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(tǒng)設(shè)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(tǒng)中，玻璃升降器系統(tǒng)總成組成部件較多，結(jié)構(gòu)相對復(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，實現(xiàn)了玻璃升降器總成耐久測試系統(tǒng)的經(jīng)濟快速搭建。

關(guān)鍵詞：汽車玻璃升降器；CAN總線；LabVIEW

汽車玻璃升降器系統(tǒng)是汽車電子系統(tǒng)中很重要的一個子系統(tǒng)。相對于其他的子系統(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)相對復(fù)雜，在實車運行的環(huán)境中，受到各種因素的影響，較容易產(chǎn)生故障。所以在開發(fā)設(shè)計階段，很有必要對玻璃升降器系統(tǒng)總成進行性能和耐久的測試。

1　總體設(shè)計

隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)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(tǒng)會通過DCM（Door Control Module，門控模塊）接入到整車的網(wǎng)絡(luò)中。在進行玻璃升降器系統(tǒng)總成試驗時，在驗證其本身機械電氣結(jié)構(gòu)的性能耐久特性的同時，也必須考慮到網(wǎng)絡(luò)通信對于子系統(tǒng)的影響。本設(shè)計選取了簡單經(jīng)濟的CAN總線設(shè)備，可以快速經(jīng)濟地搭建測試系統(tǒng)。在測試玻璃升降器系統(tǒng)本身性能耐久的同時，也考驗了DCM通信的穩(wěn)定性，真正實現(xiàn)子系統(tǒng)總成的測試。

測試玻璃升降器的參數(shù)包括：運行電流、堵轉(zhuǎn)電流、升降速度、耐久性能等。在系統(tǒng)設(shè)計時，充分考慮了測試系統(tǒng)的可兼容性和擴展性，能夠滿足現(xiàn)階段多款車型的測試需求，并且為日后擴展升級預(yù)留了充分資源和接口。該測試系統(tǒng)穩(wěn)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(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室中承擔(dān)試驗任務(wù)，完全能夠滿足試驗的要求，其結(jié)果準確可靠。玻璃升降器總成耐久測試系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　玻璃升降器總成耐久測試系統(tǒng)

2　設(shè)計背景

在進行玻璃升降器總成耐久試驗測試系統(tǒng)前，必須熟悉測試的需求。系統(tǒng)設(shè)計時，嚴格遵照了汽車行業(yè)標準QC/T636—2000《汽車電動玻璃升降器》［1］，并且結(jié)合企業(yè)和車型的實際需求，參照了大量技術(shù)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(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)目前很多玻璃升降器測試系統(tǒng)都不能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合總線的測試，所以需要在原本的普通防夾系統(tǒng)上加入CAN/LIN總線功能，真正實現(xiàn)子系統(tǒng)總成的測試。系統(tǒng)構(gòu)成拓撲圖如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)拓撲

3　主要設(shè)備選型

玻璃升降器總成耐久試驗測試系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)主要部件選型均是簡單經(jīng)濟的CAN總線設(shè)備。主要的儀器設(shè)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(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，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(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，可以直接讀回測試數(shù)據(jù)。本模塊主要指標如下：8路模擬輸入；支持ISO11898協(xié)議；通道間500 V隔離；精度指標：±0.05%；測量范圍：±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　重點設(shè)計介紹

系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺采用NI LabVIEW。LabVIEW是一個具有革命性的圖形化開發(fā)環(huán)境，它內(nèi)置信號采集、測量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復(fù)雜性，提供強大功能的同時還保證了系統(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環(huán)境中，可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應(yīng)用方案。

測試系統(tǒng)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(shù)據(jù)和堵轉(zhuǎn)電流數(shù)據(jù)，并且根據(jù)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(shù)據(jù)均能夠自動保存在EXCEL文件中，方便查詢和報告整理。系統(tǒng)運行界面如圖5所示。

圖5　系統(tǒng)界面

測試系統(tǒng)整體架構(gòu)重點部分在于門控模塊的信號控制和總線數(shù)據(jù)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(xù)的時間長、次數(shù)多等特點，需要合理分配控制資源，實現(xiàn)對4個車門的并行控制。在進行數(shù)據(jù)采集時，因為所有數(shù)據(jù)均是來自于CAN總線，此時數(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)準確快速的解析。

在進行門控模塊的信號控制時，需要實現(xiàn)對4個車門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)在實現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)大大地節(jié)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(shù)據(jù)采集時，系統(tǒng)設(shè)計并無傳統(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)。使用此方法可以進一步整合系統(tǒng)資源，從而經(jīng)濟地解決測試的問題。在總線上采集到相應(yīng)的電壓信號后，由于此信號是以原始數(shù)據(jù)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(tǒng)設(shè)計首先保證了解析的準確性，通過對報文內(nèi)容的篩選和解碼，得到了準確的傳感器數(shù)據(jù)。其次，軟件設(shè)計保證了報文解析的時效性，通過優(yōu)化的算法，可以保證解析時的實時性并能顯示在系統(tǒng)頁面上。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

經(jīng)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(tǒng)完全滿足實際使用要求，并且充分克服了傳統(tǒng)玻璃升降器測試系統(tǒng)的不足，真正做到了玻璃升降器總成的耐久測試。本系統(tǒng)性能穩(wěn)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(yè)內(nèi)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(shù)據(jù)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(guān)工作。