新能源汽车VCU的功能测试负载板
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种新能源汽车VCU的功能测试负载板。
背景技术
随着新能源汽车行业的蓬勃发展，市场对新能源汽车的要求也更加严格。整车控制器(VCU)作为新能源汽车核心的控制部件之一，承担车辆各系统的数据管理、故障诊断和安全监控等作用，它的性能直接影响到整车系统的稳定性和安全性。因此，保证VCU的性能稳定是保证新能源汽车性能稳定的重要前提。
为了保证VCU的性能稳定，通常在每个VCU装车前都需要对其负载特性进行检测。目前，通常是采用VCU负载箱对VCU的负载情况进行检测。但是，VCU负载箱并不是一个理想的工具，其尺寸过大，导致整体结构笨重，携带不方便；同时，由于工艺的落后，导致其制作成本过高，经济上不划算。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种VCU功能测试负载板，用于解决上述技术问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种新能源汽车VCU的功能测试负载板，包括：
板体；
检测电路，设置在所述板体上，与所述VCU电连接，以检测所述VCU的负载特性；
电压转换模块，设置在所述板体上，分别与供电电源及所述VCU电连接，将所述供电电源提供的电源电压降压转换成标准电压后为所述VCU的模拟电路供电。
可选地，所述检测电路包括多路数字输入子电路，每路所述数字输入子电路包括串接的第一开关及第一发光二极管，所述第一发光二极管的阳极接所述第一开关，所述第一开关远离所述第一发光二极管的一端接所述VCU输出的第一电压，所述第一发光二极管的阴极接所述VCU的数字输出管脚。
可选地，所述检测电路还包括多路模拟输入子电路，每路所述模拟输入子电路包括依次串接的可调电阻、第二开关及第二发光二极管，所述第二发光二极管的阳极接所述第二开关，所述可调电阻远离所述第二开关的一端接所述VCU输出的第二电压，所述第二发光二极管的阴极接所述VCU的模拟输出管脚。
可选地，所述检测电路还包括多路高边输出子电路，每路所述高边输出子电路包括第三发光二极管，所述第三发光二极管的阳极接所述VCU的高边输入管脚，所述第三发光二极管的阴极接地。
可选地，所述检测电路还包括多路低边输出子电路，每路所述低边输出子电路包括第四发光二极管，所述第四发光二极管的阳极接所述VCU输出的第一电压，所述第四发光二极管的阴极接所述VCU的低边输入管脚。
可选地，所述供电电源包括第一供电电源和第二供电电源，所述电压转换模块包括第一电压转换子模块和第二电压转换子模块，所述第一电压转换子模块分别与所述第一供电电源及所述VCU电连接，所述第二电压转换子模块分别与所述第二供电电源及所述VCU电连接。
可选地，所述第一供电电源的负极接地，所述第一电压转换子模块包括：
第一降压控制单元，其电压输入端接所述第一供电电源的正极，同时，其电压输入端通过第一输入滤波电容接地，其开关控制端接地，其地端接地；
第一储能输出单元，包括续流二极管、第一储能电感和第一输出滤波电容，所述续流二极管的阳极接地，所述续流二极管的阴极接所述第一降压控制单元的电压输出端，所述第一储能电感的一端接所述第一降压控制单元的电压输出端，所述第一储能电感的另一端接所述第一输出滤波电容的一端，所述第一输出滤波电容的另一端接地，同时，所述第一输出滤波电容接所述第一储能电感的一端还接所述降压控制单元的反馈输入端；
其中，所述第一储能电感与所述第一输出滤波电容的公共端接所述VCU。
可选地，所述降压控制单元包括LM2596S、SL3036D、EG1182中的至少一种。
可选地，所述第二供电电源的负极接地，所述第二电压转换子模块包括：
第二降压控制单元，其电压输入端接所述第二供电电源的正极，同时，其电压输入端通过第二输入滤波电容接地，其地端接地；
分压输出单元，包括第二储能电感、第二输出滤波电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二储能电感、第一电阻、第二电阻和第三电阻依次串接，所述第二储能电感远离所述第一电阻的一端接所述第二降压控制单元的功率开关输出端，所述第三电阻远离所述第二电阻的一端接地，所述第二储能电感与所述第一电阻的公共端接所述第二降压控制单元的电流采样端，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端接所述第二降压控制单元的电压输出端，所述第二电阻与所述第三电阻的公共端接所述第二降压控制单元的反馈输入端，所述第二输出滤波电容的一端接所述第二降压控制单元的电压输出端，所述第二输出滤波电容的另一端接地；
