一個(gè)公共輸入輸出管腳與刷寫工具KOPF相連接[4]。它接收單片機(jī)的輸出電平信號(hào)，并根據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)圖

3 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在上述硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還需要通過準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)多路刷寫系統(tǒng)的完整功能。原有的刷寫軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)以下基本功能：正常刷寫并生成記錄文件、刷寫環(huán)境或者硬件系統(tǒng)有故障時(shí)及時(shí)停止刷寫并報(bào)錯(cuò)、刷寫完成聲音提示。因此，控制系統(tǒng)部分主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制與多路選擇器的通道選擇和切換控制。單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制通過串口通信的方式，將電腦端已經(jīng)寫好的控制文件下載到單片機(jī)中。多路選擇器的通道選擇和切換控制利用單片機(jī)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)根據(jù)設(shè)置的標(biāo)志位輸出一組四個(gè)電平信號(hào)，其中一個(gè)電平信號(hào)輸入多路選擇器的禁止端，其余三個(gè)電平信號(hào)分別輸入多路選擇器的 A、B、C三個(gè)地址端，其中一路通道被選擇打開，使得LIN通信通路。當(dāng)?shù)谝淮伪贿x擇的通道上完成數(shù)據(jù)傳輸，電池傳感器的控制器則會(huì)反饋本次刷寫完成的信息，電腦據(jù)此生成新標(biāo)志位的信息，單片機(jī)可根據(jù)新標(biāo)志位信息輸出下一組四個(gè)電平信號(hào)，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(shù)據(jù)傳輸，則提示整個(gè)刷寫過程完成。整個(gè)控制示意圖如圖3：

圖3 控制系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)論

本文在對(duì)現(xiàn)有汽車電池傳感器樣件刷寫系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足提出一種多路刷寫系統(tǒng)，在原有硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，同時(shí)增加了與硬件系統(tǒng)匹配的控制系統(tǒng)。整個(gè)電池傳感器樣件多路刷寫系統(tǒng)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(dòng)強(qiáng)度，減小了因人為因素而導(dǎo)致樣件刷寫出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 毛海弘.A型乘用車試制項(xiàng)目的質(zhì)量管理研究[D].上海交通大學(xué),2012

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

[3] 張捍東,李俊,岑豫皖. 基于STC89C52RC與MAX187數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2010,(02):22-24.

[4] 趙群. 基于 51單片機(jī)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù),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(yè)學(xué)院，主要從事汽車電控及電動(dòng)汽車能量回收方面研究?；痦?xiàng)目：*汽車零部件技術(shù)湖北省協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目（2015XTZX04）和湖北汽車工業(yè)學(xué)院碩士研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（Y2016307）資助。