汽车EPS控制器测试系统研究和设计

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汽车电动助力转向系统(Electronic Power Steering System,简称EPS)因其优异的性能逐步在量产汽车上取代其它类型的助力转向系统,对国产EPS的研制、生产提出了日益迫切的需求。近年来,国内建立了多个汽车零部件生产基地,开始生产EPS。其中,作为EPS核心单元的控制器,是整个系统的大脑,很大程度上决定着EPS的质量。对于汽车零部件厂商而言,为保证提供给不同汽车厂商的众多型号的EPS控制器的质量,必须在出厂前对其严格测试。由于EPS控制器测试项数量多,采用传统方法研制的测试仪器无法满足测试多型号或测试项多变的EPS控制器出厂测试的需求。因此,开发一套通用性强、测试高效的EPS控制器出厂测试设备,成为EPS控制器生产厂商的迫切需要。本课题着重解决了EPS控制器测试中测试系统的通用性和高效性问题。测试系统的通用性设计,主要从硬件和软件两个方面实现:在硬件方面,采用插槽式机箱实现硬件板卡集成,方便板卡的更换、升级和维护;设计了模块化、插槽接口方式的模拟负载,与传统模拟负载形式相比,提高了模拟负载结构的灵活性和可拓展性;采用高密度、高可靠性矩阵板卡实现板卡接线端、被测端和负载端口的灵活连接;设计了标准化夹具接口,采用可重组探针结构实现不同型号EPS控制器管脚的连接。在软件方面,采用NI Test Stand软件管理生成不同型号EPS控制器的测试文件,实现测试程序的通用性设计。为实现系统测试的高效性,硬件方面选择PXI总线和双核PXI-8108计算机作为硬件平台,提高了数据处理速度。在软件方面,采用Lab VIEW编写多线程主程序,实现了多任务实时处理;采用NI Test Stand直接调用EPS控制器参数测试程序,相比单纯采用Lab VIEW开发的测试程序,提高了程序执行的效率。课题中,还针对EPS控制器电源线电流测试过程中产品不能出现断电的要求,设计了继电器组合逻辑接口切换电路,解决了电源不断电的问题。同时实现了单万用表自动测试电压和电流信号,相比已知方法,切换过程更灵活、可控性更强;设计了隔离保护电路,提升了测试系统的安全性;根据实际需要,在软件程序中设计了故障诊断模块,可实现对测试系统的自诊断,进一步提高了测试系统的可靠性。此外,论文研究了对测试系统的整体可用性进行评估的方法,并利用测试系统的开发平台Lab VIEW设计了数据统计与分析程序,能够根据测试的数据对测试系统自身可靠性进行评估。最后,通过对产品的主要参数项(电压、电流和PWM波形等)、漏检率、误检率以及测试周期进行测试,并利用所设计的可用性分析程序进行验证。结果表明所设计的测试系统达到了设计要求,能够满足目前多种型号EPS控制器测试的需求。
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