CN201104282Y - 一种电控单元检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电控单元检测装置，包括电源模块、显示模块、控制面板和检测主板，电源模块、显示模块、控制面板分别与检测主板连接；所述检测主板还包括主控芯片、通讯单元、输出单元和输入单元，主控芯片分别与通讯单元、输出单元和输入单元连接。本实用新型解决了ECU硬件电路不能全面检测的问题，提高了ECU的可靠性。

Description

一种电控单元检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子控制领域，特别是涉及一种发动机电控单元检测装置。

背景技术

ECU(Electronic Control Unit，电控单元)是车辆电控系统三要素(传感器、执行器，电控单元)之一，是车辆电子控制系统中的核心元器件。不同厂家电控单元的名称不尽一致，如日本电装公司叫ECU，德国博士公司称为EDU，威孚公司也称EDU，还有叫做发动机控制单元(Engine Control Unit)等。ECU基本功能是实时工况和外界工作条件始终使发动机控制在最佳燃烧状态。ECU广泛应用于各种电控系统中，例如：电控共轨系统、电子调速器、电控分配泵、电控泵喷嘴等。ECU按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，经过处理以后，并把各个参数限制在允许的电压电平上，再发送给各相关的执行机构，执行各种预定的控制功能。微处理机根据输入数据和储存在MAP中的数据，计算喷油时间、喷油量、喷油率和喷油定时等。并将这些参数转换为与发动机运行匹配的随时间变化的电量。以发动机的转速、负荷为基础，经过ECU计算和处理，向喷油器、供油泵等发送动作指令，使每一个汽缸都有最合适的喷油量、喷油率和喷油定时，保证每一个汽缸进行最佳的燃烧。

在ECU的实际生产过程中，由于PCB光板质量、元器件好坏、焊接因素等交织在一起，可能导致ECU在器件焊接完毕、产品雏形形成的时候隐含着信号通道断开的问题，给ECU的质量造成一定的隐患；而目前针对ECU硬件电路通断的检测手段包括：焊接完毕后的目测；对重要信号进行电路通断检测，例如对点火、喷油等检测；行车检测等。目测主要是检查焊接是否完全，器件摆放是否正确等。ECU具有一条(K线)或两条(L线)对外的通信线，其中K线用于自诊断仪器向ECU的双向数据传输，L线用于自诊断仪器向ECU的单向数据传输，二者均可用于串行通信的初始化。信号通道检测是给ECU上电，用K线和PC机通信，将一些通道情况显示到PC机上。行车检测指的是将产品安装车上实际检测功能。目测和信号通道检测均存在检测不完全，部分信号通道检测不到的情况；而行车检测也是在检测不完全的情况下行车，因而其中存在着一定的隐患，并且其中也有相当一部分不能得到检测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简单、实用的检测装置，特别是提供一种发动机电控单元检测装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案提供一种电控单元检测装置，包括电源模块、显示模块、控制面板和检测主板，所述检测主板包括：主控芯片，用于处理各模块之间及各模块与电控单元ECU之间的通讯数据；通讯单元，与所述主控芯片连接，用于所述主控芯片与ECU之间的控制器局域网CAN的数据通讯；输出单元，与所述主控芯片连接，用于产生模拟ECU输入信号，并将所述模拟信号输入给所述ECU；输入单元，与所述主控芯片连接，用于将所述ECU产生的输出信号输入给主控芯片。

其中，所述检测主板还包括与所述主控芯片连接用于所述主控芯片在线仿真调试的JTAG(Joint Test ActI/On Group；联合测试行动小组)口；与所述主控芯片连接用于所述主控芯片复位的复位电路单元。

其中，所述通讯单元还包括用于串口数据转换K线数据的数据转换芯片和用于CAN数据通讯的通讯芯片。

其中，所述输出单元产生的模拟ECU输入信号具体包括：由所述主控芯片产生数字信号后经D/A转换生成的模拟量信号、由所述主控芯片I/O口直接产生信号经过光耦后生成的开关量信号、由所述主控芯片产生脉冲信号经过电压比较输出芯片后生成的曲轴信号、由所述主控芯片直接控制生成的凸轮轴CAM、车速VS信号和由有源晶振经分频后产生的爆震信号。

