ECOS 电流检测技术应用分析

ECOS 电流检测技术应用分析
马庭松
【摘要】When an electro-device is working, the anodal current output from automotive battery will be changed. The current values are measured by the Intelligent Current Probe. The measuring of current is carried out inductively according to the compensating method (Hall Effect). The inductive measuring with the ICP has the distinct advantage that the vehicle circuit does not have to be interrupted for measuring. The current data are transferred to the Multi-Function Tester by Bluetooth in real time. The ECOS Software analyses the current data through the preset parameters so as to obtain the load work current to judge whether the load work current meets the design requirements.%用电负载开启时，车载蓄电池的正极输出电流会发生变化，电流值通过智能电流钳进行测量， ICP 的原理是使用补偿法的感应测量(霍尔效应)。

这样的优势在于测量时不影响车辆的电流。

电流钳通过蓝牙将电流数据实时传输给手持诊断仪，ECOS 系统软件通过预设的参数，对电流数据进行统计分析，从而获得用电负载的工作电流，用于判断用电负载是否满足设计要求。

【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】3页(P17-19)
【关键词】ECOS;电流检测;电流钳;手持诊断仪;霍尔效应
【作者】马庭松
【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司规划设计一院，安徽芜湖 241009
【正文语种】中文
【中图分类】U463
随着半导体技术、嵌入式计算机技术的发展，汽车电子电器技术也得到了飞速发展。

大量与整车结构、性能有关的电气控制模块在汽车产品上予以应用。

同时随着信息技术的进步，总线化、信息化也是汽车电子电器技术发展的趋势。

大量电气控制模块在汽车设计上的应用，也就意味着在汽车生产时，要在生产线上配备电气检测系统（ECOS:electrical check out system）,用来完成电气控制模块的软件刷新、电气控制模块配置、传感器标定、电流检测、ECU故障码清除等工作。

ECOS系统在欧美汽车厂是比较成熟的技术，对于国内自主品牌车厂则是个新兴的检测系统，相信不久的将来，它会在国内自主品牌的生产中占有越来越重要的地位。

本文通过对ECOS系统中的电流检测技术进行分析，介绍电流检测的原理及发展
方向。

一、电流检测的测试流程
电流检测作为ECOS的一个重要组成部分，本文主要介绍汽车行业内较普遍使用
的电流检测方法。

（一）常见的电流检测组成
电流检测通常由智能电流钳(Intelligent Current Probe，以下简称为ICP)、手持
诊断设备（Multi-Function Tester，以下简称 MFT）、服务器、无线网络、打印
机、ECOS系统软件组成。

ICP测试电流，并与MFT通过蓝牙进行数据交互；MFT负责ECOS功能的实现；ECOS系统软件管理所有检测数据、管理服务器等硬件、上传下载程序等功能，是ECOS的核心；服务器负责记录相关数据，实时通过无线网络与各MFT交互数据。

（二）电流检测的测试流程
1.将ICP夹在待测车辆蓄电池的正极端输出电缆上；
2.操作人员打开待测车辆点火开关至ON档；
3.操作人员操作MFT扫描待测车辆的VIN码（车辆识别代号），选择相应的电流检测程序；
4.MFT提示操作人员依次打开待测车辆的用电负载，ICP测试相关电流值，实时传输给MFT；
5.测试结束后，ECOS根据测试值与预先设定的判定值进行比较，并打印测试单据，对于测试不合格的检测项在单据中体现，以备返修人员检查。

所有测试数据上传服务器。

二、电流检测的原理
汽车电器元件（以下简称为用电负载）基本装在车身本体中，利用仪器仪表直接检测用电负载的电流，在汽车生产过程中是不可能实现的。

因此，工程师们想出了间接测量法，当用电负载开启时，车载蓄电池输出电流会发生变化，电流值通过ICP 进行测量，ICP的测量原理是使用补偿法的感应测量 (霍尔效应)。

