CN102841271B - 一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台 - Google Patents
一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，该测试平台包括模拟负载箱、被测TCU、上位机和电池，所述的被测TCU与模拟负载箱连接，所述的模拟负载箱通过CAN总线与上位机通讯连接，所述的电池与模拟负载箱连接；模拟负载箱连接电池上电后，向被测TCU提供测试所需的输入信号和模拟负载，同时通过CAN总线与上位机通讯，上位机监控并记录被测TCU的测试数据。与现有技术相比，本发明具有可节省EMC测试成本、集成度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车自动变速箱电控单元硬件测试装置，尤其是涉及一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台。
背景技术
自动变速箱电控单元(Transmission Control Unit，TCU)是双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission，DCT)的核心部件之一，是其控制策略的载体。专利申请单位自主开发的双轴式5速干式电动DCT，其执行电机较多(包括两个离合器电机和三个换挡电机)且电机控制采用PWM控制，功率管的频繁切换会导致电流(电压)变化率较大，产生较大的电磁干扰，增加对车载其他电子器件的电磁骚扰，同时对其抗干扰能力也提出了更高的要求。因此，针对上述5速干式DCT开发的TCU必须充分考虑电磁兼容性(EMC)，并进行必要的EMC测试。
EMC测试是车用电子控制单元的硬件开发的必要环节，旨在验证其骚扰和抗干扰性能。在TCU硬件EMC性能室内测试时，为较真实地反映实际TCU的工作情况，必须开发其模拟负载箱。通过该模拟负载箱给TCU硬件提供输入传感模拟信号和输出驱动负载，再结合能与TCU实时通讯并能监控其工作状态的远程操纵上位PC机，构成TCU硬件电磁兼容性测试平台。
经过对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为CN 201508393U的专利公开了一种电动汽车主要零部件电磁兼容性的测试平台，该方案可在电动汽车研发阶段对未来产品的电磁辐射和抗扰性能进行测量。但该方案主要针对电动汽车的主要零部件电磁兼容性测试，且包括电动汽车实车模拟装置和待测部件安装平台。该测试平台体积大、功能复杂，并非针对传统汽车自动变速箱电控单元(TCU)电磁兼容性测试。特别是对于双离合器自动变速器的TCU电磁兼容性测试更是无法完成。而目前尚未有采用本发明技术方案开发出双离合器自动变速器TCU模拟负载箱。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可节省EMC测试成本、集成度高的双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，该测试平台包括模拟负载箱、被测TCU、上位机和电池，所述的被测TCU与模拟负载箱连接，所述的模拟负载箱通过CAN总线与上位机通讯连接，所述的电池与模拟负载箱连接；
模拟负载箱连接电池上电后，向被测TCU提供测试所需的输入信号和模拟负载，同时通过CAN总线与上位机通讯，上位机监控并记录被测TCU的测试数据。
所述的模拟负载箱包括箱体以及设在箱体内部的TCU上电管理电路、开关信号模拟电路、位移传感器信号模拟电路和离合器作动模拟电机，所述的TCU上电管理电路、开关信号模拟电路、位移传感器信号模拟电路及离合器作动模拟电机均与被测TCU连接，所述的TCU上电管理电路连接电池。
所述的TCU上电管理电路包括保险丝、电源上电显示单元、TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元，所述的保险丝一端通过船形开关连接电池，另一端分别连接电源上电显示单元、TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元，所述的TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元分别与被测TCU连接，防止因钥匙开关控制单元的误操作使被测TCU断电从而导致系统故障，同时保证在钥匙开关控制单元切断后，被测TCU能继续完成所有指令后再自动断电。
