【报名阶段需要填写的内容】

1. 参赛者姓名（必填项）：李盖

2. 单位或学校名称（必填项）：天津市松正电动汽车技术股份有限公司

3. 当前职务或职称（必填项）：电子工程师

4. 参赛作品的名字（必填项）：新能源客车助力转向电机油泵全自动测试台

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：

搭建一个全自动测试台，对新能源客车的助力转向油泵的各项参数进行采集，并上传到工控机中的上位机，上位机对所有数据进行判断， 测试结果弹窗提示，将测试数据保存本地并上传服务器。其中，测试台包括600v 100A可调直流电源 24V 100A直流电源，24V3A ±15V2A多路输出开关电源，312V双绕组无刷直流电机控制器，600V双绕组无刷直流电机控制器，DA输出卡，AD采集卡，继电器控制卡，真有效值转换卡，油路比例阀控制器，温控器，工控机，USB转CAN卡，扫码枪。 测试台工作过程为：用扫码枪扫入被测产品条码，点击开始测试，由600v100A 24V100A电源给无刷直流电机控制器供电，无刷直流电机控制器驱动油泵电机，控制电路、控制器与工控机通过USB转CAN卡进行通信，然后上位机通过CAN总线使控制继电器卡间接控制接触器给系统上电，然后通过DA给比例阀控制器模拟信号，进而控制油路得到不同的油压，在不同油压下通过AD采集卡和真有效值转换卡对各项数据进行采集，上位机自动判断各项参数是否合格，如果合格则弹窗提示，并把油泵的产品条码对应数据保存本地同时上传到服务器。如果数据不合格，则红色显示不合格测试项，结束是弹窗提示。

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：

stm32单片机 ，pic单片机，晶振，磁珠，运放，周立功can模块，常用线性稳压芯片等等。

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：IPM模块，大功率mos管。

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

一、作品简介

例如，可以包括但不局限于以下内容：

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片；

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景；

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面，有哪些亮点可体现？

任务重，时间紧，紧赶慢赶，终于完成了。

1、下图为检测台的外观图：

 

 

 

下图为控制部分

 

2、

   
本设计的研究背景：当前客车（包含公交车）行业转向大多使用液压式助力，液压系统的主要部分是油泵、电机及电机控制器。目前，在制造助力油泵系统的企业中，对产品的检测却不甚严格。当前主要的方法是将油泵系统接入油路，检测是否能到预定油压（12MPa），到则合格，这种方法检测会出现很多问题，比如油泵电机控制器母线过流，相线过流，三相不均衡等问题检测不出来。即便是有检测也是操作员用钳流表进行粗略的检测，很不精准，同时效率低、误差大。过程数据没有很好的记录与保存，后期出现批量问题无法实现数据的追溯。而本作品正是针对行业中存在的诸多问题进行的研发、设计与制作的。

目的：解决当前液压助力转向系统检测中存在的检测不准确，漏检，误差大，效率低，数据难追溯等诸多问题。

功能：全自动检测助力转向双绕组电机UVW三相相线的电流及三相均衡， 控制器电压，油泵油路油压，流量，霍尔状态等参数，自动调节不同油压并记录下不同油压下的数据，对所采集参数进行计算与判断，将结果显示在工控机屏幕上，并将数据和扫码枪扫到的产品条码一一对应保存本地数据库，并通过WiFi上传到服务器，实现数据可追溯，为后期数据分析做好准备。整个测试过程无需太多人为干预，只需要测试员将产品连接至检测台，然后扫描产品条码点击开始测试即可。整个测试过程全自动实现。 

功能总结：①自动判断电源柜电压与测试型号是否匹配。②产品条码扫描与保存。③记录产品测试时间，精确到秒。④一台设备可测所有型号产品，只需在屏幕上选择相应的型号。⑤检测电源柜电压。⑥检测高压三相电流，低压三相电流，母线电流，并自动计算三相差值。⑦数据标准自动判断。⑧管路油压测量。⑨流量测量。⑩霍尔状态检测。?数据本地保存与上传服务器。市场前景：针对整套液压助力油泵，电机，控制器进行数据自动检测并上传服务器可实现数据追溯的产品还没有，此作品一出就得到了广大整车厂家的移一致好评，前景十分广阔，目前，在已经收到了许多整车厂家的制作请求。

