通用测试仪器在汽车测试中的应用

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1引言

汽车诞生一百多年来，从机械原理到制造工艺，技术越来越复杂，对测试仪器的要求也越来越高。

特定的汽车测试，一般会由专用的测试设备来完成，其优点是针对性强，用户按照固定的流程即可完成测试，从而获得标准的测试报告。但同时，专用仪器的灵活性不足，如果用户想对测试方法进行更改或者增加测试项目就很困难。而通用测试仪器可以弥补这样的不足。

        通用测试仪器的基础测量功能非常丰富，并且提供了用户自定义的功能，可以灵活地扩充测量功能。横河的通测产品就属于这种类型，包括WT系列功率分析仪，DL系列示波器和示波记录仪，Netsol记录仪等产品。

目前，以EV、HEV为代表的新能源汽车发展迅速，由于其特殊的构造，测试方法与传统汽车有所不同。本文将先先容传统汽车的一些常规测试，然后再就新能源汽车的特殊测试进行先容。本文总结的通用测试仪器在汽车测试中所用的测试方法对于其他类似测试也会有一定的借鉴作用。

2常规测试

122.1乘用车电平衡测试

测试设备：DL850  WT330  MW100

汽车电器系统的电量平衡，是指汽车交流发电机、启动马达、蓄电池和其它各种用电设备之间电能产生与消耗的相互制约关系。

简单来说，就是汽车发电机产生的电量要能够满足全车所有用电设备的消耗，蓄电池的瞬间供电要能满足启动马达的启动需要，有多余电量会向蓄电池充电，电量不足时可以由蓄电池作为补充，整车电量达到一种平衡，保证车辆正常运行。

现代汽车上的用电设备众多，包括ECU控制系统、照明系统、空调、车窗、雨刷、音响等。完成电平衡测试，需要对所有用电设备在不同工况（包括不同季节、不同天气、白天黑夜等）下的电量消耗进行测量统计，根据统计结果就可以判断车上的供电设备和用电设备是否需要改型，或者重新设计。

在电平衡测试中，横河的DL850用于记录变化频率较快的电流信号，MW100用于记录缓变的电流信号以及温度变化，WT330用于记录蓄电池的充放电电量变化。

2.2制动系统检测试验

测试设备：DL850

新车型投放市场前，都要经过检测部门的认证，然后才能正式上市。检测项目繁多，如碰撞试验、道路试验、排放测试等，很多试验也要用到通用测试仪器。比如道路试验和排放测试。

道路试验也有很多检测项目，下面就道路试验中的制动系统检测进行简单的说明。

制动系统检测是对行车制动、应急制动和驻车制动装置性能指标的检测，需要记录的项目包括：轮速、车速、行驶距离、气动压力、相关温度、踏板力、踏板行程、方向盘角度、角速度及扭矩等信号。这些项目都有相应的传感器进行测量，转换成模拟量或者脉冲量。理论上这些信号都可以用示波记录仪DL850来进行记录。

DL850进行制动系统检测的优势是以较高的采样率来同步记录所有这些参数，不足是不能直接对数据进行自动分析，需要使用XviewerApp手动分析或者借助专业App工具。

2.3总线测试

测试设备：DLM2000  DL850V

在汽车的ECU控制系统中，CAN总线和LIN总线被广泛应用。而在相关系统的研发过程中，CAN/LIN总线的测试又是必不可少的一环。

目前很多数字示波器都具有串行总线的触发和分析功能，可以帮助进行CAN/LIN总线的测试分析。横河DLM2000混合示波器在这方面具有很多优势：

•硬件解码，实时分析  

•自动设置，操作方便

•支撑两组CAN/LIN总线同步分析

•可按照特定ID、Data或者错误帧进行触发和搜索

•支撑CANdb文件中的message导入

•支撑FlexRay总线

汽车上的大多数传感器信号都会通过CAN/LIN总线传输到ECU控制器，ECU对数据进行处理后，又会通过CAN/LIN总线对实行机构发出控制信号，使各部件按照要求正常工作。