其中，所述第二降压控制单元的电压输出端接所述VCU。
可选地，所述第二降压控制单元包括NS6312。
可选地，所述新能源汽车VCU的功能测试负载板还包括CAN接口电路。
如上所述，本实用新型的新能源汽车VCU的功能测试负载板，具有以下有益效果：
检测电路和电压转换模块直接设置在板体上，对应的尺寸体积较小，降低了生产成本，且整体结构轻便，便于携带；同时，直接在板体上形成检测电路和电压转换模块，可以采用较为先进成熟的电子印刷技术，简化了电子零件的装配、焊接工作，提高了生产制造效率，还提高了整个VCU功能测试负载板的质量和可靠性，操作使用也更加方便。
附图说明
图1显示为本实用新型实施例中新能源汽车VCU的功能测试负载板的整体结构示意图。
图2显示为本实用新型实施例中数字输入子电路的电路图。
图3显示为本实用新型实施例中模拟输入子电路的电路图。
图4显示为本实用新型实施例中高边输出子电路的电路图。
图5显示为本实用新型实施例中低边输出子电路的电路图。
图6显示为本实用新型实施例中第一电压转换子模块的电路图。
图7显示为本实用新型实施例中第二电压转换子模块的电路图。
图8显示为本实用新型实施例中电源接口电路的电路图。
附图标记说明
1板体
2检测电路
3电压转换模块
31第一电压转换子模块
32第二电压转换子模块
4电源接口电路
5线束接口
6CAN接口电路
S101～S114、S1i第一开关
S201～S215、S2j第二开关
S3第三开关
S4第四开关
S5第五开关
VD101～VD114、VD1i第一发光二极管
VD201～VD215、VD2j第二发光二极管
VD31～VD36、VD3k第三发光二极管
VD41～VD412、VD4n第四发光二极管
RV01～RV15、RVj可调电阻
R1第一电阻
R2第二电阻
R3第三电阻
DA01～DA14数字输入子电路的接口端子
A01～A15模拟输入子电路的接口端子
HO1～HO6高边输出子电路的接口端子
LO1～LO12低边输出子电路的接口端子
VCCVCU输出的第一电压
VDDVCU输出的第二电压
GND地
U1第一降压控制单元
U2第二降压控制单元
C1第一输入滤波电容
C2第一输出滤波电容
C3第二输入滤波电容
C4第二输出滤波电容
L1第一储能电感
L2第二储能电感
D1续流二极管
11第一降压控制单元U1的电压输入端
12第一降压控制单元U1的开关控制端
13第一降压控制单元U1的地端
14第一降压控制单元U1的电压输出端
15第一降压控制单元U1的反馈输入端
21第二降压控制单元U2的电压输入端
22第二降压控制单元U2的地端
23第二降压控制单元U2的功率开关输出端
24第二降压控制单元U2的电流采样端
25第二降压控制单元U2的电压输出端
26第二降压控制单元U2的反馈输入端
VEE1第一供电电源的正极
VEE2第二供电电源的正极
AP1、AP2第一电压转换子模块31的输出端接口端子
AP3、AP4第二电压转换子模块32的输出端接口端子
P1、P2电源接口电路4的接口端子
具体实施方式
在采用VCU负载箱对VCU的负载情况进行检测时，发明人研究发现：首先，由于其尺寸过大，导致整体结构笨重，携带不方便，同时，由于工艺的落后，导致其制作成本过高，经济上不划算；其次，检测时接线过于复杂，操作不便，容易造成操作失误，以至于不变于排查故障；再次，VCU负载箱的模拟输入电压部分不可调，如果需要改动就得将负载箱拆卸重新设置，浪费时间和精力；最后，从技术层面来说，对VCU负载箱而言，12V电压平台与24V电压平台不能共用，通用性较差。
基于此，本实用新型提出一种新能源汽车VCU的功能测试负载板，直接将对应的检测电路和电压转换模块设置在一块板体上以精简其结构体积，将检测电路的所有端子由线束连接器引出以规范连线，在检测电路的模拟输入检测部分加入可调电阻以调节测试时的模拟输入电压，将电压转换模块设计为包括两个独立转换模块的结构以同时满足12V电压与24V电压的转换应用。