所述的TCU单独控制单元包括TCU自保继电器，所述的钥匙开关控制单元包括上电继电器和钥匙开关。
所述的开关信号模拟电路由档杆开关、钥匙开关和制动开关并联而成，所述的档杆开关、钥匙开关和制动开关分别与被测TCU连接，向被测TCU提供档杆信号、钥匙开关信号和刹车信号。
所述的位移传感器信号模拟电路包括依次并联的1/3档位移传感器、2/4档位移传感器、5档位移传感器、R档位移传感器、1号离合器位移传感器、2号离合器位移传感器、加速踏板位移传感器和节气门开度位移传感器。
所述的位移传感器信号模拟电路还并联有两个电机位移传感器，所述的位移传感器信号模拟电路中设有切换开关。
所述的离合器作动模拟电机为带有位移传感器的直流电机，用于模拟实际双离合器作动电机及离合器位置，所述的位移传感器与离合器作动模拟电机的输出轴连接，所述的位移传感器为旋转式电位器，所述的离合器作动模拟电机上安装有两个限位开关，防止电机失控。
所述的箱体上设有分布多个接口和LED指示灯的负载箱前面板和负载箱后面板。
所述的负载箱后面板上设有CAN通讯接口，所述的模拟负载箱通过CAN通讯接口和CAN总线与上位机通讯连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)针对干式双合器自动变速器TCU硬件的EMC性能测试，使用该模拟测试系统可使TCU的EMC室内硬件测试简易而可行，可节省EMC测试成本；
2)整个模拟负载箱集成度高、重量和体积较小，同时便于携带、使用简单方便且成本低廉。
附图说明
图1为本发明实施的电磁兼容性测试平台的结构示意图；
图2为本发明实施的模拟负载箱的结构示意图；
图3为本发明实施的TCU上电管理电路原理图；
图4为本发明实施的开关信号模拟电路原理图；
图5为本发明实施的位移传感器信号模拟电路原理图；
图6为本发明实施的离合器作动模拟电机电气原理图；
图7为本发明实施的负载箱前面板布局图；
图8为本发明实施的负载箱后面板布局图；
图9为本发明实施的上位机监控界面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-2所示，一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，该测试平台包括模拟负载箱1、被测TCU2、上位机3和电池4，所述的被测TCU2通过集成线束与模拟负载箱1连接，所述的模拟负载箱1通过CAN总线与上位机通3讯连接，所述的电池4与模拟负载箱1连接。
模拟负载箱1包括箱体以及设在箱体内部的TCU上电管理电路11、开关信号模拟电路12、位移传感器信号模拟电路13和离合器作动模拟电机14，TCU上电管理电路11、开关信号模拟电路12、位移传感器信号模拟电路13及离合器作动模拟电机14均与被测TCU2连接，TCU上电管理电路11连接电池4。通过蓄电池上电后，在进行EMC测试时，模拟负载箱1为待测TCU2提供测试所必需的输入信号(包括模拟量信号、开关量信号、车速脉冲信号及差分式正弦发动机转速信号)及TCU硬件驱动电路所需要的负载，并检测负载及TCU驱动信号状态。此外，模拟负载箱1可通过CAN光纤盒和CAN总线与上位机3通讯，基于CCP协议，使用CANape工具，可在上位机软件中监测并记录相关信号及数据，分析TCU的工作情况及其电磁兼容性并从界面中及时发现故障。
本发明实施的TCU上电管理电路11如图3所示，包括保险丝、电源上电显示电路、TCU单独控制电路和钥匙开关控制电路，12V电源首先通过船型开关SW1接入负载系统中，并串入30A保险丝F1，保护整体供电系统，在电源总开关闭合的情况下可以通过LED显示电池是否上电，而TCU上电通过两路继电器K1、K2并联供电，一路为钥匙开关控制电路，另一路为TCU单独控制电路。在钥匙上电后，TCU立刻上电，并点亮LED显示出当前TCU上电状态，另一路由TCU输出信号控制，防止因误操作钥匙开关使TCU断电从而导致系统故障，同时保证在钥匙关断后，TCU能继续完成相应指令后并自检，在无任何错误后复位，再自动断电。
