汽車電子技術起源于上世紀90年代，而隨著汽車電子化的方便、舒適性等特點逐漸顯現(xiàn)，該技術被迅速普及于汽車的各個部分。從廣義上看，汽車電子包括基礎元器件、電子零部件、車載電子整機、機電一體化的電子控制系統(tǒng)(ECU)、整車分布式電子控制系統(tǒng)及與汽車電子有關的車外電子系統(tǒng)等軟硬件部分。從發(fā)動機到車窗，從安全氣囊的控制裝置到剎車系統(tǒng)，都有電子設備的身影。

汽車電子化被認為是汽車技術發(fā)展史上的一次革命。電子化程度則被認為是衡量汽車技術發(fā)展程度的重要標志之一。而衡量汽車電子化程度的指標主要有兩個方面：

1、電子裝置成本在整車成本結構中的比重

目前我國汽車電子系統(tǒng)在中高端車型的成本占比在30%-40%，在純電動轎車中的占比可達65%左右。

2、單元微型計算機ECU應用數(shù)量

汽車中ECU使用數(shù)量也不斷增加，而具有代表性的就是CAN總線控制器的應用。CAN總線的配置給電控單元的應用提供了靈活的設計平臺，這將是電子系統(tǒng)應用的新起點。目前車用ECU的最高使用數(shù)量在一輛車中高達到了50個以上。正是這些ECU構成了整個汽車的控制系統(tǒng)中樞。

圖一汽車電子技術發(fā)展

汽車電子技術及測試

目前在汽車的各個部分均有汽車電子部件的存在，如圖二所示。而將這些電子系統(tǒng)按照功能分類，大致可以分為以下幾個部分：

1、動力及傳動系統(tǒng)電控：

發(fā)動機電噴、自動變速箱、自動無級冷卻扇、進氣增壓、全時全輪驅動、混合動力驅動控制。

2、行使穩(wěn)定系統(tǒng)電控：

防抱死系統(tǒng)ABS、行駛穩(wěn)定性控制ESP、牽引力控制TCS、剎車力分配系統(tǒng)EBD、平行停車協(xié)助。

3、安全系統(tǒng)及舒適性電控：

自動空調、巡航控制、適時/瞬時懸置阻尼控制（ABC、RACU）、前燈光自適應控制、防盜、自動門鎖系統(tǒng)、自動發(fā)動機啟動。

4、娛樂及信息系統(tǒng)：

儀表、CAN總線及控制模塊、導航GPS、DVD、娛樂系統(tǒng)、燈光控制。

5、油耗經濟性控制：

電動轉向助力系統(tǒng)EPS、混合動力、電剎車。

圖二電子控制單元在整車中的分布

在上文提到的這些系統(tǒng)，均是以嵌入式結構為核心設計的，而各個系統(tǒng)之間的通信網絡則又不得不提到CAN總線技術?？梢哉f在現(xiàn)行的汽車電子技術領域，嵌入式技術和CAN總線技術是技術核心，這兩種技術的發(fā)展程度直接決定了汽車電子技術的技術水平。

一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，嵌入式計算機系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當手機處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復雜，如SONY 智能機器狗，上面集成了多個微小型控制電機和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復雜的動作和感受各種狀態(tài)信息。

6、CAN

CAN是控制器局域網絡(ControllerArea Network, CAN)的簡稱，是由以研發(fā)和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國際標準（ISO11898），是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。CAN的出現(xiàn)使車載設備網絡化成為了可能。

圖三車載網絡示意圖

測試技術

按照測試技術的發(fā)展程度分類，測試技術可以分為3類：

1，定性測試

這種測試手段比較原始，具體的操作方法是將被測件應用在他的其中一個標準適用環(huán)境中，如果被測件可以適應使用環(huán)境，那么認為合格，反之認為不合格。這是在測試工具極端匱乏和測試技術低下的情況下采用的不得已測試方法。這種原始的測試方法使測試人員“知其然而不知其所以然”，產品的通用性極差，對于產品的改進也沒有任何幫助。

2，定量測試

隨著技術的發(fā)展，測試設備的不斷出現(xiàn)并完善，測試技術發(fā)展到定量測試階段。即使用測試儀器，按照設計參數(shù)對被測件進行檢測，符合規(guī)范的即為合格，反之不合格。這是測試技術走向“文明化”的標志，這種測試手段使得產品向標準化發(fā)展，同時測試的數(shù)據也為產品的改進和換代提供了第一手數(shù)據。這種測試手段是當前主流的測試手段。

3，系統(tǒng)化測試

隨著經濟的發(fā)展，對于一款產品來說要測試的參數(shù)明顯增多了。例如在國標文件《QC T 549-1999 汽車倒車報警器》中規(guī)定汽車報警器需要通過的電學測試多達10項，而在整個汽車中這樣的模塊數(shù)十個。在這種情況下，為了兼顧產品品質和生產效率，系統(tǒng)化測試成為了測試工程師的最佳選擇。