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的电子元器件而非按照实际实施时的元器件型态、数目及布局而绘制，其实际实施时各电子元器件的型态、数量及布局可为一种随意的改变，且其布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的电子元器件的结构形态、数量及布局等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构电子元器件的修饰或简单增减，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
如图1所示，本实用新型提供一种新能源汽车VCU的功能测试负载板，其包括：
板体1；
检测电路2(图1中最大的虚线框所示部分)，设置在板体1上，与VCU电连接，以检测VCU的负载特性；
电压转换模块3，设置在板体1上，分别与供电电源及VCU电连接，将供电电源提供的电源电压降压转换成标准电压后为VCU的模拟电路供电。
详细地，板体1可以为常规的印刷电路板(PCB板)，或者覆铜陶瓷基板，在此不作限定。
详细地，如图1-2所示，检测电路2包括M路数字输入子电路，每路数字输入子电路分别包括一个第一开关S1i及一个第一发光二极管VD1i，在每路数字输入子电路中，第一开关S1i与第一发光二极管VD1i串接，第一发光二极管VD1i的阳极接第一开关S1i，第一开关S1i远离第一发光二极管VD1i的一端接VCU输出的第一电压VCC(如12V)，第一发光二极管VD1i的阴极经接口端子DAi接VCU的数字输出管脚，其中，M为正整数，i取1～M的整数。
可选地，如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，检测电路2包括14路数字输入子电路，即M取值14，具体地：第一路数字输入子电路包括串接的第一开关S101及第一发光二极管VD101，第一开关S101远离第一发光二极管VD101的一端接VCU输出的第一电压VCC，第一发光二极管VD101的阴极经接口端子DA01接VCU的数字输出管脚；同样地，第二路数字输入子电路包括串接的第一开关S102及第一发光二极管VD102，第一开关S102远离第一发光二极管VD102的一端接VCU输出的第一电压VCC，第一发光二极管VD102的阴极经接口端子DA02接VCU的数字输出管脚；…；第十四路数字输入子电路包括串接的第一开关S114及第一发光二极管VD114，第一开关S114远离第一发光二极管VD114的一端接VCU输出的第一电压VCC，第一发光二极管VD114的阴极经接口端子DA14接VCU的数字输出管脚。
详细地，如图1及图3所示，检测电路2还包括N路模拟输入子电路，每路模拟输入子电路分别包括一个可调电阻RVj、一个第二开关S2j及一个第二发光二极管VD2j，在每路模拟输入子电路中，可调电阻RVj、第二开关S2j及第二发光二极管VD2j依次串接，第二发光二极管VD2j的阳极接第二开关S2j，可调电阻RVj远离第二开关S2j的一端接VCU输出的第二电压VDD(如5V)，第二发光二极管VD2j的阴极经接口端子Aj接VCU的模拟输出管脚，其中，N为正整数，i取1～N的整数。
可选地，如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，检测电路2包括15路模拟输入子电路，即N取值15，具体地：第一路模拟输入子电路包括依次串接的可调电阻RV01、第二开关S201及第二发光二极管VD201，第二发光二极管VD201的阳极接第二开关S201，可调电阻RV01远离第二开关S201的一端接VCU输出的第二电压VDD，第二发光二极管VD201的阴极经接口端子A01接VCU的模拟输出管脚；同样地，第二路模拟输入子电路包括依次串接的可调电阻RV02、第二开关S202及第二发光二极管VD202，第二发光二极管VD202的阳极接第二开关S202，可调电阻RV02远离第二开关S202的一端接VCU输出的第二电压VDD，第二发光二极管VD202的阴极经接口端子A02接VCU的模拟输出管脚；…；第十五路模拟输入子电路包括依次串接的可调电阻RV15、第二开关S215及第二发光二极管VD215，第二发光二极管VD215的阳极接第二开关S215，可调电阻RV15远离第二开关S215的一端接VCU输出的第二电压VDD，第二发光二极管VD215的阴极经接口端子A15接VCU的模拟输出管脚。