其中，所述输入单元还包括用于对信号进行输入控制的多路开关芯片。

其中，所述检测主板还包括电压输出芯片，用于将所述电源模块提供的电压输出为所述检测主板工作需要的稳定电压。

其中，所述电压输出芯片为REF02，用于提供参考电压。

其中，所述电压输出芯片为LM2576，用于输出稳定的5V电压。

其中，所述电压输出芯片为LM2937，用于给所述主控芯片提供电压。

其中，所述显示模块包括显示控制芯片，用于控制液晶显示屏。

上述实用新型技术方案仅是本实用新型的一个优选技术方案，具有如下优点：本实用新型的电控单元检测装置能够对ECU信号通道进行全面检测，对ECU硬件进行全面检测，从而提高了ECU的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的主控控芯片XC167CI的电路图；

图3是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的通讯单元电路图；

图4是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的输入单元电路图；

图5是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的输出单元电路图；

图6是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置的电源模块电路图；

图7是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置显示模块电路图；

图8是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置显示模块外围电路图；

图9是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置的检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置结构示意图。由图1可知，电控单元检测装置包括电源模块、显示模块、控制面板和一个检测主板，电源模块、显示模块、控制面板分别与检测主板连接，其中检测主板还包括主控芯片以及与主芯片连接的通讯单元、输入单元、输出单元、复位单元和JTAG口。电控单元检测装置与ECU连接，并对ECU芯片进行编程，与检测主板进行双向的通讯。检测主板上的主控芯片采用Infineon公司的16位单片机XC167CI，可以通过它控制产生各种ECU所需的信号，并与ECU主芯片ST10F26916进行通信，将信号通过ECU各个相应的ECU信号输入通道送入ST10F26916，同时对ST10F26916编程控制，使之输出相应的信号通过各个ECU输出通道，经检测主板的接口单元并在主板进行处理后送交检测主板主控芯片XC167CI。XC167CI对ECU返回的信号进行分析、比较等处理，从而判断出相应的信号通道的运行情况，进而可以分析出该通道工作是否正常。如果分析结果为该通道有异常，则将该通道名称通过显示模块显示出来，提醒用户对ECU相应的通道进行查修。

本实施例选用的主控芯片是Infineon公司生产的16位单片机XC167CI，图2是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的主控控芯片XC167CI的电路图。XC167CI封装为TQFP144，XC167CI具有很丰富的片内资源，包括128Kbt的FLASH，8K片内RAM，16路AD转换通道，另有捕获、串口等。本图中由三部分组成：JTAG口、复位电路、主控芯片。XC167CI芯片支持JTAG口在线仿真调试功能，JTAG口具体接法如图所示。其中数据输入/输出口、总线SCLK口需要加上拉电阻。复位电路采用的是复位芯片MAX809，它是一款可靠的上电复位芯片，有三个引脚，分别接VCC(5V)、GND(地)、芯片的复位引脚，当整个电路上电，即可使芯片复位。XC167CI芯片采用的起振电路所用的外部晶体为8M。芯片I/O所接为各种ECU输出信号口和ECU输入信号产生控制口、与LCD显示屏通讯的串口、与ECU通讯的CAN(ControllerArea Network，控制器局域网)通道等，其他还有诸如电源、地等功能口接口。

图3是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的通讯单元电路图。该部分主要部件由33290芯片和A82C250芯片以及继电器、NPN管、插座等组成。其中33290芯片为串口数据转K线数据的数据转换芯片；A82C250为CAN通讯芯片。具体控制过程如下：当33290的1脚加+12V电压，同时7、8引脚加+5V电压时，芯片开始工作，此时5、6引脚的串口数据即可和3脚的K线数据进行转换；串口数据线RXD、TXD需要加上拉电阻，电压+5V，电阻4.7K。CAN通讯部分用A82C250和一个双膜电感组成，其中芯片的1、4引脚接主控芯片XC167CI，为数据传输引脚，67引脚为两路CAN，与ECU相连，上电后，即可实现检测主板和ECU之间的CAN通讯过程，CAN总线已经作为汽车的一种标准设备列入汽车的整车设计中。其中两路CAN(CANH、CANL)要通过一个双模电感，这是因为CAN通讯的数据是感性信号。继电器在本部分是电源开关。

