CN203232116U - 用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，所述汽车模块包括输入单元和输出单元，以及与所述输入单元和所述输出单元通信地连接的单片机，所述自循环测试装置包括：用于检测汽车模块的输入单元和输出单元信号状态的上位机，所述上位机连接至所述单片机；负载箱，该负载箱连接在所述输出单元和所述输入单元之间，所述负载箱以所述输出单元的输出信号为输入，产生的输出信号反馈至所述输入单元；其中，所述输入单元、单片机、输出单元、负载箱形成自循环回路。本装置摒弃了传统的使用控制模块完成输入输出控制，而采用自循环方式—一路输出反馈产生几路输入的方法，同时完成对输入输出的测试。

Description

用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，更具体地，涉及一种用于汽车模块电磁兼容（EMC）试验的自循环测试装置。

背景技术

一般汽车产品进行EMC测试是为了确保由产品所发射出的干扰不致影响周围设备、装置的正常运作，也不受到外界环境过大电磁场的影响。除了车辆EMC测试外，还必须考虑内部零部件的EMC，只有零部件EMC满足标准，才能确保整车EMC测试正常。另外，由于未来汽车中的电子设备越来越多，越来越复杂，相互之间的干扰也越来越严重，这样各电子设备的失效模式也会频繁增加，甚至会影响到驾驶人员的安全。所以汽车电子产品的EMC测试至关重要。为了准确的了解汽车产品EMC测试情况，必须有好的测试方法，才能确保汽车产品的EMC性能的准确性。

目前已经存在的EMC测试方法有两种。一种如图1所示，利用简单的自锁开关产生固定状态的输入。对于待进行电磁兼容测试用的电子模块0（如BCM车身控制模块），利用简单的自锁开关11产生的固定状态的输入而输入到电子模块0中，并配置电子模块0的模拟负载（箱）10。自锁开关11用于模拟实际开关。另外，为了模拟车上的脉冲（PWM）信号，还增加了函数发生器12，其产生脉冲PWM信号，也输入到电子模块0中。电子模块0包括高边输入1（输入信号高电平）和低边输入2（输入信号低电平），分别接收自锁开关11产生的固定状态的输入，电子模块0还包括脉冲输入3，其接收函数发生器12产生的脉冲PWM信号。电子模块0还包括单片机4，其接收上述高边输入1、低边输入2和脉冲输入3，并产生脉冲输出信号6、低电平输出7和高电平输出8至负载箱10。电子模块0还包括CAN收发器5，以与外部的显示器9相连，以观测模块0的测试状态。上述输入输出为芯片或分离元件电路。

此测试方法开关甚多，测试人员参与较多，要拨动多个开关来使产品工作在某一状态，并且对于负载状态的监测可能有偏差。另外为了模拟车上的脉冲（PWM）信号，还需要增加函数发生器12，测试麻烦，并且辅助设备或仪器也会产生辐射或干扰，很难模拟车上的实际信号，使得整个测试不够准确。

另外一种测试方法如图2所示，其与图1所示的测试方法的区别在于，向被测汽车模块0产生输入信号的方法由自锁开关转为模块15，模块15产生各种测试信号，模块15包括辅助的单片机14，并产生高边输出11、低边输出12、脉冲输出13，从而不再需要另外设置函数发生器。该测试方法利用辅助的单片机系统来模拟车上的各种信号作为产品的输入，测试人员几乎不用关注产品的状态，只需通过监测的各种判断，来判定产品的性能。但是，此测试方法成本较高，线束繁杂，辅助单片机系统也较复杂，不易设计，兼容性差，同时单片机系统在整个EMC测试过程中，也会对外产生辐射，对于整个产品的EMC性能有影响，不能真实的反映设计产品的EMC性能。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型提出一种用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，所述汽车模块包括输入单元和输出单元，以及与所述输入单元和所述输出单元通信地连接的单片机，所述自循环测试装置包括：用于检测汽车模块的输入单元和输出单元信号状态的上位机，所述上位机连接至所述单片机；负载箱，该负载箱连接在所述输出单元和所述输入单元之间，所述负载箱以所述输出单元的输出信号为输入，产生的输出信号反馈至所述输入单元；其中，所述输入单元、单片机、输出单元、负载箱形成自循环回路。