3、
    在测试方法上进行了创新，采用全自动化的设计思路，自动采集数据，自动保存并上传数据，自动进行每一步的检测，操作者只需要扫条码，电机检测按钮即可。改进了原来无此检测台情况下需要操作员用钳流表测电流，手动调节比例阀控制油压，目测油压，手写记录数据等现状。 

 亮点为:①测试过程全自动，高精度，自动调节管路油压，自动采集数据，自动上传保存数据，实现数据可追溯。

        ②测试下位机模块化，开发DA功能卡，AD功能卡，继电器功能卡，RMS转换卡。每个功能卡都可以独立使用，在做其他自动化设备时，可以根据需要组合使用，极大程度上提高了工作效率

二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式，描述您的作品的组成构架，即方案图。

 

三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件（官方建议大家尽量用源文件上传），如果是图片，请确保图片是清晰可辨的；

核心模块RMS PCB图

以下是核心模块PCB 3D模式

以下是实物图

   

1.2以下是功能卡图片

 

以下是内部图

 

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

实现原理：上位机软件通过USB转CAN，控制下位机的控制采集模块。将被测产品的各项参数接收回来之后判断是否合格，并将数据保存本地上传服务器。过程为：上位机通过CAN总线来控制继电器功能卡对系统进行预充电上电动作，使DA卡输出模拟信号控制比例阀控制器，进而控制油路中比例阀开度实现油压调节。AD卡采集电源柜电压数据、油压数据、流量数据等通过CAN总线传输给上位机，RMS卡采集相线电流、母线电流通过CAN总线发送给上位机，上位机将收集到的各类数据进行计算，判断是否合格。然后将数据保存本地数据，并通过WiFi上传到服务器。

检测过程：操作员将电机相线、信号线连接至检测台，油泵油管连接至检测台，然后用扫码枪扫描电机壳体上的条形码录入上位机。然后在工控

机的触摸屏幕上点击选择所检测产品的型号，点击“开始测试”按钮，上位机软件会进行自检，检查所选产品型号与电源柜电压是否匹配，若不

匹配则进行提示。匹配则进行系统预充电、上电。上电之后电机工作，通过流量计读取流量数据，对流量进行判断，到达阈值0.9之后，控制DA

卡输出模拟信号给比例阀控制器，逐级调节比例阀开度，通过油压传感器测得油压，将油路油压调整至规定的12MPa，判断并记录当前油压12MPa

下高低压母线电流、UVW三相电流、三相电流差值、油压、流量等数据。再通过DA模拟输出将油压调整至10MPa，，判断并记录当前油压10MPa下

高低压母线电流、UVW三相电流、三相电流差值、油压、流量等数据。记录完毕，通过DA 将油压调整至0MPa。断开电机电源，将数据保存本地并

通过WiFi上传到公司服务器。测试完成。 工作过程中如果油箱温度过低，则控制模块会控制加热管对油箱进行加热，若测试中油箱温度过高，油

路铝制散热网上散热风扇开始工作，将油温调整到规定区间。

四、材料清单（BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件（关键器件即可），比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

STM32F103，IPM,PIC18F4520，C8051F340，SJA1000.TJA1042，ADUM3201，MAX5471，AD7705，DG408，AD637，CTM105，INA114，LM2596，7805，AMS1117，

油压传感器，莱姆电流传感器，流量计，温度传感器，扫码枪

五、软件部分的描述（选填）

如果您的作品涉及到软件，请列出作品对应的软件工作流程图，及关键部分的例程、源码（如果您想开源的话请上传全部源码）。

下位机各功能模块源码暂不开源

 

  

附件文件为源程序：

frmMain.zip 

 