測試技術分析

現(xiàn)代電子產品的測試就其場所來分基本上都可以分為研發(fā)和生產兩個部分。而汽車產品本身是由多系統(tǒng)組成的，因此汽車的生產是一個社會分工協(xié)作的過程，于是汽車電子的測試分為多個部分：

電子零部件的測試。例如汽車傳感器測試；

通信網絡測試。例如儀表盤的CAN總線通訊測試；

各個嵌入式控制器測試。這些模塊都是典型的嵌入式設備；

其他電子設備測試。例如汽車門鎖、汽車鑰匙、胎壓、車載收音機、離合器等。

每個部分的測試技術和方法都有自己的特點，而控制器則是典型的嵌入式設備，其測試手段也和通常的嵌入式設備測試大同小異，在這里不做分析，下面針對余下三個方面一一分析介紹。

電子零部件測試

汽車上使用了眾多的電子零部件，例如廣播天線、各種傳感器、各種燈具等。而考慮到零件生產測試的獨立性和部件在汽車上的使用情況，下面著重分析汽車傳感器及其測試技術。

圖四 NS-B型壓力傳感器

傳感器是汽車計算機系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質的溫度、發(fā)動機運轉狀況等，轉化成電訊號輸給計算機，以便發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。根據傳感器在汽車中的作用，可以分類為測量溫度、壓力、流量、位置、氣體濃度、速度、光亮度、干濕度、距離等功能的傳感器。不同類型的傳感器在汽車上也會有許多不同的應用，

例如壓力傳感器。汽車壓力傳感器有很多種，用途也不一樣：

1、機油壓力傳感器——用于測量潤滑油的壓力；

2、燃油壓力傳感器——用于測量燃油泵后的燃料管內燃油壓力；

3、共軌壓力傳感器——測量柴油發(fā)動機共軌噴射系統(tǒng)中軌內燃油壓力；

4、車用空調高低壓傳感器——測量車內空調系統(tǒng)中冷凝劑的壓力；

5、空氣壓力傳感器——用于測量進氣、增壓渦輪后端以及進氣歧管內空氣壓力；

6、胎壓傳感器——測量輪胎內氣壓；

7、缸壓傳感器——測量汽缸內壓力；

8、差壓傳感器——測量尾氣顆粒捕捉器兩端壓力差；

9、剎車壓力傳感器——測量剎車液壓或氣壓壓力。

傳感器的輸出信號類型主要有：

電壓。例如絕大多數(shù)的壓力傳感器輸出的是直流電壓，電壓范圍通常在0.5～4.5VDC；

圖五爆震傳感器輸出的信號（CH4）

電流。例如上海某儀表廠的NS-I1型壓力變送器輸出電流為4～20mA；

頻率。大部分轉速傳感器以及扭矩傳感器輸出的信號為頻率。例如JN338型扭矩傳感器輸出的就是10K～15KHz的頻率信號；

波形及其他類型。例如北京某發(fā)動機研究所設計的爆震傳感器輸出的就是一個類似于噪聲的波形。

傳感器測試對設備的要求最主要的一點就是精度，因為傳感器輸出的信號范圍相對來說比較小，而測試范圍卻比較大。拿NS-I1型壓力傳感器來說，首先其輸入壓力范圍最高可以從0到100MPa，而輸出只是4～20mA，1uA換算出來的絕對壓力值將近5Kpa；其次，傳感器本身要求的精度為0.1%，那么對測試設備的要求就遠遠優(yōu)于這個指標，因此適合傳感器測試的設備主要為高精度數(shù)字萬用表。例如RIGOL的DM3068萬用表，其20mA直流電流測試精度達到0.05%/年，直流電壓精確度更是達到了0.0035%/年。

圖六RIGOLDM3068高精度數(shù)字萬用表

與傳感器工作在一起的是信號處理單元和執(zhí)行機構，在這些機構的設計過程中需要以傳感器設計輸出信號作為激勵，再測試電路的響應以及執(zhí)行機構的運行狀況。而在實驗室環(huán)境讓一些傳感器實時輸出信號作為激勵是不現(xiàn)實的，例如機油壓力、燃料壓力等傳感器，這就給產品設計和測試帶來了第一個技術上的挑戰(zhàn)：激勵信號的模擬問題；有些實驗是要基于較長時間的動態(tài)信號，而要模擬這個信號就需要首先捕捉這個信號，那么就需要儀器有較長的記錄范圍，而測試信號波形的儀器首選示波器，反映在示波器中就是波形存儲深度這個參數(shù)。

圖七轉速傳感器與處理電路單元

在這個應用過程中，需要采用示波器采集——信號源模擬的模式，儀器設計者發(fā)揮自己的聰明才智，設計了一個“無縫互聯(lián)”的功能。即：使用數(shù)據線（有的使用U盤中轉一次）連接示波器和信號源，然后直接將示波器采集到的信號波形數(shù)據傳輸給信號源，讓信號源直接模擬這個信號。