表1
本发明实施的开关信号模拟电路12如图4所示，挡杆开关信号包括P(泊车档)、R(倒车挡)、N(空挡)信号，信号类型为12V数字信号，在档为0电平，由单独的开关控制。还包括，M+和M-信号，均为12V数字信号，通过二者的组合定义D档、M档和手动增减档，其组合方式为，信号M+为1且M-为1时为D挡(前进挡)；信号M+为0且M-为0时为M挡(手动前进挡)；信号M+为0且M-为1时为M增挡(手动增挡)；信号M+为1且M-为0时为M减挡(手动减挡)；在电路上由D-M转化开关，M+开关及M-开关三个开关实现，具体说明如表1所示。为了更真实模拟操作杆在机械上的互锁，采用四位6键的琴键开关，分别对应P挡开关、R挡开关，N挡开关和D-M转换开关。操作时，每次只可能一个开关闭合，其它三个开关必定打开。M+和M-信号是触发型脉冲开关信号，考虑实际手动挡杆的操作方式，采用自复式单刀双掷钮子开关模拟。除上述挡杆开关外，开关信号模拟电路还包括钥匙开关S9及制动开关S8，挡杆信号为低有效，其它为高有效。
本发明实施的位移传感器信号模拟电路13如图5所示，位移传感器模拟信号包括离合器、档位、加速踏板、节气门开度的行程位置，主要包括1号离合器行程信号、2号离合器行程信号、1/3档位行程信号、2/4档位行程信号、5档位行程信号、R档位行程信号、加速踏板信号、节气门开度信号。上述信号由依次并联的1号离合器位移传感器U4、2号离合器位移传感器U5、1/3档位移传感器U1、2/4档位移传感器U2、5档位移传感器U3、R档位移传感器U6、加速踏板位移传感器U8和节气门开度位移传感器U7产生，以上位移传感器均由电位器来模拟实现，共有8路模拟信号，均为0～5V模拟信号。由于模拟负载箱内部安装了两个带有真实位移传感器U9、U10的电机，因此位移传感器信号模拟电路上设有一切换开关S10、S11，可选择采集实际传感器还是模拟传感器。其中位移传感器的5V电源由被测TCU供电，且实际信号范围为0～5V信号。
本发明实施的离合器作动模拟电机14如图6所示，为了模拟TCU的真实负载，并且能实现电机控制，在TCU模拟负载箱内部安装了两个带位移传感器的直流电机M1、M2。其中位移传感器采用旋转式电位器，电位器的量程为270度电位移角，为了防止电机失控，安装时在以位移传感器中心位置的左右110度的位置处安装两个限位开关，以1号离合器电机为例，输出电压S13为正，S14为负，电机正转，当电机超过极限行程(110度)时，就会碰到限位开关，限位开关动作将S14-2端与二极管D13的阳极相连，从而二极管反向截止，电机停转。如果要使电机回位必须加方向电压，即S14为正，S13为负，此时二极管D13正向导通，电机反转。使用实际电机可以有效模拟TCU的真实负载。
本发明实施的模拟负载箱1负载箱前面板布局图如图7所示，前面板主要包括钥匙启动开关ST，P挡、R挡、N挡、以及D-M挡琴键开关，钥匙开关ON、制动开关、手动挡M+开关、手动挡M-开关、离合器1、2行程切换开关及两预留开关。还包括1号离合器行程信号、2号离合器行程信号、1/3档位行程信号、2/4档位行程信号、5档位行程信号、R档位行程信号、加速踏板信号、节气门开度信号调节旋钮及两预留调节旋钮。12个LED灯分别显示12V电源上电、钥匙上电、TCU上电、制动、P挡在挡、R挡在挡、N挡在挡、D-M挡转换、M+、M-的状态。此外还有发动机转速输入、车速信号、信号接地及预留的转速信号输出端口。
本发明实施的模拟负载箱1负载箱后面板布局如图8所示，后面板主要包括+12V电源输入及+12V电源接地，电源开关、离合器1电机切换开关、离合器2电机切换开关，还包括CAN通讯接口、SPI通讯接口、25接口连接器1及25接口连接器2，25接口连接器1及25接口连接器2通过接口与两集成线束相连。此外还包括12个信号输出端口，为离合器电机1输出端A、B、离合器电机2输出端A、B、13挡电机输出端A、B、24挡电机输出端A、B、5挡电机输出端A、B、R挡电机输出端A、B。其中挡位电机信号输出端A与离合器电机输出端A相对应，为外部输出，挡位电机信号输出端B与离合器电机输出端B相对应，为负载型内置电机的内部负载输出。
