CN204855667U - 车辆电性能检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种车辆电性能检测装置及系统，所述检测装置包括：控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络(CAN)总线采集板卡、低成本串行通讯网络(LIN)总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块和供电模块。能够通过静态电流量程切换模块自动地切换静态电流的检测量程，同时还能检测控制器局域网络(CAN)总线信号和低成本串行通讯网络(LIN)总线。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆电气检测技术领域，尤其涉及一种车辆电性能检测装置及系统。
背景技术
在整车项目开发后期，试制车搭建完成后，要对车辆进行电性能测试，用来验证发电机的发电量是否满足用电器的要求和线束的线径是否符合负载电流的要求，以及保险和继电器是否满足能够很好地保护用电器的要求。目前，通常使用万用表和示波器进行相关电性能测试，除了测试精度不是很高和不能准确的反映电流或电压变化趋势，也不能自动地切换静态电流检测量程以适应检测量，并且不能同时监测控制器局域网络(CAN)总线信号和低成本串行通讯网络(LIN)总线信号。
实用新型内容
本实用新型提供了一种车辆电性能检测装置，以解决使用万用表和示波器进行测试时产生的上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种车辆电性能检测装置，其特征在于，包括：控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络总线采集板卡、低成本串行通讯网络总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块和供电模块；所述电压采集模块一端连接电压输入端口，所述电压采集模块另一端连接所述控制主机；所述温度采集模块一端连接温度采集端口，所述温度采集模块另一端连接所述控制主机；所述电流采集模块一端连接静态电流量程切换模块的输出端，所述电流采集模块另一端连接所述控制主机；所述模拟采集模块一端连接静态电流量程切换模块的输出端，所述模拟采集模块另一端连接所述控制主机；所述控制器局域网络总线采集板卡一端连接控制器局域网络总线信号端口，所述控制器局域网络总线采集板卡另一端连接所述控制主机；所述低成本串行通讯网络总线采集板卡一端连接低成本串行通讯网络总线端口，所述低成本串行通讯网络总线采集板卡另一端连接所述控制主机；所述静态电流量程切换模块一端连接电流输入端，所述静态电流量程切换模块另一端连接所述电流采集模块或所述模拟采集模块；所述数字输出模块一端连接控制主机，所述数字输出模块另一端连接静态电流量程切换模块；所述供电模块分别与所述控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络总线采集板卡、低成本串行通讯网络总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块通过供电线路相连。
优选地，所述电流采集模块的电流量程范围为(-5A，5A)。
优选地，所述模拟采集模块的电流量程范围为(-30A，30A)。
优选地，所述静态电流量程切换模块包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器一端与电流输入端连接，所述第一继电器另一端与所述电流采集模块连接，所述第二继电器一端与电流输入端连接，所述第二继电器另一端与所述模拟采集模块连接。
进一步，在所述静态电流量程切换模块的两个通道切换时，两个通道的第一继电器和第二继电器同时处于吸合状态。
优选地，所述供电模块包括锂电池、内置充电器和交流供电电路。
本实用新型还提供了一种车辆电性能检测系统，包括：所述检测装置和上位机，所述检测装置的控制主机和所述上位机采用以太网连接，所述上位机用于采集数据的显示、分析和保存。
优选地，所述检测装置的控制主机和所述上位机采用TCP/IP协议进行数据交换。
采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：通过静态电流量程切换模块能够自动地切换静态电流的检测量程，同时还能检测控制器局域网络(CAN)总线信号和低成本串行通讯网络(LIN)总线。这样，不但提高了采集数据的采集精度还增强了对采集数据的显示、分析和保存功能。
附图说明
图1为本实用新型的车辆电性能检测装置示意图。