图4是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的输入单元电路图。检测主板的输入单元，对应的是ECU的输出信号通道，其中ESS、TPSVCC、CPPWMO等为ECU的各种输出信号。在本方案中，以上信号均是通过对ECU主芯片ST10F269进行编程得到的。其中有开关量和脉冲量两种信号类型，TPSVCC、TMAPVCC为0至5V，其他均为0至12V。5V的两路信号无需分压，其他均需要分压后作为检测主板的输入信号源，分压电阻采用70K、50K的电阻。为了节省XC167CI芯片的I/O口资源，本方案用了两片多路开关芯片74HC4067，U11、U12，来对信号进行输入控制。74HC4067为24脚74系列芯片的一种，为多路开关，工作方式如下：其中12脚为地，24脚接电源；1脚为输出/输入端，2至9、16至23脚为16路输入/输出口，10、11、13、14脚为四位地址引脚，15脚为片选信号E，低电平有效。在应用过程中，16路数据输入端分别接16路ECU输出信号，1脚及10、11、13、14脚、15脚接主控芯片。当E端置低时候，芯片开始工作，此时，16路信号中有一路将被导通通过1脚输入到主控芯片中，具体哪路输入则由4路地址端数据决定。所以，通过对10、11、13、14脚的高低电平控制可以控制16路信号的输入与否，由于四位地址引脚，每位有可以0、1两种状态，所以可以得到16路状态。经过上述过程后，有一路信号到达主控芯片。通过对地址引脚的控制，可以一一实现信号的输入。JP1、JP2为接受ECU信号的两个插座。

图5是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置检测主板的输出单元电路图。检测主板的输出单元，对应的是ECU输入部分。本部分目的是产生模拟各种ECU输入信号，通过ECU输入信号通道到达ECU。为了模拟真实的ECU输入信号情况，具体产生过程如下：

模拟量信号的产生：对于模拟量信号的产生，由主控芯片ZC167CI的一个I/O接口接芯片TLC5615U2，该芯片为一个10位的D/A，其中1脚接主控芯片的I/O口，数字信号串口输入端，2为串口时钟输入，3脚为片选，低电平有效，5、8脚分别为地和电源，6脚为参考电压输入，7脚为模拟电压量输出。将7脚与一片74HC4067相连。当某个信号数字量输入到TLC5616的引脚1时，在片选引脚3置低的情况下，经过D/A转换后的输出模拟量经74HC4067后选择，在74HC4067的某一路就产生了相应的模拟量；不同模拟通道的模拟量信号可以通过对74HC4067地址引脚的控制得到。

开关量的产生：由主控芯片产生0至5V的信号，经过两片TLP521芯片U5、U6，输入到ECU上。TLP521是光耦芯片，可以将0至5V信号转换成0至12V信号输出。

曲轴信号的产生：曲轴信号为-12V至+12V信号，它是由主控芯片产生一个0至5V脉冲量经过一片LM339DU4后产生。LM339D是一款电压比较输出芯片，它由-12V、+12V电压做为电源，6脚、7脚为量路输入比较信号端，6脚为主控芯片信号产生输入端，7脚为比较基准端。通过两个信号的电压比较输出两种状态：-12V、+12V，从而实现脉冲信号的输出。

