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车载以太网如何测试? 听听AEM怎么说(下篇)

日期:2025-05-01 22:33
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摘要: 无论国内或者国外,目前正在采用的,以及即将要进入批量使用的是百兆或者千兆,而千兆是市场发展方向。涉及到的测试参数,第1,因为这里采用的是单线对的传输介质,所以它的测试参数比我们采用四线对的要少。第2,支持千兆比特每秒的物理带宽,频率到600赫兹。目前国际上(zui)高铜缆介质的传输带宽已经到2G赫兹。因此,从它的频率来讲,并不是非常高,也就是说测试难度并不是很大。如果从通信行业来比对,属于中下端的技术水平,但对于汽车行业来说已经足够了,甚至说有点超前,所以,它的测试难度并不大。 首先,用什么设备来测...
无论国内或者国外,目前正在采用的,以及即将要进入批量使用的是百兆或者千兆,而千兆是市场发展方向。涉及到的测试参数,第1,因为这里采用的是单线对的传输介质,所以它的测试参数比我们采用四线对的要少。第2,支持千兆比特每秒的物理带宽,频率到600赫兹。目前国际上(zui)高铜缆介质的传输带宽已经到2G赫兹。因此,从它的频率来讲,并不是非常高,也就是说测试难度并不是很大。如果从通信行业来比对,属于中下端的技术水平,但对于汽车行业来说已经足够了,甚至说有点超前,所以,它的测试难度并不大。

首先,用什么设备来测试呢?对于车载以太网而言,它的技术于通信行业来说是相当成熟的技术。因此,目前市场上有大量的实验室设备能对它进行测试,主要就是我们称之为矢量网络分析仪的实验室设备。对于测试仪器,(zui)基本的要求(qiu)是,端口数量至少为4个端口,形成两个信道。单个线对有两个导体,有四个端头,这四个端头要连到信息设备上,因此我们的测试设备至少要有四个可以接这四个端口,形成两个信道。OPEN标准有详细的表格,里面列了对测试设备的基本要求,对于我们实际使用的实验室测试设备而言,是非常容易达到的一些指标。

其次,在哪里完成测试?测试的场所当然是在实验室。但是,实验室用台式高精度的设备来测试有一些不足。我们面对的是规模性的大批量生产,因为汽车厂所生产的汽车数量是以万为单位的,面对这样一个庞大的数量,我们采用抽测还是全测的方式呢?需要考虑成本的问题,当然采用设备的数量增加以后,设备的硬件成本也要考虑在内。即便我们这样做了,我们把所有的线束拿到实验室,能不能代替产线的测试?因为线束的状态是不一样的。比如说下图这个,奥迪A8的整体线束,它的线束规模和体积是很大的,这样的庞大线束整体搬到实验室是不是可操作?

实际生产过程中大多数是采用线束实验台,这个实验台上的线束状态,和拿到实验室后线束的状态是不一样的。低速信号总线对线束的弯折、回转、受外界因素的影响不敏感,以太网的传输速率很高,对这些都是敏感的。

从目前的技术水平来讲,线束在整车内的布放仍然依靠全手工完成,发动机、车体、其他的焊接都可以用机器人来完成。布线这个工序是由操作人员手工完成的,由人来完成的事情就有可能出现错误,或者出现影响,而这个影响是在实验室无法模拟出来的。
随着车辆的长期使用,以太网线束,可能会受到外部因素的影响,它的性能指标可能会发生变化,或者出现故障。我们怎么在售后的情况下进行快速测试?这对实验室环境下的专用仪器的测试手段提出了一些挑战。我列了该逻辑关系图,生产现场、安装现场、维修现场,如果在这些测试合格的情况下,可以推断这些线束拿到实验室条件下测试肯定是合格的,但反向就不一定了,很多因素会影响线束的运行状态。如果现场测试不合格,将线束拿回到实验室,肯定也是不合格的。反之,如果实验室测试的是一个不合格的线束,安装到现场以后,也不可能通过人为的外部干预让它变得合格。所以,实验室测试是一种必要但不充分的测试。
针对以上情况,AEM公司提出了解决方案,该解决方案主要针对的是,第1、线束生产现场的品控测试;第2、整机线束装配以及维修的现场测试;第3,可以兼顾实验室条件下的测试。给大家看一下我们方案的测试精度。

这是我们解决方案的核心部件-电路板,大概和半张A4纸的长宽比例差不多,右边的是已经封装到外壳里面。一块电路板的通道数是8个端口、4个通道。为了检测单线对以太网,测试设备至少要达到四个端口双通道,我们做到了四通道。关于测试的频率带宽,刚才说支持百兆以太网传输速率的车载介质,它的带宽是到100兆赫兹,支持千兆以太网的介质传输速率的带宽是600兆赫兹。我们的电路板或者称其为核心部件,支持3000兆赫兹的带宽,远远高于我们需要的测试极限。一般来说,测试设备的测试精度应该是在满量程的2/3以内,测试精度(zui)好,从这个角度来讲,它也完全满足这个要求。要是从大批量应用的情况考虑,肯定要考虑价格,而它的价格**是比实验室设备低,价格至少是成倍的下降。

