3 转速模拟工况
根据启动控制策略,挑选下面4种转速工况进行测试。
1)20 r/min:模拟堵转与禁止启动的转速。
2)100 r/min:模拟启动阻力较大的转速。
3)0-400 r/min-650 r/min-800 r/min:模拟快速启动的转速。
4 试验台架搭建
4.1 测量设备要求
1)可编程电源要求电源响应特性好,能按照要求的电压波形进行输出,相对时间误差≤1%,输出电压相对误差≤1 %,电流输出能力应≥40 A。推荐使用安捷伦N6705A。
2)任意波形信号发生器要求任意波形信号发生器能按照要求的转速信号进行编程输出,相对时间误差≤1 %,输出电压相对误差≤5%。推荐使用NF WF1973。
3)CAN信号采集分析设备要求至少具备两路高速CAN采集通道,能够将启动系统相关ECU所在网的CAN数据采集并进行保存;最好有一路硬线输入通道,能够同时采集启动继电器的输出电压信号,利于硬线采集信号和CAN信号时间的同步分析。推荐使用CANoe。
4)硬线信号采集设备要求至少有13路电压采集通道和1路电源采集通道,采集电压范围包含0~18V,采集时间误差≤1%,采集电压相对误差≤1%,电流通道采集误差簇2%,采样率不低于1 KS/s。推荐使用日置MR8875+50 A闭环电流探头。
4.2试验样品的准备
1)试验车辆一台。也可用零部件按实车的接线方式组建启动系统台架进行测试,文中的试验采集方法为在某车辆上进行适当的处理,利用实车原有接线进行试验。
2)将车辆上与启动相关的ECU部件找出,焊接出复位信号线,接至硬线信号采集设备。
3)将车辆上的ACC电、IG1电、IG2电引出采样线,接至硬线信号采集设备。
4)将车辆上相关ECU电源输入端的电压信号接入硬线信号采集设备。
5)将车辆上启动继电器输出电压信号接入硬线信号采集设备。
6)将车辆总电流采集的信号接入硬线信号采集设备。
7)将车辆上的启动系统相关ECU所在网的CAN线引出,接至CAN信号采集分析设备;若CAN信号采集分析设备支持硬线信号输入,则将启动继电器输出电压信号接入。
8)在启动继电器输出端和启动机之间的电缆上,接入可入为吸合、断开的接触器S1。
9)将任意波形信号发生器的输出信号线接到曲轴传感器线上。
10)断开整车上与启动系统无关的大负载设备,至少断开座椅调节系统、转向盘调节系统、TCU换档机构建压电机;测试过程不要人为开启用电负荷。
采集测试现场参考图见图8。
4.3转速模拟信号及测试电压波形加载方法
1)在任意波形发生器中编辑好需要模拟的转速波形,设置外部电平跳变沿触发。
2)在可编程电源中编辑好需要测试的电压波形,设置外部电平跳变沿触发。
3)将电源输出至12V。
4)按下启动按钮,启动继电器在整车控制下吸合。
5)启动继电器输出跳变沿触发任意波形发生器中的模拟转速波形和可编程电源中的测试电压波形输出。
4.4整车启动CAN相关信号采集
如果启动系统相关ECU不在同一个网络中,则需要采集相应网络的启动相关的CAN信号。如某车型需采集启动网0x12D、0x121、0x212、0x341信号,ECM网0x 12D、0x212、0x341、0x243 、0x 10D信号,ESC网0x121信号。
5 数据采集分析
5.1 实车正常启动参数采集
采集实车正常启动的参数,将采集的参数作为理论参考值。
测试时需要将可编程电源和任意波形发生器关闭,切换至原车低压电池的供电模式,接通图1中的Si开关。
按启动按钮进行实车启动,采集供电电压信号、整车电流信号、模块复位信号、CAN信号、启动继电器的闭合信号,将采集信息存档并统计填入表1。
5.2 12 V下转速模拟工况采集
采集测试电压12V下模拟启动的参数,作为测试判定参考值。
测试时需要将可编程电源和任意波形发生器打开,断开原车低压电池,切换可编程电源的供电模式,供电电源关闭外部触发信号,直接输出12 V、断开图1中的S1开关。
按启动按钮进行模拟启动,分别在不同转速模拟工况下进行测试(预先编辑,测试前选择,任意波形发生器采用触发输出),采集供电电压信号、整车电流信号、模块复位信号、CAN信号、启动继电器的闭合信号,将采集信息存档并统计填入表2。
5.3 冷启动模拟测试电压波形下转速模拟工况采集
采集方法同上,将采集信息存档并统计填入相关表格中。
5.4 冷启动模拟测试某采集信号简析
图9是某车型在测试电压3号波形下硬线信号的测试示意图,从图中可以看出,ECM在3号测试波形下发生了复位的不合格现象。
图10是实车采集的CAN信号,转速上升较快,发动机状态变化非常快stop→cranking→gunning。
图11是调试阶段用的慢速转速上升的模拟信号,发动机状态信号出现了cranking和running之间不停跳变的不正常情况,与图10中实车采集信号不一致。故规定测试方法中采用0-400 r/min-650r/min-800 r/min的模拟快速启动的转速,以贴合实车情况。
如果ECU发生复位,一般采取下面2种措施:其一,调整产品的最低工作电压;其二,可采用降压/升压,将整车电压提升。
6 判定标准
1)在各种测试电压下,各个模块应不能复位。
2)在相应的转速模拟工况下,启动继电器吸合保持时间和表1表2中测试判定参考值应基本一致。
3)在相应的转速模拟工况下,CAN信号中发动机状态转变和表1、表2中测试判定参考值应基本一致。
4)在各种测试电压下,CAN信号发送周期和转发应无异常。在启动期间,各网络之间转发的CAN报文丢帧≤ 1个。
7 总结
冷启动模拟测试可以验证启动过程中相关ECU在电压扰动下的工作情况,但冷启动的匹配比较复杂,牵涉到发动机进排气系统、启动系统、电喷系统、点火系统等。由于各系统的相关性高,外界环境对整车是否能正常启动的影响也非常大,故在冷启动模拟测试无异常的情况下,仍然需要在低温环境下进行匹配试验,以保证整车低温冷启动的成功。