进一步，所述输入单元包括模拟输入单元、高边输入单元、低边输入单元、脉冲输入单元中的一个或多个；所述输出单元包括脉冲输出单元、低边输出单元、高边输出单元中的一个或多个；所述负载箱具有一个或多个模拟负载和一个或多个继电器，所述模拟负载一对一地连接到所述输出单元，输出单元通过一个继电器一对一地连接到信号类型相同的输入单元。

进一步，所述输入单元包括多个模拟输入单元，所述负载箱还包括电位计，所述电位计的信号线连接到所述模拟输入单元。

进一步，所述负载箱包括用于模拟多个模拟信号的多个电位计，所述电位计的信号线一对一地连接至所述模拟输入单元。

进一步，每一个输入单元和每一个输出单元可以同时传输多路信号。

进一步，所述汽车模块还包括通信地连接在所述单片机和所述上位机之间的收发器。

进一步，所述收发器为CAN总线收发器、LIN总线收发器、RS232收发器、RS485收发器中的一种。

进一步，所述输入单元和所述输出单元为芯片或分离元件电路。

进一步，所述模拟负载为：模拟调光器传感器的模拟负载，模拟车上转向灯的模拟负载，模拟前照大灯控制继电器的模拟负载，或模拟雨喷电机的模拟负载。

进一步，负载箱的外壳为金属壳。

自循环测试装置由上位机监控、烧录有简单输入输出程序的待测产品（汽车模块）和负载箱三部分组成。上位机监控用于发送命令和读取反馈；待测产品根据命令产生输出给负载箱，负载箱经过自循环方式产生多路输入信号给待测产品；最后由待测产品将这些输入输出状态发送给上位机，提供监测。

本实用新型的优点包括：

成本低，通过本自循环测试装置，可以减少很多冗余的线束，并能节省很多开关或辅助的单片机系统，大大降低成本；

设计简单快速，兼容性好，无需完整的产品软件，只要定义输入输出方式和通讯接口即可，上位机程序通过简单修改可以兼容多个类似产品；

测试精准简便，不会参杂更多的人为因素和引入其他干扰，测试更加准确，同时可以通过上位机方便切换不同的工作模式，无需调整待测产品；

快速定位问题，出现异常时，通过上位机监控可以非常快的定位是哪个端口；

调试方便，只有简单硬件逻辑，便于调试负载箱；另外负载箱不会对外产生辐射，不会影响实验的准确性

故障较少，且容易排查，负载箱要求低，故障率低，且通过简单的上位机编程，容易排查负载箱的故障。

附图说明

图1是现有的一种测试装置的结构图；

图2是现有的另一种测试装置的结构图；以及

图3为本实用新型的自循环测试装置的结构图。

具体实施方式

本实用新型的自循环测试装置的结构图如图3所示。该自循环测试装置包括被测的模块0，与模块0通过CAN总线或者其他总线（例如LIN，RS232，RS485）通信的上位机18，模拟汽车负载和信号的负载箱17。

模块0例如可以是BCM车身控制模块，模块0具有例如单片机1的控制器，单片机1接收外界的输入测试信号。输入单元用于接收不同类型的输入，包括：模拟输入单元5、输入信号高电平的高边输入单元6、输入信号低电平的低边输入单元7、输入方波脉冲（PWM）的脉冲输入单元8。根据不同的被测汽车模块以及测试需要，可以选择上述输入中的一个或多个，在本实施例中，为了清楚起见，画出了全部四种输入。单片机1连接到三个单元分别产生三种输出，脉冲输出单元2输出方波脉冲（PWM），低边输出单元3输出低电平、高边输出单元4输出高电平，上述输入输出单元为芯片或分离元件电路。上述三个输出单元均连接到负载箱17，具体连接方式在下面详述。单片机4通过CAN总线收发器9与上位机18通信，上位机18用于监视模块0的状态并可对模块0的工作模式进行配置。