这样的优势在于测量时不会影响车辆的电流。

电器负载开启后，设备利用ICP可获得如图1所示的I/t理想波形图。

从图中可以看到，被测用电负载开启前，蓄电池回路中已经输出一个平稳的电流I2（称为背
景电流）；用电负载激活后，经过激励电流的波动，最后保持在稳定工作电流I3。

则用电负载的工作电流I=I3-I2。

如果I的值满足我们产品工艺设定的上下限要求，则判断该用电负载工作正常。

图1 电流检测时序图
I0:电流阀值，用于判断是否可以进行电流检测，及判断阀值波动是否超出背景电
流的波动；
I1：阀值设定参考值；
I2：背景电流；
I3：实际测量值，连续测量电流值的平均值，用于相对测量的稳态电流值；
T1：I1测量的时间区间；
T2：I2测量的时间区间；
T3：I3测量前等待时间；
T4：I3测量的时间区间；
为了防止由于电流波动导致的误测量，测量系统中特设定了电流测试阀值I0，这
是激活该用电负载测量的前提条件。

通常阀值的设定值要大于背景电流波动的峰值，主要参考值是图1中的I1。

图1中的电流值均采用平均值取样法，测量精度和准确性由ICP自身硬件特性保证。

例如ICP取样频率为5000Hz，测量范围0.5A～300A，最小分辨率为
0.25mA，基本能够满足汽车上各类电负载的测量。

为了保证测量的正常执行，防止误检、漏检。

各用电负载的测量参数即取样时间（T3、T4）设置尤为重要。

不同特性的用电负载，采用不同的设定方法，一般有如下两种情况：
（1）功率稳定型，例如车用灯具等，被测单元有明确的功率定义要求，电流工作波形有详细的设计定义，操作人员根据提示触发开关即可实现测量。

（2）功率输出变化型，如风机等。

该类用电负载是功率可调节的，没有单一的电流波形曲线。

这就需要测量系统设定明确的操作步骤，防止操作与参数设定不匹配
导致测量失效。

三、电流检测的失效模式
通常电流检测失效模式有以下三种情况:
（一）用电负载开启时，阀值波动过小或被背景电流的噪声所淹没，就无法测得用电负载的工作电流，导致电流检测失效。

图2 阀值波动过小的失效模式
如图2，图中黑色区域为阀值波动电流，红色区域为背景电流，在蓝色标注方框内可以看到，电流无明显波动，阀值波动电流与背景电流重合，意味着无法测得该用电负载的工作电流。

（二）用电负载开启后，阀值波动正常，但因测量等待时间、测量时间区间参数设置不合理，未能取得正确的数据，导致电流检测失效。

图3 参数设置不合理的失效模式
如图3，测量等待时间设置过小，导致在测量时间区间未能取到正确的电流值。

从图中可以看到，该用电负载实际工作电流满足设计要求。

对于这种失效模式，可以根据示波器监控的波形参数，调整测量前等待时间、测量时间区间参数，即可得到所需的测试结果。

(三)如果汽车用电负载的开启由操作人员完成，人工操作时间的长短会影响检测结果的准确性。

MFT提示操作人员打开用电负载，因不熟练或者其它原因，操作人员延迟几秒或
者更长的时间才响应该提示，这时已经超出了MFT的测量等待时间与测量时间的和，导致无法取到准确数值，导致电流检测失效。

对于该失效模式，可通过提高操作人员的熟练度来解决，但人为因素很难彻底消除，随着汽车电子技术的发展，大多数用电负载装配了控制模块，可以实现自动控制。

在电流检测时，利用诊断指令，自动触发用电负载，从而减少人为因素的影响。

四、结论和展望
（一）结论
电流检测作为ECOS系统的一个功能，可以将汽车电气元件的故障在出厂前检查出来，以保证交付到最终用户手中的产品故障率降至最低。

随着汽车电气化程度越来越高，ECOS系统包括电流检测在汽车厂占有越来越重要的地位。

（二）展望
随车ECU自诊断技术的发展，国外一些先进的汽车制造商已经将某些用电器负载电流自诊断功能集成在ECU中，对于这类用电负载，则设定检测工艺时，可不用考虑电流钳检测。

直接利用ECOS系统的诊断故障读取功能，实现该类用电负载电流是否正常的检查。