本发明实施的基于CANape的上位机软件监控界面如图9所示，基于CCP协议，通过CAN总线与被测TCU通讯，进行被测TCU参数的测量和标定。基于CANape工具建立上位机界面，其中第一栏为8个数字量的测量；第二栏为8个位置行程信号和电机电流信号采集；第三栏为输入信号的故障诊断结果，若为0则无故障，为1则有故障；第四栏为电机的控制信号的测量；第五栏为标定变量，包括电机的运行模式及PID控制参数等。通过上述界面，可实现对待测TCU的监测和标定，记录和保存TCU在测试中的各个信号，分析其工作状况与电磁兼容性并从界面中及时发现故障。
Claims (8)
1.一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，该测试平台包括模拟负载箱、被测TCU、上位机和电池，所述的被测TCU与模拟负载箱连接，所述的模拟负载箱通过CAN总线与上位机通讯连接，所述的电池与模拟负载箱连接；
模拟负载箱连接电池上电后，向被测TCU提供测试所需的输入信号和模拟负载，同时通过CAN总线与上位机通讯，上位机监控并记录被测TCU的测试数据；
所述的模拟负载箱包括箱体以及设在箱体内部的TCU上电管理电路、开关信号模拟电路、位移传感器信号模拟电路和离合器作动模拟电机，所述的TCU上电管理电路、开关信号模拟电路、位移传感器信号模拟电路及离合器作动模拟电机均与被测TCU连接，所述的TCU上电管理电路连接电池；
所述的TCU上电管理电路包括保险丝、电源上电显示单元、TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元，所述的保险丝一端通过船形开关连接电池，另一端分别连接电源上电显示单元、TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元，所述的TCU单独控制单元和钥匙开关控制单元分别与被测TCU连接，防止因钥匙开关控制单元的误操作使被测TCU断电从而导致系统故障，同时保证在钥匙开关控制单元切断后，被测TCU能继续完成所有指令后再自动断电。
2.根据权利要求1所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的TCU单独控制单元包括TCU自保继电器，所述的钥匙开关控制单元包括上电继电器和钥匙开关。
3.根据权利要求1所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的开关信号模拟电路由档杆开关、钥匙开关和制动开关并联而成，所述的档杆开关、钥匙开关和制动开关分别与被测TCU连接，向被测TCU提供档杆信号、钥匙开关信号和刹车信号。
4.根据权利要求1所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的位移传感器信号模拟电路包括依次并联的1/3档位移传感器、2/4档位移传感器、5档位移传感器、R档位移传感器、1号离合器位移传感器、2号离合器位移传感器、加速踏板位移传感器和节气门开度位移传感器。
5.根据权利要求4所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的位移传感器信号模拟电路还并联有两个电机位移传感器，所述的位移传感器信号模拟电路中设有切换开关。
6.根据权利要求1所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的离合器作动模拟电机为带有位移传感器的直流电机，用于模拟实际双离合器作动电机及离合器位置，所述的位移传感器与离合器作动模拟电机的输出轴连接，所述的位移传感器为旋转式电位器，所述的离合器作动模拟电机上安装有两个限位开关，防止电机失控。
7.根据权利要求1所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的箱体上设有分布多个接口和LED指示灯的负载箱前面板和负载箱后面板。
8.根据权利要求7所述的一种双离合器自动变速器电控单元电磁兼容性测试平台，其特征在于，所述的负载箱后面板上设有CAN通讯接口，所述的模拟负载箱通过CAN通讯接口和CAN总线与上位机通讯连接。
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