表一傳感器測試對于儀器的要求

綜上所述，整個傳感器測試的過程中對儀器的要求有以下幾點：

通信網絡測試

汽車的各個電路模塊和控制單元是通過汽車通訊網絡連接在一起進行工作的，而在汽車中最常用的網絡協(xié)議，當屬CAN總線了。

CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。在汽車中，CAN總線擔負著連接傳感器終端和控制單元、執(zhí)行機構，使整個汽車系統(tǒng)呈現(xiàn)一體化、網絡化的重要責任，其傳輸速度可以達到1Mbit/s。當然在不同的系統(tǒng)間其位傳輸速率有可能是不一樣的。較之目前許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統(tǒng)而言, 基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：

l 網絡各節(jié)點之間的數(shù)據通信實時性強

l 開發(fā)周期短

l 已形成國際通用標準

圖八 CAN總線在整車管理系統(tǒng)中的結構

在CAN總線的測試過程中，我們往往關注以下幾個方面的參數(shù)：

1，CAN_L和CAN_H的對稱性

CAN總線的兩條數(shù)據線呈差分方式傳輸，分別命名為CAN_H和CAN_L，他們以2.5V電壓為對稱中心分布。在實際的系統(tǒng)中，這兩條線可能會因為傳輸延遲、毛刺等原因造成不對稱，導致數(shù)據傳輸異常。

圖九不帶載的CAN總線信號

2，CAN解碼

對于一個總線信號，在測試過程中不可避免的要對總線上傳輸?shù)臄?shù)據進行解析，因此就需要測試設備具備對CAN總線解碼的功能。

3，“眼圖測試”

CAN總線在傳輸過程中會因為負載效應，兩條數(shù)據線分別被拉低和抬高，形成了類似于光纖測試中眼圖的效果，而CAN總線的測試也需要測試這個“眼睛”的張開程度，即圖九中CAN_L（藍色線）的高電平減去CAN_H（黃色線）的低電平的幅度。

圖十某汽車儀表盤CAN總線測試現(xiàn)場

CAN以外，汽車上常用的總線協(xié)議還有LIN總線和FlexRay總線，其測試手段和CAN總線有相似之處，在這里不再介紹。

其他電子設備測試

在汽車上除了用到車身控制器、儀表盤、傳感器等等通用設備以外，根據汽車的配置不同，還會配備有其他的一些電子設備。例如汽車遙控門鎖、制動器、車載音響、點火器等等。這些設備的測試往往有自己的特點。

老化測試或者耐久測試

汽車是在陸地上長時間高速行駛的機電裝置，人們對他的安全性能和舒適性能要求比較高，因此對于某些裝置需要進行老化和耐久測試，以驗證裝置的可靠性和安全使用期限。在這種測試需求的裝置中，最典型的就是制動器，俗稱剎車。

制動器分為摩擦式和電磁式等多種類型，汽車中常用的是摩擦式制動器。制動器測試的時候需要測試多路信號，例如轉速傳感器的信號、電源信號、制動力矩（通過力矩傳感器）等，因此需要多通道示波器；而在進行耐久性測試的時候往往需要連續(xù)不斷的測試數(shù)十萬次，而人工測試顯然很難完成這個艱巨任務，因此需要自動化測試系統(tǒng)來完成這項工作。

圖十一制動器自動化測試現(xiàn)場

高壓測試

汽車點火器的測試是整個汽車測試中唯一的高壓測試。

點火線圈在點火時會產生上萬伏的瞬間電壓，測試這個點火波形的時候主要測試下面幾個參數(shù)：

1、電壓

點火器的輸出電壓必須大于一定的限值，否則難以激發(fā)出電火花，造成點火失?。?/p>

2、波形

點火器的電壓波形應該呈現(xiàn)單脈沖式（有的型號呈現(xiàn)出連續(xù)多脈沖的波形），脈沖不能出現(xiàn)震蕩，否則可能有漏電；

圖十二點火器正常波形和漏電波形

3、脈寬

點火脈沖需要持續(xù)一段時間，否則可能因為電火花持續(xù)時間過短，而造成點火失敗。

圖十三 點火器自動化測試平臺

頻域測試

汽車中遙控鑰匙和廣播天線等設備的測試需要測試頻率準確度，發(fā)射功率，調制度；對胎壓檢測模塊還需要確定接收靈敏度指標。這些測試可以用頻譜分析儀和射頻信號源完成。

RIGOL是業(yè)界領先的，從事測量儀器研發(fā)、生產和銷售的國家高新技術企業(yè)，是中國電子儀器行業(yè)協(xié)會、中國儀器儀表協(xié)會會員。公司已申請發(fā)明專利超過500項，填補了多項國家空白。產品遠銷美、英、法、德、俄、日、韓等70多個國家和地區(qū)。