凸轮轴CAM、车速VS信号的产生：脉冲信号，可以通过主控芯片直接控制产生。

爆震信号：爆震信号是+5V至-5V正弦波，由一个四脚有源晶振产生3.2M信号源，经过两片74LS293芯片U7、U8后产生。有源晶振经5V供电后可以产生信号，信号接入一片74LS293的10脚。74LS293是一款分频芯片。如图所示，12、13脚为控制端输入，两个脚的状态决定了芯片的工作与否；10、11脚为时钟信号输入端，4、5、9、8端为各种分频系数输出端，选择8脚时可以得到最大分频系数——16分频。所以用两片该芯片可以实现最大256分频。晶振产生的信号经过分频后最终可以得到3.2M/256＝12.8K，得到一个频率与爆震信号相近的信号，将该信号经过一个电容，可以得到幅值正负的信号。

图6是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置的电源模块电路图。与显示面板、检测箱体的LED指示灯控制部分连接。如图，J3是电源引入插座，它将直流电源的+12V和-12V引到主板上，为主板供电。其中-12V作为芯片LM339D的电源电压。与+12V相连的主要是REF02芯片U15和LM2576芯片U16.REF02是一款精密的5V电压输出芯片，它的输入接12V电压，正常工作则输出5V电压，该芯片的误差值非常小，对环境变化造成的变化幅度也非常小，所以一般用作提供参考电压。本方案就是用该芯片产生的电压值作为参考电压给主控芯片的AD转换提供参考电压(VERF端)；LM2576是一款性能优越的电源电压输出芯片，它在输入电压在8至40V的情况下，输出稳定的5V电压，是良好的电源芯片，它的外围电路配置如图，输入端加胆电容滤波，输出端是2脚，4脚为反馈引脚，与输出相连，外加电感、二极管，可以得到稳定的5V输出，对电路的负载造成的影响较小。输出端所接的两个发光二极管，受芯片控制，起指示作用。如图，另有两片LM2937芯片U13、U14与之相连，他们是分别为主控芯片和芯片TLC5615提供电压的。LM2937可以进行+5转+2.5V，可以做为主控芯片数字元素按核心电压和DA芯片TLC5615的参考电压。本图中，另有一片74HC245，它是一片驱动芯片，各引脚所标为运行、停止、CAN通讯、错误、正确等指示信号，由主控芯片产生信号，通过驱动后由插座JP5通过导线接到显示面板上，从而控制LED灯的明暗来指示以上各种情况。J5是连接插座，它是主板与显示/控制面板的通讯接口，同时为其提供电源。

图7是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置显示模块电路图。显示模块包括一块显示控制芯片ATmega16L，作用是将检测主板上主控芯片XC167CI发来的数据分析后显示到液晶屏上，该芯片的复位采用MAX809芯片，外部晶体采用是8M晶体。ATmega16L支持JTAG仿真，故有仿真接口；JP1则为芯片与液晶屏连接接口。

图8是本实用新型实施例的一种电控单元检测装置显示模块外围电路图。JP3为主板与控制面板的连接口，由主板为控制面板提供电源，包括+5V、+12V，此外还有检测主控芯片XC167CI与显示面板串口通讯的连接口；JP2为指示灯连接口，与主板相连，J1一脚与mega16L芯片的一个I/O口相连，另一脚接地，通过按键控制该I/O口的高低电平情况，从而控制单片机发出不同的命令；七个发光二极管则是与JP2的几路指示信号相连，通过外加电源进行指示。