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频，并编辑到本楼（或附上视频链接）。按要求上传视频可获得5分，具体详见活动规则。

1、用一台手动测试过为合格的产品来验证自动检测台

腾讯视频链接

https://v.qq.com/x/page/w0539t2oq4f.html

2、用一台手动测试不合格的产品来验证自动检测台

以下是视频链接

https://v.qq.com/x/page/q0539klhun7.html

七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划，及对我们主办方的建议和意见等。

首先总结几个要点：
1、在决定做一个产品之前，首先要明确需求，确定好实现的各项功能以及参数指标再进行方案设计。
2、按照产品开发流程去做产品
3、设计好总体方案，然后把总方案进行分解。上位机与下位机之间定好协议。
4、模块化设计，为以后类似产品开发打好基础

下面向大家分享一下制作过程中的体会，体会自在过程中，制作一个全自动的检测系统也是困难重重，会遇到各种意想不到的问题。
首先是助力转向系统的油路设计，然后是检测台框架的机械设计，以及控制系统在测试台架中的布局，布线规范等等。作为一名电子工程师，

机械方面是业余的。关于台架的设计，只能是把详细的需求告诉加工方，让他们按照我的要求来做，在双方的努力之下台架算是做完了，
还是挺满意的。下面是台架做好之后的照片

 



台架加工制作过程中，检测方案已经确定，各个模块的设计都按照预期的计划进行中，其中包括多路AD采集模块，此模块使用高精度的AD采集芯

片AD7705，可以实现单双极性多范围的模拟信号采集。多路采集通过高速模拟开关DG408来实现通道切换。主控芯片使用PIC4520，电源部分

采集用MC34063搭建开关电源。通信部分使用TJA1042和隔离芯片ADUM3201的CAN通信电路。 DA输出模块使用同样的CAN 电路和电源电路和

主控芯片,DA芯片使用MAX5471。 继电器模块电源部分使用LM2596单元电路，CAN通信，主控芯片PIC4520，6路继电器。 然后是RMS模块，使

用STM32F103作为主控芯片 ，CAN通信部分使用周立功的CTM105隔离CAN模块，采集部分使用DG408实现通道切换，INA114进行信号放大及增

益调节，RMS 使用AD637实现。电流信号的采集使用LEM电流传感器.油泵电机控制使用的是独立开发的4KW双绕组无刷直流控制器，高压使用三

菱的IPM，低压使用分立mos搭建的铝基板。 检测台供电部分包括220v的市电，600V100A电源柜，24V100A电源柜。时间紧任务重，紧赶慢赶终

于把各个模块电路设计完毕，pcb布线完毕，在嘉立创投板制作。模块外壳是从淘宝买来的亚当外壳，整个控制部分是切了一块儿电木板，然

后把各个模块通过导轨固定在上面。以下是布线完成后的图。

 



在各个模块制作的过程中，上位机的编写也在同步进行，以下是系统联调。解决完联调中的各种问题之后，再将控制系统安装到测试台上，然后

确保没有问题之后接通600V、24V电源柜，连接转向系统进行测试。测试过程中出现了很多问题，比如上电之前的系统预充电时间太短导致接触

器粘连，解决方法是按照标准预充电来设计，采集电容前后的电压保证万无一失。AD采集的数据浮动太大，解决方法是加数据滤波，根据不同

信号的需要选择使用一阶低通滤波，还是中值滤波，还是限幅滤波等。过程中遇到太多意想不到的问题，工作繁忙这里就不一一罗列了。只把

这些对大家有用的问题列在这里，工作任务多，时间紧迫，不详尽之初多多包涵，希望对大家有所帮助。

嘉立创是我们工程师都很喜欢的一家公司，服务很到位，提的意见是：希望立创商城的芯片种类再丰富一些。

欢迎参与！  这个作品相信会让普通民众进一步了解到客车制造的一些生产和检验过程。

您已经报名成功！

您现在就可以开始进行设计工作了，后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见：  http://www.szlcsc.com/go/17523dej