如果某个部件工作异常，就需要判断是否是总线传输过程出了问题。DL850V的CAN总线监视模块就可以帮助工程师判断这一问题。

DL850V可以直接接入到汽车的CAN/LIN网络节点中，从CAN/LIN信号中提取转化为数字量的传感器信号，并还原为模拟波形在屏幕上显示出来。其特点在于：

•最多监测240个物理量，弥补模拟通道数的不足

•通过还原后的波形与传感器的实际波形对比，可以判断是否是总线传输出了问题

支撑CANdb文件中的message导入，操作方便

2.4排放测试

测试设备：MW100

在汽车排放测试中，需要记录多个温度参数，包括车内外的环境温度、冷却水温度、润滑油温度、机油温度、排气管温度等。可以使用MW100对车体不同部位的温度进行监测和记录。其优势在于：

•记录点数多，可扩充

•可靠性高，不受环境影响

•记录时间长，可通过上位机实时监测温度

2.5发动机测试

测试设备：DL850

使用示波记录仪DL850可以测量很多发动机参数，如缸内压力、曲轴转角、喷油时间、温度等，通过周期平均功能对上千个周期的发动机缸压信号进行平均，获得平均缸压曲线。

2.6空调系统测试

测试设备：MW100  DL850

在汽车空调系统的测试中，要同时记录多种不同的传感器信号，包括控制电压信号、电流信号、车内温度/湿度、水流量、空调吸排气压力及温度、中冷进排气、散热器进出口压力及温度、大气压力、日照强度等。这些信号大多数可以用MW100来记录，但是控制信号这类高速信号就需要用DL850来进行记录。

            

2.7汽车控制系统测试

测试设备：DLM4000

在汽车的ECU控制系统测试时，需要同时记录4路以上ECU控制信号的波形细节（波形宽度最小10ns）、多路转速、喷油脉冲、曲轴转角等传感器信号，有时会同时进行CAN总线的解码分析。

用户需要通过模拟通道观测ECU控制信号以及CAN总线信号的细节，需要5个以上的模拟通道以及较高的采样率，DLM4000的8路模拟通道以及可扩充的24位逻辑通道可以满足测试要求。

2.8车内环境测试

测试设备：DL850

汽车车内的环境测试也是厂商质保部门常做的测试，一般在汽车发动或者运行情况下对驾驶室内的温度和噪声等指标进行检测。

使用DL850检测可以车内温度、噪声等指标，并进行较长时间的记录。噪声的检测需要使用声音传感器，并通过电荷放大器将噪声信号传输至DL850。

3新能源汽车测试

近几年，包括混合动力汽车（HEV）、电动汽车（EV）在内的新能源汽车发展迅速，很多汽车厂商都大力开发新能源汽车。而由于新能源汽车自身的技术特点，使其相对于传统汽车的测试有很大的不同。最主要的就是需要对电池、变频器和电机进行评价。

33.1电机台架测试

测试设备：WT3000  DL850

由于电机代替发动机成为了EV和HEV的动力引擎，所以对电机系统的评价就尤为重要。一般都需要使用电机测试台架，而其中的核心测试设备就是WT3000高精度功率分析仪。

WT3000的主要任务是：

•测量变频器的输入侧直流电压、电流、功率，

•交流输出侧的三相电压、电流、功率

•评价变频器的效率

•记录电机的扭矩、转速信号，并计算电机的机械功率

•评价电机的机械效率

•通过通信端口或者D/A输出端口将测量结果传输至上位机监控系统

        

3.2电池充放电测试

测试设备：WT系列功率计

电池是电动汽车的核心部件之一，电池的充放电性能关系到整车的性能。使用WT系列功率分析仪可以判断电池的充放电状态，测量充放电电流的有效值，并通过对电流的积分，得到充电的电量和放电的电量，以及充放电时间。

4结束语

由于汽车系统的复杂性，它的测试也相当复杂，以上只列举了几个遇到过的通用测试仪器的测试应用。正是由于通用测试仪器的基础功能非常丰富，大家可以判断还有很多测试能够使用通用测试仪器。只要大家对仪器的功能非常了解，遇到相关测试时只要多加思考，仔细研究，一定能够发现更多的应用场合。

作 者 简 介

上海横河国际贸易有限企业 高级技术工程师 张国跃

2002年 毕业于北京工业大学自动化专业

2004年 获南丹麦大学计算机系统工程专业硕士学位

2005年至今 就职于上海横河国际贸易有限企业，负责示波器、功率分析仪、记录仪等通用测试产品的技术支撑和推广工作。