下面对整个检测仪的工作过程做一简单描述。电控单元检测装置与待测ECU连接无误后，在仪器上电的情况下，按下控制面板上的“开始检测”按键，检测开始，主控芯片通过串口向显示模块提出连接要求，显示面板确认串口连接，向液晶显示屏发送连接成功命令，并给XC167CI反馈信息，此时显示屏显示连接成功。然后最先进行的就是CAN通讯检测，因为只有在CAN通讯正常的情况下，ECU才能和检测主板进行通讯，进而对其他所有通道的通断进行检测。如果CAN通讯不正常，则检测中止，维修人员进行检修，检修完毕，重新测试CAN通讯是否正常。CAN通讯正常的情况下，检测主板模拟真实的ECU输入信号向ECU各个输入通道发送相应的信号，ECU收到信号进行判断，是否正确，接收失败的话，液晶显示屏显示数值错，接收失败，并且错误数加1。接收正确的话，ECU收到信号后通过本身的输出通道发送相应的信号给检测主板，在主板进行检测过程中，每当检测发现有错误信号通道，则将该通道名称发送到显示模块，通过液晶显示屏对该通道名称进行显示，提醒使用者对该通道要再检查，可能出现的问题包括器件焊接不牢、虚焊、器件选择值错误、器件损坏等等。检测完毕后，可以重新返回到开始检测，进行重新检测。另外还可以通过查看液晶显示屏来了解该ECU信号通道出错情况。此外，还可以通过观察指示灯的明暗情况来了解当前的各种信息状态。以下为具体操作方法及相应显示：打开电源，则显示屏显示公司名称，然后显示各种信号通道名称，共三屏，54个信号；按下“开始检测”，检测开始。此时屏幕提示检测开始；当有错误出现时，相应的信号变成红色，同时屏幕下方的错误信号数目加一；检测结束后，屏幕提示检测完成。根据错误信号数目，来按下翻屏按键查看具体的错误通道。本方案选用的是智能液晶显示屏VK63，采用工业级的高频CPU，机内配置二级字库，通过串口或三态数据总线口接受控制命令数据，自行对接受的命令和数据进行处理，可以实时显示各种曲线、图形和中西文字体。

由以上实施例可以看出，由于本实用新型实施例中的电控单元检测装置针对所有的ECU输出信号通道均有相应的信号操作，所以该设备可以完整的检测到所有信号通道的通断情况；同时，由于检测主板所提供的信号均与ECU实际工作时的信号相同或相似，且通过编程控制使ECU的输出信号也与实际信号相同或者相似，所以本实用新型电控单元检测装置相当于模拟了ECU实际工作的状态，不仅对ECU硬件电路的通断情况做出明确分析，同时也对ECU各单元模块的实际工作状态进行了功能性的测试。因此，本实用新型的电控单元检测装置解决了ECU硬件电路不能全面检测的问题，提高了ECU的可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种电控单元检测装置，包括电源模块、显示模块、控制面板和检测主板，其特征在于，所述检测主板包括：

主控芯片，用于处理各模块之间及各模块与电控单元ECU之间的通讯数据；

通讯单元，与所述主控芯片连接，用于所述主控芯片与ECU之间的控制器局域网CAN的数据通讯；

输出单元，与所述主控芯片连接，用于产生模拟ECU输入信号，并将所述模拟信号输入给所述ECU；

输入单元，与所述主控芯片连接，用于将所述ECU产生的输出信号输入给主控芯片。

2、如权利要求1所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述检测主板还包括：

与所述主控芯片连接用于所述主控芯片在线仿真调试的JTAG口；

与所述主控芯片连接用于所述主控芯片复位的复位电路单元。

3、如权利要求1所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述通讯单元还包括用于串口数据转换K线数据的数据转换芯片和用于CAN数据通讯的通讯芯片。

4、如权利要求3所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述输出单元产生的模拟ECU输入信号具体包括：

由所述主控芯片产生数字信号后经D/A转换生成的模拟量信号、由所述主控芯片I/O口直接产生信号经过光耦后生成的开关量信号、由所述主控芯片产生脉冲信号经过电压比较输出芯片后生成的曲轴信号、由所述主控芯片直接控制生成的凸轮轴CAM、车速VS信号和由有源晶振经分频后产生的爆震信号。

5、如权利要求4所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述输入单元还包括用于对信号进行输入控制的多路开关芯片。

6、如权利要求1所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述检测主板还包括电压输出芯片，用于将所述电源模块提供的电压输出为所述检测主板工作需要的稳定电压。

7、如权利要求6所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述电压输出芯片为REF02，用于提供参考电压。

8、如权利要求6所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述电压输出芯片为LM2576，用于输出稳定的5V电压。

9、如权利要求6所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述电压输出芯片为LM2937，用于给所述主控芯片提供电压。

10、如权利要求1所述的一种电控单元检测装置，其特征在于，所述显示模块包括显示控制芯片，用于控制液晶显示屏。

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