電動(dòng)車控制器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（一）

摘要：控制器是電動(dòng)車的核心部件，其質(zhì)量的好壞直接影響電動(dòng)車的整體性能，針對(duì)其特點(diǎn)給出一種適用于電動(dòng)車控制器在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法.該測(cè)試系統(tǒng)是由一個(gè)智能測(cè)試設(shè)備和一套運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的控制分析軟件組成.給出了智能測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成與電路實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出被測(cè)控制器提供各類測(cè)試條件的控制電路以及從被測(cè)控制器讀取結(jié)果的各類測(cè)量電路.同時(shí)也詳細(xì)介紹了控制分析軟件的開發(fā).

　　0 引言

目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車技術(shù)高速發(fā)展，歐美許多國(guó)家已經(jīng)將向年長(zhǎng)者及殘障人士提供電動(dòng)車作為社會(huì)保障體系的一部分，其中控制器是電動(dòng)車的核心零部件，決定了電動(dòng)車的穩(wěn)定性與可靠性.如何保障電控零件的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性，是本文研究的重點(diǎn).

　　對(duì)于控制器的傳統(tǒng)測(cè)試，大多只測(cè)試電路板的電氣特性，普遍存在著測(cè)試點(diǎn)測(cè)試工序繁瑣，部分特性很難檢測(cè)；數(shù)據(jù)量大，處理困難；人工檢測(cè)效率低，人為因素加大；產(chǎn)品追溯困難等問題.針對(duì)上述不足，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了能對(duì)電動(dòng)車控制器各功能在線自動(dòng)檢測(cè)的智能測(cè)試系統(tǒng).該系統(tǒng)能通過控制分析軟件的調(diào)度，結(jié)合模擬負(fù)載裝置，自動(dòng)進(jìn)行功能測(cè)試，可以基本消除人為不確定因素.人機(jī)界面友好，顯示的測(cè)試參數(shù)豐富，可自動(dòng)出具測(cè)試報(bào)告，并將測(cè)試結(jié)果存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，留作歷史數(shù)據(jù)記錄以待查詢.

　　1 電動(dòng)車控制器測(cè)試系統(tǒng)的組成及工作原理

本文所針對(duì)的電動(dòng)車控制器包括串口通信模塊，前后燈及喇叭的控制與故障檢測(cè)，速度控制與檢測(cè)模塊，電源控制模塊，電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)等.由于電子元器件本身存在質(zhì)量缺陷及生產(chǎn)中出現(xiàn)各種工藝問題，將會(huì)導(dǎo)致控制器硬件在某方面工作不正常，因此測(cè)試系統(tǒng)必須能夠檢測(cè)出硬件的所有問題，并快速定位.控制器輸入信號(hào)有開關(guān)量.模擬量.脈沖量等，輸出信號(hào)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的模擬量，并有雙向通信的串口信號(hào).

　　該智能測(cè)試設(shè)備由系統(tǒng)電源模塊，主控制器PIC18F65J10,通信模塊，車燈與喇叭的負(fù)載模擬與檢測(cè)模塊，電機(jī)信號(hào)模擬與反饋檢測(cè)模塊，行駛信號(hào)與速度傳感器模擬模塊組成.測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

　　測(cè)試系統(tǒng)工作原理：測(cè)試人員在PC 機(jī)界面選擇要測(cè)試的條目，PC 機(jī)通過串口1將此命令發(fā)送給測(cè)試設(shè)備；測(cè)試設(shè)備解析控制分析軟件的條目命令，模擬出該模塊的信號(hào)并輸入至控制器，同時(shí)，測(cè)試設(shè)備通過串口2和控制器進(jìn)行通信，命令控制器啟動(dòng)該模塊的功能.由測(cè)試設(shè)備采集數(shù)據(jù)將結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送至PC 機(jī)；PC 的控制分析軟件通過對(duì)比信號(hào)的檢測(cè)值與預(yù)設(shè)值是否一致來判定控制器是否工作正常，并將該產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以待查詢.

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)

不同芯片對(duì)供電電壓的要求也不同，本測(cè)試系統(tǒng)中，單片機(jī)所需的電壓為3. 3 V,而行駛控制與速度傳感器模擬電路，所需要的電壓為5 V,因此，電源模塊的設(shè)計(jì)要滿足需求，設(shè)計(jì)時(shí)就需要兼顧兩者，外部只需提供24 V 電瓶電壓即可.電源電路設(shè)計(jì)如圖2所示.

　　本系統(tǒng)選用LM2576和LM1117兩個(gè)穩(wěn)壓器.分別提供5 V,3.3 V穩(wěn)定的電壓，為了防止短路加了保險(xiǎn)絲F1.

　　2.2 主處理器的設(shè)計(jì)

微處理器選用Microchip 公司最新加密型CPU-PIC18F65J10單片機(jī).該單片機(jī)將大量的外圍模塊整合到單片機(jī)內(nèi)，包括看門狗.兩個(gè)串行通信口（UART 0,1）.一個(gè)SPI 口.一個(gè)10 位A/D 轉(zhuǎn)換器.基本定時(shí)器（BasicTimer）等，處理速度快，足夠滿足系統(tǒng)要求，且該單片機(jī)具有簡(jiǎn)單實(shí)用.成本低.抗干擾能力強(qiáng).功耗低等特點(diǎn).

　　PIC18F65J10單片機(jī)電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示.

　　2.3 模擬燈及喇叭驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載設(shè)計(jì)

控制器對(duì)各種燈（大燈.轉(zhuǎn)向燈.剎車燈）的驅(qū)動(dòng)是在燈的兩端加載24 V 電壓，通過的電流是恒定的.因此模擬驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載，就是在驅(qū)動(dòng)電路的兩端加上一個(gè)電阻模擬燈，使其通過的電流和燈相等.以左大燈為例，其他燈和喇叭控制電路原理相似，不再贅述.負(fù)載電路檢測(cè)圖如圖4所示.

　　制的一路開關(guān)選通時(shí)模擬燈的正常負(fù)載.當(dāng)RD7控制的一路開關(guān)選通時(shí)模擬燈的短路負(fù)載.當(dāng)兩路開關(guān)都截止時(shí)，模擬燈的斷路狀態(tài).電動(dòng)車控制器會(huì)按照測(cè)試設(shè)備的命令對(duì)燈的各種狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè).并將檢測(cè)結(jié)果傳給測(cè)試設(shè)備.

　　2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的模擬設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是電動(dòng)車控制器的核心，包括速度控制輸出信號(hào)，報(bào)警輸入信號(hào)，緊急剎車輸出信號(hào)，檔位控制輸出信號(hào)，電量狀態(tài)輸入信號(hào)等，見表1.

　　輸入信號(hào)電路設(shè)計(jì)如圖5所示，通過控制引腳控制開關(guān)Q202 的通斷，因?yàn)殡娖侩娫词?4 V,而輸入信號(hào)的高電平是12 V,因此需要分壓.

　　輸出信號(hào)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)測(cè)試設(shè)備的指令輸出不同的電壓信號(hào)，測(cè)試設(shè)備需要對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè).檢測(cè)電路如圖6所示，穩(wěn)壓二極管防止波峰電壓過高，電容用來濾波.