详细地，如图1及图4所示，检测电路2还包括P路高边输出子电路，每路高边输出子电路分别包括一个第三发光二极管VD3k，第三发光二极管VD3k的阳极经接口端子HOk接VCU的高边输入管脚，第三发光二极管VD3k的阴极接地，其中，P为正整数，k取1～P的整数。
可选地，如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，检测电路2包括6路高边输出子电路，即P取值6，具体地：第一路高边输出子电路包括第三发光二极管VD31，第三发光二极管VD31的阳极经接口端子HO1接VCU的高边输入管脚，第三发光二极管VD31的阴极接地GND；同样地，第二路高边输出子电路包括第三发光二极管VD32，第三发光二极管VD32的阳极经接口端子HO2接VCU的高边输入管脚，第三发光二极管VD32的阴极接地GND；…；第六路高边输出子电路包括第三发光二极管VD36，第三发光二极管VD36的阳极经接口端子HO6接VCU的高边输入管脚，第三发光二极管VD36的阴极接地GND。
详细地，如图1及图5所示，检测电路2还包括Q路低边输出子电路，每路低边输出子电路分别包括一个第四发光二极管VD4n，第四发光二极管VD4n的阳极接VCU输出的第一电压VCC，第四发光二极管VD4n的阴极经接口端子LOn接VCU的低边输入管脚，其中，Q为正整数，n取1～Q的整数。
可选地，如图5所示，在本实用新型的一个实施例中，检测电路2包括12路低边输出子电路，即Q取值12，具体地：第一路低边输出子电路包括第四发光二极管VD41，第四发光二极管VD41的阳极接VCU输出的第一电压VCC，第四发光二极管VD41的阴极经接口端子LO1接VCU的低边输入管脚；同样地，第二路低边输出子电路包括第四发光二极管VD42，第四发光二极管VD42的阳极接VCU输出的第一电压VCC，第四发光二极管VD42的阴极经接口端子LO2接VCU的低边输入管脚；…；第十二路低边输出子电路包括第四发光二极管VD412，第四发光二极管VD412的阳极接VCU输出的第一电压VCC，第四发光二极管VD412的阴极经接口端子LO12接VCU的低边输入管脚。
更详细地，如图1-5所示，检测电路2仅包括发光二极管、开关和可调电阻等基础电路元件，整个电路的结构较为简单，可直接采用电子印刷技术印制到板体1上，生产制造效率高，且形成的尺寸体积小；同时，检测电路2的每个检测子电路(即数字输入子电路、模拟输入子电路、高边输出子电路及低边输出子电路)中均串接有一个发光二极管，当待检测的VCU的管脚接入对应的检测子电路的时候，通过发光二极管的亮暗程度即可判断出VCU的管脚能否正常工作；此外，模拟输入子电路中还串接有可调电阻，能有效调节测试时的模拟输入电压。
详细地，如图1及图6-7所示，外界蓄电池或者电源模块提供的供电电源包括多种规格，常见的有12V的第一供电电源和24V的第二供电电源，对应的，本实用新型中的电压转换模块3包括相互独立的第一电压转换子模块31和第二电压转换子模块32，第一电压转换子模块31分别与第一供电电源及VCU电连接，第二电压转换子模块32分别与第二供电电源及VCU电连接。
更详细地，如图6所示，12V的第一供电电源的负极接地GND，第一电压转换子模块31包括：
第一降压控制单元U1，其电压输入端11接第一供电电源的正极VEE1，同时，其电压输入端11通过第一输入滤波电容C1接地GND，其开关控制端12接地GND，其地端13接地GND；
第一储能输出单元，包括续流二极管D1、第一储能电感L1和第一输出滤波电容C2，续流二极管D1的阳极接地GND，续流二极管D1的阴极接第一降压控制单元U1的电压输出端14，第一储能电感L1的一端接第一降压控制单元U1的电压输出端14，第一储能电感L1的另一端接第一输出滤波电容C2的一端，第一输出滤波电容C2的另一端接地GND，同时，第一输出滤波电容C1接第一储能电感L1的一端还接降压控制单元U1的反馈输入端15；
其中，第一储能电感L1与第一输出滤波电容C2的公共端接经接口端子AP1和AP2接VCU，为VCU的模拟电路部分提供转换后的标准电压(如5V)。