图2为本实用新型的静态电流量程切换模块的切换原理图。
图3为本实用新型的电流切换时序的示意图。
图4为本实用新型的车辆电性能检测系统示意图。
上图中标记：K1：第一继电器K2：第二继电器A1：(-5A，5A)电流采集模块A2：(-30A，30A)模拟采集模块
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的车辆电性能检测装置示意图。本实用新型的车辆电性能检测装置，包括：控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络(CAN)总线采集板卡、低成本串行通讯网络(LIN)总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块和供电模块。
在本实施例中，车载电性能检测装置的硬件系统以NI(美国国家仪器有限公司)-cRIO实时系统为核心，通过NI_C系列采集模块组成采集和控制系统。
所述控制主机采用NIcRIO-9024，用于对整个测量装置所采集数据进行处理；所述电压采集模块采用NI9221，一端连接电压输入端口另一端连接所述控制主机，用于采集电压数据并传输给控制主机；所述温度采集模块采用NI9213，一端连接温度采集端口另一端连接所述控制主机，用于采集温度数据并传输给控制主机；所述电流采集模块采用NI9227，一端连接静态电流量程切换模块的输出端另一端连接所述控制主机，用于采集整车和控制器的静态电流数据并传输给控制主机；所述模拟采集模块采用NI9205，一端连接静态电流量程切换模块的输出端另一端连接所述控制主机，用于采集整车接地电压偏移信号和电流传感器信号并传输给控制主机；所述控制器局域网络(CAN)总线采集板卡采用NI9862，一端连接控制器局域网络总线信号端口另一端连接所述控制主机，用于采集控制器局域网络总线数据并传输给控制主机；所述低成本串行通讯网络(LIN)总线采集板卡采用NI9866，一端连接低成本串行通讯网络总线端口另一端连接所述控制主机，用于采集低成本串行通讯网络总线数据并传输给控制主机；所述数字输出模块采用为NI9477，一端连接控制主机一端连接静态电流量程切换模块，用于控制静态电流量程自动切换模块；所述静态电流量程切换模块，一端连接电流输入端另一端连接所述电流采集模块或所述模拟采集模块，用于控制静态电流量程自动切换；所述供电模块与所述控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络总线采集板卡、低成本串行通讯网络总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块通过供电线路相连，用于对各模块供电。
其中，所述电流采集模块的电流量程范围为(-5A，5A)，所述模拟采集模块的电流量程范围为(-30A，30A)。
在静态电流测试时，需要记录整车在IGN＝ON—>OFF—>系统休眠整个过程的电流。整车及控制器静态电流测试需要精度较高的电流采集模块，然而精度较高的电流采集模块量程却比较小。本检测装置采用的电流采集模块量程范围为(-5A，5A)，而在IGN＝ON状态下整车的系统电流较大，会超出电流采集模块的量程。
如图2所示，为本实用新型的静态电流量程切换模块的切换原理图。为了能保证测试数据的完整性，本方案设计了静态电流量程自动切换的功能，即当被测电流大于5A时，系统自动切换到电流量程范围为(-30A，30A)的模拟采集模块。保证了采集数据记录的完整性与连续性。
为了保证检测装置自动适应电流量程的切换，并保护小量程通道不被大电流冲击，所述静态电流量程切换模块中设计了量程自动切换电路，由FPGA直接驱动数字输出模块实现对所述静态电流量程切换模块两个通道的第一继电器和第二继电器进行控制。
本实施例中，电性能检测装置的硬件设备为NIcRIO-9024控制主机和NI9114FPGA底板。采集板卡全部安装到FPGA底板上，软件开发时不需要开发板卡的驱动程序，只需编辑FPGA代码，调用已集成的板卡驱动程序，代码下载到FPGA底板后相当于把软件代码固化为硬件电路，因此FPGA底板可以像硬件电路一样进行板卡控制，软件只是改变设置参数。数字输出模块有多路输出，每路输出可控制一路继电器，根据控制逻辑对多路继电器进行控制。
为了保证通道切换过程中不发生瞬间开路现象，在所述静态电流量程切换模块的两个通道切换时，两个通道的第一继电器和第二继电器同时处于吸合状态。电流切换的时序图如图3所示：
当静态电流小于5A时，K1断开，K2吸合；当静态电流大于5A时，KI吸合，同时K2保持吸合一段时间，在K1完全吸合后K2断开；当静态电流从高到低小于5A时，K2首先吸合，K1保持吸合一段时间，当K2完全吸合后K1断开；在第一继电器和第二继电器的切换过程中使用有重叠时间，保证系统不会出现瞬间开路的现象。
