[发明专利]发动机控制模块环境耐久性测试通用平台及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机控制模块(POWER CONTROL MODULE，PCM)，尤其涉及发动机控制模块的环境耐久性测试技术以及装置。

背景技术

汽车发动机控制模块(PCM)是汽车电子领域中的核心部件，它接收发动机的节气门开度、曲轴位置、车速等传感器提供的信号，经程序计算后，精确控制燃油供给量、点火提前角和怠速空气流量，极大地提高了汽车的动力性和燃油经济性，同时又有效地降低了尾气的排放量。PCM一般安装在发动机仓内，工作环境极其恶劣，其可靠性至关重要。所有新设计的PCM必须经过环境耐久性测试才能通过设计验证，每个生产批次的PCM模块只有通过环境耐久性抽检才能出厂。上世纪80年代，几家国际上知名的PCM模块制造公司如博世(BOSCH)、西门子(SIEMENS)、德尔福(DELPHI)、伟世通(VISTEON)，针对自己的产品相继进行了PCM耐久性测试技术的研究，并研制出了相应设备，其中具有代表性的是伟世通研制的测试系统，但是目前这类设备仍然沿用的是20多年前的设计体系，已经不能适应日新月异的汽车电喷发动机技术的发展，虽然在使用过程中，根据汽车电子技术的发展对这些设备进行了一些升级改造，如增加CAN总线通信功能等，但是整体技术平台仍然落后，存在一些不可克服的缺陷，如不能兼容不同厂商的PCM模块，不能设置自动循环策略，不能现场配置模拟信号类型和参数等，急需利用虚拟仪器技术和嵌入式计算机技术构建新的平台。

发明内容

本发明提出一种汽车发动机控制模块(PCM)环境耐久性测试通用平台及测试方法，所涉及的PCM环境耐久性测试通用平台是以电喷发动机的控制技术、嵌入式计算机技术、虚拟仪器技术、模拟测试技术和可靠性评估理论为基础，采用模块式结构和多层现场总线网络通信协议，根据PCM耐久性测试方法和规范，研制出的具有高度开放性、智能性和实用性的系统。

本发明是由以下方案来实现的：

PCM耐久性测试通用平台主要包括硬件系统和软件系统两部分组成。

硬件系统如图1所示，它主要由7部分组成：工业控制计算机(工控机)1、信号发生子系统2、模拟负载子系统3、负载监测子系统4、程控大功率电源5、环境实验箱6、现场总线通信子系统7。

工业控制计算机1是整个测试系统的核心，是实现人机交流的有效平台，同时它也是耐久性测试软件的载体。将A/D卡、D/A卡、CAN/GPIB/485等通讯协议转换卡安插到工控机1上，加上Visual C++、LabVIEW等开发的应用软件构成虚拟仪器平台，实现了用计算机的全数字化的采集测试分析，具有软硬件资源丰富、成本低，系统开放程度高、兼容性好等优点。

信号发生子系统2是一个以单片机和可编程逻辑器件(CPLD)为硬件框架的多功能开放式的嵌入式计算机系统，它可通过现场总线进行系统扩展，只需要分配给各个信号发生模块不同的标识(ID)，就能组成多模块的信号发生子系统网络。信号发生子系统2能够接收工业控制计算机1发送的配置命令，产生出满足PCM测试所需要求的各种信号，信号的种类(如正弦、方波、锯齿或直流)、频率、幅值都可以由程序控制。信号发生子系统2还可以产生任意波形的传感器信号，如缺齿的曲轴位置信号(CPS)，包括36-1，60-2，36-2等类型。

与信号发生子系统2类似，模拟负载子系统3也是一个能模拟各种PCM模块的输出负载的开放式系统，其模拟负载主要由电感、电阻、继电器矩阵组成，它由多种安装在负载箱里的负载板组成，可以根据测试需要进行替换和扩充，组成多模块的输出负载子系统网络。模拟负载子系统通过现场总线接收工控机1发送的配置命令，配置继电器矩阵切换PCM所需要连接的不同负载，完成耐久性测试任务。

负载监测子系统4也是一个以单片机和可编程逻辑器件(CPLD)为硬件框架的开放式的嵌入式计算机系统。它可通过现场总线进行系统扩展，只需要分配给各个负载监测模块不同的标识(ID)，就能组成多模块的负载监测子系统网络。它同负载板一起安装在负载箱里，并通过背板总线与负载板连接。负载监测子系统4负责现场对PCM模块的喷油信号、点火信号以及其它负载进行监测，并通过现场总线将结果显示到工控机的显示屏上。一个负载监测模块可以同时监测64路以至更多的负载信号。

为了满足PCM不同供电电压下的测试需要，系统采用了大功率高精度的程控电源5，如Agilent公司的6691A型。程控电源通过GPIB接口连接至工控机，由工控机动态控制其输出电压和电流，满足PCM环境耐久性测试规范的要求。