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車載以太網如何測試? 聽聽AEM怎麼說(下篇)

日期:2025-05-05 13:49
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摘要: 無論國內或者國外,目前正在采用的,以及即將要進入批量使用的是百兆或者千兆,而千兆是市場發展方向。涉及到的測試參數,第1,因為這裡采用的是單線對的傳輸介質,所以它的測試參數比我們采用四線對的要少。第2,支持千兆比特每秒的物理帶寬,頻率到600赫茲。目前國際上(zui)高銅纜介質的傳輸帶寬已經到2G赫茲。因此,從它的頻率來講,並不是非常高,也就是說測試難度並不是很大。如果從通信行業來比對,屬於中下端的技術水平,但對於汽車行業來說已經足夠了,甚至說有點超前,所以,它的測試難度並不大。 首先,用什麼設備來測...
無論國內或者國外,目前正在采用的,以及即將要進入批量使用的是百兆或者千兆,而千兆是市場發展方向。涉及到的測試參數,第1,因為這裡采用的是單線對的傳輸介質,所以它的測試參數比我們采用四線對的要少。第2,支持千兆比特每秒的物理帶寬,頻率到600赫茲。目前國際上(zui)高銅纜介質的傳輸帶寬已經到2G赫茲。因此,從它的頻率來講,並不是非常高,也就是說測試難度並不是很大。如果從通信行業來比對,屬於中下端的技術水平,但對於汽車行業來說已經足夠了,甚至說有點超前,所以,它的測試難度並不大。

首先,用什麼設備來測試呢?對於車載以太網而言,它的技術於通信行業來說是相當成熟的技術。因此,目前市場上有大量的實驗室設備能對它進行測試,主要就是我們稱之為矢量網絡分析儀的實驗室設備。對於測試儀器,(zui)基本的要求(qiu)是,端口數量至少為4個端口,形成兩個信道。單個線對有兩個導體,有四個端頭,這四個端頭要連到信息設備上,因此我們的測試設備至少要有四個可以接這四個端口,形成兩個信道。OPEN標準有詳細的表格,裡麵列了對測試設備的基本要求,對於我們實際使用的實驗室測試設備而言,是非常容易達到的一些指標。

其次,在哪裡完成測試?測試的場所當然是在實驗室。但是,實驗室用台式高精度的設備來測試有一些不足。我們麵對的是規模性的大批量生產,因為汽車廠所生產的汽車數量是以萬為單位的,麵對這樣一個龐大的數量,我們采用抽測還是全測的方式呢?需要考慮成本的問題,當然采用設備的數量增加以後,設備的硬件成本也要考慮在內。即便我們這樣做了,我們把所有的線束拿到實驗室,能不能代替產線的測試?因為線束的狀態是不一樣的。比如說下圖這個,奧迪A8的整體線束,它的線束規模和體積是很大的,這樣的龐大線束整體搬到實驗室是不是可操作?

實際生產過程中大多數是采用線束實驗台,這個實驗台上的線束狀態,和拿到實驗室後線束的狀態是不一樣的。低速信號總線對線束的彎折、回轉、受外界因素的影響不敏感,以太網的傳輸速率很高,對這些都是敏感的。

從目前的技術水平來講,線束在整車內的布放仍然依靠全手工完成,發動機、車體、其他的焊接都可以用機器人來完成。布線這個工序是由操作人員手工完成的,由人來完成的事情就有可能出現錯誤,或者出現影響,而這個影響是在實驗室無法模擬出來的。
隨著車輛的長期使用,以太網線束,可能會受到外部因素的影響,它的性能指標可能會發生變化,或者出現故障。我們怎麼在售後的情況下進行快速測試?這對實驗室環境下的專用儀器的測試手段提出了一些挑戰。我列了該邏輯關係圖,生產現場、安裝現場、維修現場,如果在這些測試合格的情況下,可以推斷這些線束拿到實驗室條件下測試肯定是合格的,但反向就不一定了,很多因素會影響線束的運行狀態。如果現場測試不合格,將線束拿回到實驗室,肯定也是不合格的。反之,如果實驗室測試的是一個不合格的線束,安裝到現場以後,也不可能通過人為的外部乾預讓它變得合格。所以,實驗室測試是一種必要但不充分的測試。
針對以上情況,AEM公司提出了解決方案,該解決方案主要針對的是,第1、線束生產現場的品控測試;第2、整機線束裝配以及維修的現場測試;第3,可以兼顧實驗室條件下的測試。給大家看一下我們方案的測試精度。

這是我們解決方案的核心部件-電路板,大概和半張A4紙的長寬比例差不多,右邊的是已經封裝到外殼裡麵。一塊電路板的通道數是8個端口、4個通道。為了檢測單線對以太網,測試設備至少要達到四個端口雙通道,我們做到了四通道。關於測試的頻率帶寬,剛才說支持百兆以太網傳輸速率的車載介質,它的帶寬是到100兆赫茲,支持千兆以太網的介質傳輸速率的帶寬是600兆赫茲。我們的電路板或者稱其為核心部件,支持3000兆赫茲的帶寬,遠遠高於我們需要的測試極限。一般來說,測試設備的測試精度應該是在滿量程的2/3以內,測試精度(zui)好,從這個角度來講,它也完全滿足這個要求。要是從大批量應用的情況考慮,肯定要考慮價格,而它的價格**是比實驗室設備低,價格至少是成倍的下降。