负载箱17可以模拟多种汽车负载，在图中示例性地显示了模拟车上转向灯或其他需方波控制的模拟负载10，模拟前照大灯控制继电器或其他需要控制接地的模拟负载11，模拟雨喷电机或其他需要供电的模拟负载12。其中模拟负载10一端连接到脉冲输出单元2，另一端连接到电源。模拟负载11一端连接到低边输出单元3，另一端连接到电源。模拟负载12一端连接到高边输出单元4，另一端连接到地。模拟负载10、11、12由功率电感和功率电阻串联组成，使模块0在带载的情况下测试更加贴近实际的整车环境。

负载箱17还包括继电器14、15、16。继电器14用于提供方波信号至模块0的脉冲输入单元8。继电器15用来提供低电平信号给模块0的低边输入单元7。继电器16用来提供高电平给模块0的高边输入单元8。

更具体而言，继电器14的通断由模块0中的脉冲输出单元2控制。当脉冲输出单元2输出高电平时，继电器14断开，此时模块0的脉冲输入单元电路8为低电平。当脉冲输出单元2输出低电平时，继电器14接通，此时模块0的脉冲输入单元8为高电平，这样随着脉冲输出单元2的控制，脉冲输入单元8就产生和脉冲输出单元2相同频率的脉冲，但是脉冲高低相反。

同理，继电器15的通断由低边输出3控制。当低边输出单元3输出有效时（即输出低电平），继电器15闭合，此时低边输入单元7通过继电器15开关接地，低边输入单元7检测到有效信号，从而单片机1就能检测到低边输入单元7的有效信号。当低边输出单元3无效即没有输出时，此时继电器15断开，低边输入单元7没有检测到有效信号，单片机1就能检测到低边输入单元7处理电路的无效信号。

继电器16的通断由高边输出4控制。当高边输出单元4输出有效时（即输出为低电平时），继电器16闭合，此时高边输入单元6通过继电器16开关接通电源，单片机1就能检测到高边输入单元6处理电路的有效信号。当高边输出单元4输出无效即没有输出时，此时继电器16断开，高边输入单元6没有检测到有效信号，单片机1就能检测到高边输入单元6处理电路的无效信号。

其中继电器14，继电器15，继电器16都可以带多路输出供模块的输入信号使用，图中示意为一路。但是为了方便调试，一路继电器带5路输出供5路输入用，可根据实际的模块端口进行安排。

负载箱17还包括电位计13，用于模拟调光器传感器或车上其他传感器信号。电位计13包括三个导线，一个接电源，一个接地，一个作为信号线连接到模拟输入单元5。负载箱中还可以有多个电位计（图3中只显示了一个），具体可根据实际应用而设定，来模拟车上许多传感器的信号

在测试时，上位机18向模块0的单片机1提供控制信号，使相应的输出打开。单片机1的输出控制负载箱17中的继电器的导通和断开，从而产生高电平信号、低电平信号和方波脉冲信号作为模块0的输入信号，分别输入到模块0的高边输入单元6、低边输入单元7、脉冲输入单元8。

优选地，负载箱17的外壳可以使用金属壳屏蔽，然后通过连接带紧密的连接在一起，这样负载箱17中的各种负载等就不会对外产生辐射等干扰，不会影响整个测试的准确性，更能真实的反映整个测试的结果。

另外，上位机18监控测试模块0所有输入输出端口的状态，若当前状态偏离正常状态，马上报错，在上位机18上显示,例如正常用绿色显示，异常用红色显示。

优选地，模块0的工作状态可以由上位机18配置。模块0的工作模式包括：正常工作模式、休眠模式和跛行模式（Limp home）。其中正常工作模式是产品的实际应用模式，休眠模式是所有的负载都关闭的情况下的状态，跛行模式是当模块0的单片机1损害后的工作状态。

在启动测试时，上位机18将工作模式信息通过模块0的CAN收发器9传输至单片机1。模块0根据配置信息工作在设定的工作模式下，期间，当上位机18发送更改工作模式的信息至单片机1时，单片机1可以更改工作模式。在测试中，单片机1定期将输入输出单元的监控结果反馈至上位机18，上位机18判断监控结果是否正常，正常和异常状态用不同的方式显示或通知测试人员，例如通过不同颜色的灯的闪烁，不同的报警声音等。并且记录错误的端口及其状态，供测试人员分析。