之所以采用FPGA底板能够确保切换的速度，是因为FPGA底板的板载时钟频率是40MHz，最小反应时间为0.025微妙，而电脑软件的运行时的最快反应时间是1000微妙，而且FPGA是固化的，不会有时间延迟，电脑运行程序会受程序代码、运算数据量的影响，使速度变慢。
为满足实车动态测试需求，系统设置内置电池供电系统。供电系统主要由锂电池、内置充电器、交流供电电路组成。其中锂电池采用14AH容量电池，其输出电压范围13-15V，保证在脱离外接电源时为设备充分供电。车载电性能测试设备可通过220V交流充电线进行充电，当连接充电线后，系统会自动切换到交流供电模式，为电池进行充电，同时不影响设备正常工作。
本实用新型还提供另一是实施例，一种车辆电性能检测系统包括：上述检测装置和上位机，所述检测装置的控制主机和所述上位机采用以太网连接，所述上位机用于采集数据的显示、分析和保存。所述检测装置的控制主机和所述上位机采用TCP/IP协议进行数据交换。这样，更加准确便捷地对试制车辆进行电性能测试，真实的反映电流、电压变化的趋势，同时监测CAN/LIN总线信号。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种车辆电性能检测装置，其特征在于，包括：控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络总线采集板卡、低成本串行通讯网络总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块和供电模块；所述电压采集模块一端连接电压输入端口，所述电压采集模块另一端连接所述控制主机；所述温度采集模块一端连接温度采集端口，所述温度采集模块另一端连接所述控制主机；所述电流采集模块一端连接静态电流量程切换模块的输出端，所述电流采集模块另一端连接所述控制主机；所述模拟采集模块一端连接静态电流量程切换模块的输出端，所述模拟采集模块另一端连接所述控制主机；所述控制器局域网络总线采集板卡一端连接控制器局域网络总线信号端口，所述控制器局域网络总线采集板卡另一端连接所述控制主机；所述低成本串行通讯网络总线采集板卡一端连接低成本串行通讯网络总线端口，所述低成本串行通讯网络总线采集板卡另一端连接所述控制主机；所述静态电流量程切换模块一端连接电流输入端，所述静态电流量程切换模块另一端连接所述电流采集模块或所述模拟采集模块；所述数字输出模块一端连接控制主机，所述数字输出模块一端连接静态电流量程切换模块；所述供电模块分别与所述控制主机、电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、模拟采集模块、控制器局域网络总线采集板卡、低成本串行通讯网络总线采集板卡、静态电流量程切换模块、数字输出模块通过供电线路相连。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电流采集模块的电流量程范围为(-5A，5A)。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述模拟采集模块的电流量程范围为(-30A，30A)。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述静态电流量程切换模块包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器一端与电流输入端连接，所述第一继电器另一端与所述电流采集模块连接，所述第二继电器一端与电流输入端连接，所述第二继电器另一端与所述模拟采集模块连接。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，在所述静态电流量程切换模块的两个通道切换时，两个通道的第一继电器和第二继电器同时处于吸合状态。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述供电模块包括锂电池、内置充电器和交流供电电路。
7.一种车辆电性能检测系统，其特征在于，包括：如权利要求1至6任一项所述检测装置和上位机，所述检测装置的控制主机和所述上位机采用以太网连接，所述上位机用于采集数据的显示、分析和保存。
8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置的控制主机和所述上位机采用TCP/IP协议进行数据交换。
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