Elektrinių transporto priemonių neprisijungus bandymo įrangos, pagrįstos MFC, kūrimas

Pratarmė

Nuo tada, kai vokiečių inžinierius Carlas Benzas išrado pirmąjį automobilį 1886, automobilių pramonė patyrė daugiau nei šimtmetį nuolatinės plėtros. Automobiliai labai prisidėjo prie šiuolaikinės civilizacijos, patogumo ir ekonomikos augimo užtikrinimas. Tačiau, jie taip pat suvaidino svarbų vaidmenį bloginant aplinką, ypač dėl oro taršos.

Nuo XX amžiaus pabaigos, susirūpinimą dėl aplinkos apsaugos ir energijos tvarumo, dėmesys buvo nukreiptas į automobilių išmetamų teršalų sukeliamos taršos mažinimą. Tradicinis vidaus degimo variklis (Ledas) transporto priemonės, kurios priklauso nuo naftos ir kito iškastinio kuro, susiduria su savo vystymosi lūžiu. Šiuo metu, yra maždaug 1 milijardo transporto priemonių visame pasaulyje, ir tikimasi, kad šis skaičius išaugs trigubai 2050. Atsižvelgiant į dabartinį vartojimo lygį, Apskaičiuota, kad pasaulinių naftos atsargų užteks tik dar vienam 40 metų. Ši padėtis rodo, kad reikia skubiai tirti ir skatinti naujų energiją naudojančių elektrinių transporto priemonių naudojimą (EV).

Nauja energetinė transporto priemonės (NEV) reiškia automobilius, kurių varikliai iš dalies arba visiškai priklausomi nuo elektros energijos. NEV pirmiausia skirstomi į tris kategorijas: Akumuliatorinės elektrinės transporto priemonės (BEV), Hibridinės elektrinės transporto priemonės (HEV), ir kuro elementų elektrinės transporto priemonės (FCEV). Tikimasi, kad ateities NEV kryptis bus visiškai elektriniai BEV. Palyginti su įprastomis ICE transporto priemonėmis, elektra varomi automobiliai aprūpinti pažangiais elektroniniais valdymo blokais (ECU) atsakingas už transporto priemonės eksploataciją ir saugumą. Pagrindiniai valdymo blokai apima variklio valdymo bloką (MCU), Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS), ir transporto priemonės valdymo blokas (VCU). Šių ECU patikimumas tiesiogiai veikia keleivių saugumą, todėl labai svarbu atlikti griežtą visų elektrinių komponentų patikrą, laidų laidai, ir valdymo modulius prieš transporto priemonėms išvažiuojant iš gamyklos.

Šiame tyrime daugiausia dėmesio skiriama EV neprisijungus veikiančios testavimo sistemos, pagrįstos MFC, kūrimui („Microsoft“ pagrindų klasės) atitikti šiuolaikinių elektromobilių gamybos linijų reikalavimus.

1. Neprisijungus veikiančių transporto priemonių testavimo kūrimo būsena

1.1 Vidaus vystymosi statusas

Kinijos automobilių pramonė sparčiai auga, didėjant transporto priemonių modeliams, gamybos apimtis, ir patobulinti kokybės standartai. Iš tradicinių automobilių elektroninių valdymo sistemų (pavyzdžiui, degalų įpurškimo sistemos, oro pagalvės, ir stabdžių antiblokavimo sistemos) prie EV maitinimo sistemų, elektroninių prietaisų integracija tapo labiau paplitusi. Vadinasi, transporto priemonių testavimo neprisijungus technologija taip pat labai pasikeitė. Šiuolaikinės elektroninės grandinės tapo labai miniatiūrinės ir sudėtingos, todėl bandymai tampa vis sudėtingesni. Šiuo metu, grandinės patikrinimui naudojami keli metodai:

1. Rankinis vizualinis patikrinimas Ankstyvosiose automobilių plėtros stadijose, patikrinimai visų pirma buvo atliekami rankiniu būdu, naudojant vizualinį vaizdą, klausos, ir lytėjimo metodai. Tačiau, paviršiuje montuojami komponentai tapo sudėtingesni, rankinis patikrinimas pasirodė nepatikimas ir neveiksmingas. Mikro rutulinių tinklelių masyvo atsiradimas (BGA) pakuotės ir flip-chip technologija padarė rankinį vizualinį patikrinimą nepraktišką. Kompiuterinių technologijų pažanga leido žymiai patobulinti automatizuotus testavimo būdus, leidžianti atlikti tikslesnę ir efektyvesnę transporto priemonės diagnostiką.
2. Optinės apžiūros technologijos Automatizuota optinė apžiūra (AOI) ir automatinė rentgeno apžiūra (AXI) buvo sukurtos sistemos, papildančios rankinį patikrinimą. Nors šios technologijos padeda nustatyti defektus, kuriuos sunku aptikti vizualiai, jų tikslumas išlieka labai priklausomas nuo vaizdo apdorojimo algoritmų, kurie gali sukelti klaidingus teigiamus arba neigiamus rezultatus.
3. Funkcinis testavimas Funkcinis bandymas yra labai svarbus norint patikrinti paviršiuje montuojamų įrenginių ir miniatiūrinių grandinių plokščių veikimą. Testavimo įrangos ir virtualių prietaisų programinės įrangos standartizavimas padidino funkcinio testavimo universalumą ir lankstumą, sumažinti išlaidas ir pagerinti efektyvumą.

1.2 Tarptautinės plėtros statusas

Automobilių testavimo technologijos buvo plačiai išplėtotos pramoninėse šalyse. 1950-aisiais prasidėjo struktūrinės automobilių diagnostikos metodikos, ir iki septintojo dešimtmečio pabaigos, fizikos pažanga, elektronika, o optika palengvino sudėtingesnius diagnostikos metodus. Aštuntajame dešimtmetyje išradę mikroprocesorius padėjo pamatus VCU pagrįstai diagnostikai. Netrukus atsirado automatinė transporto priemonių testavimo įranga, integruojant duomenų gavimą, apdorojimas, ir rezultatų ataskaitų teikimo galimybes.

Per 1980 m, automobilių diagnostika padarė tolesnę pažangą įdiegus į programinę įrangą integruotas diagnostikos sistemas, leidžia atlikti visapusišką ir automatizuotą transporto priemonių patikrą. Šios pažangos pašalino žmogiškąsias klaidas, žymiai pagerina tikslumą ir efektyvumą. Iki 1990 m, borto diagnostika (OBD) sistemos tapo standartine, leidžia transporto priemonėms savarankiškai pranešti apie savo eksploatacinę būklę ir aptikti gedimus. 2000-aisiais buvo išplėstos diagnostikos galimybės, įskaitant nuspėjamą techninę priežiūrą ir gedimų analizę, padidinti transporto priemonės saugumą ir patikimumą.

Išsivysčiusiose šalyse automobilių bandymai iš esmės yra institucionalizuoti, standartizuotų pagrindinių technologijų pasiekimas. Nuolatinė transporto priemonių diagnostikos tendencija yra didesnė intelekto ir automatizavimo kryptis. Ateityje daugiausia dėmesio bus skiriama nuspėjamosios priežiūros sistemoms, siekiant pagerinti diagnostikos tikslumą ir patikimumą.

2. Sistemos principų analizė ir bendras dizainas

2.1 Testavimo principai

EV neprisijungusi testavimo sistema imituoja VCU signalus per viršutinį kompiuterį, analizuoja ir iššifruoja CAN magistralės pranešimus, nustato gedimus, ir jungiasi prie transporto priemonės OBD prievado, kad sukurtų uždarojo ciklo diagnostikos grandinę. Tada bandymo rezultatai išsaugomi ir perduodami į neprisijungus veikiančią testavimo sistemą tolesniam apdorojimui.