模块0的单片机1控制低边输出单元3有效，低边输出单元3控制负载箱17中的继电器15有效，这时高边输入单元6的线束（这三个信号在高边输入单元6中包括3个独立的高边处理电路，这三个线束都是通过继电器16控制的信号而模拟的。也就是说，高输入单元6可以接收三路高电平输入信号。同理，其他输入单元也可以同时接收多个输入，输出单元也可以同时输出多个输出）会有高电平信号产生，模块0就通过高边输入单元6电路处理，并将信号送给单片机1来检测，此时单片机1对检测到的输入信号和控制信号进行逻辑判断，若符合逻辑就通过CAN总线向上位机18发送OK信号，反之发送NG信号，这样就形成了硬件的闭环测试。

整个闭环电路工作流程为：首先单片机1控制脉冲输出单元2、低边输出单元3、高边输出单元4输出有效的信号来驱动模拟负载17（即单片机控制相关的芯片输出脉冲波、低电平和高电平）。此时与上述各输出单元相连接的继电器被脉冲输出单元2，低边输出单元3，高边输出单元4输出的信号进行闭合和断开。然后单片机1检测这些与继电器触点端相连接的低边输入单元7、高边输入单元6、脉冲输入单元8、模拟输入单元5的信号。单片机1将检测的输入信号和输出的控制信号进行逻辑判断是否正确，从而形成闭环。

本实用新型的一个特点就是利用模块自身的硬件电路特性来产生输入需要的各种信号，从而形成了一个自循环测试环境。这种方式既检测了输入电路的各种特性，又诊断出各个输入输出的异常状态，并能一直监测整个模块在测试过程中的状态。

对于测试人员来说，监测不仅准确，并且可以通过上位机容易地变换模块的工作方式，从而能够对各种工作状态下的模块进行电磁兼容测试，节约了时间等各种资源，做到绿色环保。

Claims (10)

1.一种用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，所述汽车模块包括输入单元和输出单元，以及与所述输入单元和所述输出单元通信地连接的单片机，其特征在于，所述自循环测试装置包括： 

用于检测汽车模块的输入单元和输出单元信号状态的上位机，所述上位机连接至所述单片机； 

负载箱，该负载箱连接在所述输出单元和所述输入单元之间，所述负载箱以所述输出单元的输出信号为输入，产生的输出信号反馈至所述输入单元； 

其中，所述输入单元、单片机、输出单元、负载箱形成自循环回路。 

2.根据权利要求1所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于， 

所述输入单元包括模拟输入单元、高边输入单元、低边输入单元、脉冲输入单元中的一个或多个； 

所述输出单元包括脉冲输出单元、低边输出单元、高边输出单元中的一个或多个； 

所述负载箱具有一个或多个模拟负载和一个或多个继电器，所述模拟负载一对一地连接到所述输出单元，输出单元通过一个继电器一对一地连接到信号类型相同的输入单元。 

3.根据权利要求2所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于， 

所述输入单元包括多个模拟输入单元， 

所述负载箱还包括电位计，所述电位计的信号线连接到所述模拟输入单元。 

4.根据权利要求3所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于，所述负载箱包括用于模拟多个模拟信号的多个电位计，所述电位计的信号线一对一地连接至所述模拟输入单元。 

5.根据权利要求4所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试 装置，其特征在于，每一个输入单元和每一个输出单元可以同时传输多路信号。 

6.根据权利要求1所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于， 

所述汽车模块还包括通信地连接在所述单片机和所述上位机之间的收发器。 

7.根据权利要求6所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于，所述收发器为CAN总线收发器、LIN总线收发器、RS232收发器、RS485收发器中的一种。 

8.根据权利要求1所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于，所述输入单元和所述输出单元为芯片或分离元件电路。 

9.根据权利要求2所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于，所述模拟负载为：模拟调光器传感器的模拟负载，模拟车上转向灯的模拟负载，模拟前照大灯控制继电器的模拟负载，或模拟雨喷电机的模拟负载。 

10.根据权利要求1所述的用于汽车模块电磁兼容试验的自循环测试装置，其特征在于，负载箱的外壳为金属壳。 

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