下麵我們看一下實際應用情況,下圖左邊三張照片實際來自於美國通用機器公司,他們的汽車生產線的線束加工實驗平台,這是某個車型上使用的線束,這個線束並不是全都采用了以太網的技術,其中若乾線對是采用了以太網的傳輸介質,在平台的下麵安裝的兩個綠色的電路板就是我們的核心部件。當然,驅動核心部件需要一套配套程序,配套程序是旁邊一台計算機。屏幕上會實時顯示出這條以太網線速的傳輸質量。下麵這個屏幕展示的就是100兆赫茲的情況下,它采用的標準是TC2的,就是100兆/秒的傳輸測試標準。展示了100兆赫茲和600兆赫茲的測試結果,他們希望評判的是600兆赫茲的狀態,這在軟件上都是可以控製的,評判標準和實測標準的對比都可以由軟件來控製。

總之,這是一種在目前美國通用機器實際使用的,在墨西哥的線束工廠,以及在上海的OEM線束工廠都采用了這種方案,針對單對線以太網線束進行生產階段的品控測試。
第2種是整車的線束安裝,是在某一個工序的結尾,需要對某些線束狀態進行掌握,可以用這種方式。我們把核心部件裝在了一個手持儀表的外殼,儀表本身帶有觸摸屏幕,手持儀表大小幾乎和筆記本電腦的一半大,可以隨時攜帶到汽車狹小空間裡。這裡麵重要的問題是,必須采用以太網的特殊接口。

大家知道,汽車行業的連接器類型很多,哪怕是同一個品牌不同車型,裡麵連接器的樣式或類型都不一樣。因此,我們提供的解決方案是,根據用戶以太網線速的端口類型,提供相應定製化的端口適配器。儀表設備的接口,主機是相同的,更換不同接口的適配器,可以對不同線束的接口進行測試。這是整機裝車以後的線束測試方案。

第三種就是實驗室狀態下的,在開發新車型或者是新的線束類型時,不可避免的先做一些實驗室的實驗,或者是探索性的設計。在OPEN聯盟相關標準也提到了這個測試方法,測試線對之間串擾。我們一直在說單線對,實際上同一個線束內可能出現不僅一對傳輸介質,可能同時會出現兩個或三個傳輸介質,類似於下圖左上角屏幕的狀態。線對彼此之間會有一些電磁輻射,或者是乾擾的出現。為此,相關的標準會提供測試方法。但是需要注意,在OPEN標準裡麵,它采用的是雙通道網絡分析儀。在測試過程中,要人為地轉換端口。實際上我們在做實驗的時候,這塊電路板提供了四個通道,同時可以接兩對單線對的線束,這樣就避免了人為的轉接端口,所有的控製都來自於計算機軟件控製,自動收發的信號,避免了端口人為的乾擾,這就是我們提供的實驗室狀態下的測試。

無論是測試方法或者測試設備,得到的數據是不是可信呢?我們和新加坡計量院有密切的合作關係,我們把所有的這些測試方案都在新加坡計量院做了一個比對。大家可以看到,下圖上這一台大設備就是新加坡計量院的實驗室網分,旁邊的就是我剛才給大家展示的,實驗室狀態下我們的核心部件連接到線束以後的狀態。中間這台電腦驅動核心部件,完成測試。
我們得到了一些比對的數據,大家可以看到,下麵有兩條曲線,黑色和紅色,黑色的是實驗室網絡分析儀獲得的數據結果。紅線是AEM核心部件獲得的測試數據。橫坐標是頻率,縱坐標是dB值,可以看到這兩條線基本上是重合的。這是回波損耗,綠色的都是實驗室設備獲得的結果,紅色和黑色是我們部件得到的結果。這個圖形看(zui)上麵的峰值,基本上可以看出它們的峰值大小、趨勢,都是可以進行比對的,從工程角度幾乎可以認為是相同的。下麵是噪聲,上麵的峰值或者是極值,是我們作為評判的依據。
 

再往下,這是橫縱向轉換損耗的測試數據。我們采用縮小化和工程化方案獲得的測試結果,和實驗室裝備得到的測試結果是可以進行比對和互認的。

(zui)後總結一下:
  • 第1,現場測試是確保車載以太網線束品質的充分必要條件;

  • 第2,AEM公司提供的解決方案,它的性能能夠滿足單線對以太網線束的測試要求;

  • 第3,我們提出的測試方案功能彌補了傳統實驗室測試的不足,主要彌補了現場測試的不足;

  • 第4,定製化的測試適配器,能夠滿足現場的使用要求,在狹小空間便於攜帶;

  • 第5,開放通信接口,有利於融入客戶所使用的測試係統,我們隻提供硬件,提供通信接口以後,如果客戶有二次研發的能力,也可以自己編製控製係統;

  • (zui)後能夠得出這樣一個結論,AEM的解決方案提升了單線對以太網傳輸介質的品控測試工效,降低了測試成本。

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