下面我们看一下实际应用情况,下图左边三张照片实际来自于美国通用机器公司,他们的汽车生产线的线束加工实验平台,这是某个车型上使用的线束,这个线束并不是全都采用了以太网的技术,其中若干线对是采用了以太网的传输介质,在平台的下面安装的两个绿色的电路板就是我们的核心部件。当然,驱动核心部件需要一套配套程序,配套程序是旁边一台计算机。屏幕上会实时显示出这条以太网线速的传输质量。下面这个屏幕展示的就是100兆赫兹的情况下,它采用的标准是TC2的,就是100兆/秒的传输测试标准。展示了100兆赫兹和600兆赫兹的测试结果,他们希望评判的是600兆赫兹的状态,这在软件上都是可以控制的,评判标准和实测标准的对比都可以由软件来控制。

总之,这是一种在目前美国通用机器实际使用的,在墨西哥的线束工厂,以及在上海的OEM线束工厂都采用了这种方案,针对单对线以太网线束进行生产阶段的品控测试。
第2种是整车的线束安装,是在某一个工序的结尾,需要对某些线束状态进行掌握,可以用这种方式。我们把核心部件装在了一个手持仪表的外壳,仪表本身带有触摸屏幕,手持仪表大小几乎和笔记本电脑的一半大,可以随时携带到汽车狭小空间里。这里面重要的问题是,必须采用以太网的特殊接口。

大家知道,汽车行业的连接器类型很多,哪怕是同一个品牌不同车型,里面连接器的样式或类型都不一样。因此,我们提供的解决方案是,根据用户以太网线速的端口类型,提供相应定制化的端口适配器。仪表设备的接口,主机是相同的,更换不同接口的适配器,可以对不同线束的接口进行测试。这是整机装车以后的线束测试方案。

第三种就是实验室状态下的,在开发新车型或者是新的线束类型时,不可避免的先做一些实验室的实验,或者是探索性的设计。在OPEN联盟相关标准也提到了这个测试方法,测试线对之间串扰。我们一直在说单线对,实际上同一个线束内可能出现不仅一对传输介质,可能同时会出现两个或三个传输介质,类似于下图左上角屏幕的状态。线对彼此之间会有一些电磁辐射,或者是干扰的出现。为此,相关的标准会提供测试方法。但是需要注意,在OPEN标准里面,它采用的是双通道网络分析仪。在测试过程中,要人为地转换端口。实际上我们在做实验的时候,这块电路板提供了四个通道,同时可以接两对单线对的线束,这样就避免了人为的转接端口,所有的控制都来自于计算机软件控制,自动收发的信号,避免了端口人为的干扰,这就是我们提供的实验室状态下的测试。

无论是测试方法或者测试设备,得到的数据是不是可信呢?我们和新加坡计量院有密切的合作关系,我们把所有的这些测试方案都在新加坡计量院做了一个比对。大家可以看到,下图上这一台大设备就是新加坡计量院的实验室网分,旁边的就是我刚才给大家展示的,实验室状态下我们的核心部件连接到线束以后的状态。中间这台电脑驱动核心部件,完成测试。
我们得到了一些比对的数据,大家可以看到,下面有两条曲线,黑色和红色,黑色的是实验室网络分析仪获得的数据结果。红线是AEM核心部件获得的测试数据。横坐标是频率,纵坐标是dB值,可以看到这两条线基本上是重合的。这是回波损耗,绿色的都是实验室设备获得的结果,红色和黑色是我们部件得到的结果。这个图形看(zui)上面的峰值,基本上可以看出它们的峰值大小、趋势,都是可以进行比对的,从工程角度几乎可以认为是相同的。下面是噪声,上面的峰值或者是极值,是我们作为评判的依据。
 

再往下,这是横纵向转换损耗的测试数据。我们采用缩小化和工程化方案获得的测试结果,和实验室装备得到的测试结果是可以进行比对和互认的。

(zui)后总结一下:
  • 第1,现场测试是确保车载以太网线束品质的充分必要条件;

  • 第2,AEM公司提供的解决方案,它的性能能够满足单线对以太网线束的测试要求;

  • 第3,我们提出的测试方案功能弥补了传统实验室测试的不足,主要弥补了现场测试的不足;

  • 第4,定制化的测试适配器,能够满足现场的使用要求,在狭小空间便于携带;

  • 第5,开放通信接口,有利于融入客户所使用的测试系统,我们只提供硬件,提供通信接口以后,如果客户有二次研发的能力,也可以自己编制控制系统;

  • (zui)后能够得出这样一个结论,AEM的解决方案提升了单线对以太网传输介质的品控测试工效,降低了测试成本。

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