使用集成系统简化电子驻车制动控制系统的测试

电子驻车制动 （EPB） 控制系统正在取代传统的脚踏板或手柄，仅使用一个控制开关和连接到控制器的电缆。只需按一下按钮，驾驶员就可以将车辆停在斜坡上。

专为测试汽车电子控制单元 （ECU） 设计的现成测试系统现已上市，可轻松配置用于 EPB 控制系统的功能测试。

EPB 功能依赖于四个元素：控制开关、轮速传感器、力传感器和电动机。它们一起监控各种输入信号并确定何时应用或释放制动器。

典型 EPB 系统的功能测试需要结合控制、仿真、仿真和测量：所有测试节点的输入/输出 （I/O）；模拟来自力传感器的模拟信号；模拟来自轮速传感器的频率信号；负载切换到电动机；和控制开关活动的模拟。

模拟 EPB 操作

图 1 是一个简化框图，说明了典型 EPB 系统的操作。图 2 显示了测试 EPB 控制模块所需的仿真功能。

【图1 | EPB 系统使用闭环反馈来确定正确的操作。］

【图2 | 功能测试需要模拟 EPB 在运行中将经历的预期信号和负载。］

ECU 的测试需要特定的功能，例如高功率负载仿真和生成多种信号类型以准确仿真传感器信号。仔细研究每个基本功能将有助于定义一组典型的测试要求。

与 ECU 通信

通常需要某种形式的 I/O 检查来验证 ECU 操作。这依赖于测试系统使用合适的串行接口进行通信的能力，其中最常见的是 ISO 11898 控制器局域网总线协议（即 CAN 总线）。系统还必须能够在“应用”和“测试”模式之间切换 ECU。

通过检查组装连接器引脚上的开路和短路，可以轻松完成简单的 I/O 检查；输入测试可以通过读取相应的 ECU 状态来响应特定的模拟或数字输入来完成；验证正确的输出行为需要使用特定触发状态测量输出信号。

模拟模拟信号

典型的 EPB 系统使用霍尔效应力传感器来测量夹紧力。执行器使用闭环控制，依靠传感器的反馈来确定需要多少力才能将车辆固定到位。这是通过控制通过电动机施加到制动片上的扭矩量来实现的。

根据传感器类型，典型电压范围为 0 V 至 5 V。功能测试和产品表征要求能够产生一系列离散电压或电压电平扫描，以驱动 EPB 在其测试模式下通过全部可能的状态。仿真静态信号被施加到力传感器输入引脚。

产生频率信号

轮速传感器提供与车辆车轮转速成正比的输出。产生的信号是电流脉冲波，其幅度通常为 7 mA 至 14 mA，频率范围为 10 Hz 至几 kHz。

在测试中，频率发生器用于模拟传感器信号进入 EPB 接收器。与上述模拟测试类似，功能测试需要对 EPB 的输入应用一组离散频率或频率扫描。

管理和模拟负载

在 EPB 系统中，制动器的启用和停用需要与电动机一起工作的执行器。当电机通电时，它会旋转并驱动齿轮，这些齿轮向后制动器施加力并固定车辆。为了释放制动器，电机反转并移除力。

为了以足够的扭矩驱动电动机，EPB 必须提供相对较高的功率水平。因此，功能测试系统必须包括一个信号切换系统，该系统能够处理高电流水平（10 A 至 20 A），同时还提供模拟负载的灵活连接和断开。

概述解决方案

过去，汽车制造商经常不得不创建自己的机架堆叠式测试系统。此外，他们有时会花费时间和费用来开发定制电子电路和系统控制软件。

今天，现成的替代方案使用基于 PXI 的硬件和商业测试执行软件作为 EPB 特定解决方案的基础。Keysight Technologies， Inc. 的一种此类解决方案使用嵌入式 PC 控制器和七个硬件元件来提供所需的功能：

数字万用表 （DMM）

动态数模转换器 （DAC）

数字输入/输出 （DIO）

针矩阵卡

负载切换卡

CAN总线通讯卡

可编程电源

它们可装入一体式测试仪，可编程电源安装在一对卡笼上方。使用模块化外形尺寸使测试工程师能够灵活地混合和匹配满足各种要求所需的测试和测量硬件。此外，系统的紧凑尺寸简化了集成并减少了机架空间。

该系统包括专门为开发和执行电子功能测试而设计的测试执行软件。它包括完全可定制的用户界面、用于多仪器集成的开放式架构、灵活的测试排序和易于使用的调试工具。它的可重用库包含仪器处理程序、测试操作和测试序列等功能。开关管理器、基于状态的开关、测试分析器和吞吐量倍增器等功能可提高生产力并加快测试速度。

满足 EPB 测试要求

对于 I/O 测试期间的电压和电阻测量，系统可以配置两个 6½ 位数字万用表之一，分别提供每秒 4，500 或 15，000 个读数。直流电压的基本精度高达 90 ppm。为了简化测量设置，测试执行程序包括用于测量直流电压和两线或四线电阻的高级操作。

EPB 通过多种仪器和测量通道混合使用的引脚矩阵卡连接到 DMM 和信号源。开关速度快至 300 µs，长效开关的额定操作次数可达 1 亿次。测试执行程序提供了一个开关路径编辑工具，可以简化矩阵编程。

为了创建力传感器测试期间所需的模拟信号，系统可以配置一个 PXI 动态 DAC。测试执行程序包含多种命令，可简化 DAC 输出的配置和触发。

动态 DAC 还用于生成测试轮速传感器所需的频率信号。DAC 具有 500 kSa/s 的更新速率，可以产生对称和不对称的电流脉冲信号。与需要两个独立源的模块相比，使用一个模块同时支持电压和频率测试可降低系统成本。

为了自动进行负载切换和电机测试，系统可以配置单负载、双负载或四负载卡。对于负载切换，系统可根据所选负载卡处理 2 A 至 40 A 的电流，从而实现电流感应、反激保护、上拉/下拉负载、桥接负载和多路复用负载。

适用于下一代汽车的灵活现成功能测试

在当今竞争日益激烈的汽车行业中，每一项优势都很重要。EPB 功能测试系统的准时和按预算部署得益于功能强大、灵活且可定制的现成系统。使用包含测量、开关和负载的单一、基于 PXI 的集成系统为制造商提供了一种经济高效的 EPB 测试解决方案。通过节省机架和地面空间，这种紧凑的配置还有助于降低功能测试的总体成本。

审核编辑：郭婷