2.2 CAN autobusų priėmimas ir valdymas

CAN magistralė perduoda signalus naudodama trumpųjų kadrų struktūras, su kiekvienu kadru, kuriame yra 8 baitų duomenų. Tai užtikrina didelės spartos perdavimą ir stiprias apsaugos nuo trukdžių galimybes. Sistema gali automatiškai atjungti sugedusius mazgus, kad išvengtų trikdžių visame tinkle. Naudojant magistralės arbitražo technologiją, žemesnio prioriteto mazgai atideda aukštesnio prioriteto mazgams, išvengti autobusų konfliktų. CAN magistralė priima įvairius signalus, įskaitant būsenos indikatorius, variklio duomenis, ir diagnostiniai pranešimai, kurie naudojami kuriant stebėjimo programas.

2.3 Aparatinės įrangos prijungimas

Testavimo sistema prisijungia prie transporto priemonės CAN magistralės, kad apdorotų didelės ir mažos spartos duomenis. OBD sąsaja apibrėžiama taip:

• GALI A: Smeigtukas 6 (GALI Aukštas) ir Pin 14 (GALI Žemas)
• GALI B: Smeigtukas 11 ir Pin 12

Diagnostinis kabelis su OBD jungtimi viename gale ir dviem DB9 jungtimis kitame palengvina transporto priemonės ir pramoninio kompiuterio prijungimą. (IPC). IPC yra CAN kortelė duomenų perdavimui ir priėmimui, leidžia atlikti visapusišką automobilio diagnostiką.

2.4 Bandymo įrangos sąranka ir bendras procesas

Neprisijungusi bandymo įranga sumontuota gamybos linijos pabaigoje, leidžia atlikti sklandų ir efektyvų testavimą. Bandymo procesas apima šiuos veiksmus:

1. Diagnostikos kabelio prijungimas tarp bandymo įrenginio ir transporto priemonės OBD prievado.
2. Sistemos įjungimas ir diagnostikos programinės įrangos paleidimas.
3. Ryšio tarp CAN sąsajos ir transporto priemonės tinklo užmezgimas.
4. Automatizuotos diagnostikos atlikimas ir rezultatų rodymas realiu laiku.
5. Bandymo rezultatų spausdinimas baigus.
6. Proceso kartojimas kitoms transporto priemonėms.

Programinė įranga yra padalinta į tris modulius:

1. Pagrindinės informacijos įvedimas - Nuskaitydamas brūkšninį kodą, įrašo informaciją apie automobilį.
2. Duomenų rodymas – Rodomi diagnostikos rezultatai su vaizdiniais gedimo būsenos indikatoriais.
3. Ataskaitų spausdinimas – Sugeneruoja bandymo rezultatų suvestinę.

3. Programinės įrangos dizainas

Testavimo programinė įranga veikia pramoniniame asmeniniame kompiuteryje ir CAN ryšiu siejasi su transporto priemone. Jis yra suderinamas su vieningomis diagnostikos paslaugomis (UDS) protokolas (ISO 14229), kuris standartizuoja keitimąsi diagnostiniais pranešimais tarp transporto priemonės ir išorinės bandymo įrangos.

3.1 UDS ryšio mechanizmas

UDS protokolas apibrėžia diagnostikos paslaugų rinkinį, įskaitant komunikacijos valdymą, duomenų perdavimas, įvesties/išvesties valdymas, ir nuotolinio aktyvinimo tvarka.

3.2 Programinės įrangos testavimo moduliai

1. Gedimų kodo skaitymas ir išvalymas
   • Išvalo saugomus diagnostikos gedimų kodus (DTC).
   • Nuskaito ir parodo gedimų kodus analizei.
2. Pavaros testavimas
   • Reikalingas saugumo patikrinimas.
   • Laikinai valdo pavaras funkcijoms įvertinti.
3. VCU duomenų gavimas
   • Skaito techninės/programinės įrangos versijas, pagaminimo datos, ir PCB identifikatoriai.
4. Duomenų rašymas
   • Išsaugo VIN ir įdiegimo datą VCU EEPROM.

Išvada

Sukurta sistema sėkmingai integruoja gedimų kodų diagnostiką, pavaros bandymas, VCU duomenų gavimas, ir parametrų rašymas, žymiai pagerinti testavimo efektyvumą ir užtikrinti elektromobilių gamybos kokybę.