如图6所示，在第一供电电源的负极接地GND时，第一供电电源的正极VEE1作为辅助电源的输入，接入第一降压控制单元U1，第一降压控制单元U1对第一供电电源提供的12V的第一电源电压(较高)进行降压转换，并结合第一储能输出单元，在第一输出滤波电容C2的两端得到稳定的如5V的标准电压(较低)。
更详细地，如图6所示，降压控制模块U1为BUCK型降压控制芯片，其包括LM2596S、SL3036D及EG1182等具有开关控制功能的BUCK型DC-DC电源管理芯片中的至少一种。
其中，LM2596S为美国国家半导体生产的降压开关型集成稳压芯片，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路；EG1182是上海屹晶微电子提供的一款48V电池供电降压型DC-DC电源管理芯片，内部集成基准电源、振荡器、误差放大器、过热保护、限流保护、短路保护等功能，非常适合高压60V场合应用；SL3036D是深圳市森利威尔电子提供的一款支持宽电压输入的开关降压型DC-DC，其支持输入电压55V及3A以上的大电流输出，具有低待机功耗、高效率、低纹波、优异的母线电压调整率和负载调整率等特性。
更详细地，如图7所示，24V的第二供电电源的负极接地GND，第二电压转换子模块32包括：
第二降压控制单元U2，其电压输入端21接第二供电电源的正极VEE2，同时，其电压输入端21通过第二输入滤波电容C3接地GND，其地端22接地GND；
分压输出单元，包括第二储能电感L1、第二输出滤波电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第二储能电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3依次串接，第二储能电感L2远离第一电阻R1的一端接第二降压控制单元U2的功率开关输出端23，第三电阻R3远离第二电阻R2的一端接地GND，第二储能电感L2与第一电阻R1的公共端接第二降压控制单元U2的电流采样端24，第一电阻R1与第二电阻R2的公共端接第二降压控制单元U2的电压输出端25，第二电阻R2与第三电阻R3的公共端接第二降压控制单元U2的反馈输入端26，第二输出滤波电容C4的一端接第二降压控制单元U2的电压输出端25，第二输出滤波电容C4的另一端接地GND；
其中，第二降压控制单元U2的电压输出端25经接口端子AP3和AP4接VCU，为VCU的模拟电路部分提供转换后的标准电压(如5V)。
如图7所示，在第二供电电源的负极接地GND时，第二供电电源的正极VEE2作为辅助电源的输入，接入第二降压控制单元U2，第二降压控制单元U2对第二供电电源提供的24V的第二电源电压(较高)进行降压转换，并结合分压输出单元，在第二输出滤波电容C4的两端得到稳定的如5V的标准电压(较低)。
可选地，第二降压控制单元U2包括NS6312，NS6312是支持高电压输入的同步降压电源管理芯片，在4～30V的宽输入电压范围内可实现2.4A的连续电流输出，通过调节反馈输入端26的分压电阻的比值(即第二电阻R2与第三电阻R3的比值)，可以输出1.8V～28V的稳定电压。
详细地，如图1及图8所示，本实用新型的新能源汽车VCU的功能测试负载板还包括电压转换模块3的电源接口电路4，电源接口电路4设置在板体1上，并与电压转换模块3连接。
更详细地，如图8所示，电源接口电路4包括接口端子P1、接口端子P2、第三开关S3、第四开关S4及第五开关S5，接口端子P1经依次串接的第三开关S3与第四开关S4后接入第一电压转换子模块31中第一降压控制单元U1的电压输入端11，同时，接口端子P1经依次串接的第三开关S3与第五开关S5后接入第二电压转换子模块32中第二降压控制单元U2的电压输入端21，接口端子P1接地GND。其中，接口端子P1用于外界供电电源的正极的连接，接口端子P2用于外界供电电源的负极的连接。
如图8所示，第三开关S3作为电源总开关，第四开关S4和第五开关S5作为选择开关：当供电电源为12V的第一供电电源时，导通第三开关S3和第四开关S4(第五开关S5关闭)，通过第一电压转换子模块31进行电压转换；当供电电源为24V的第二供电电源时，导通第三开关S3和第五开关S5(第四开关S4关闭)，通过第二电压转换子模块32进行电压转换。
可见，基于电压转换模块3和电源接口电路4的设计，整合了两个电压(DC-DC)转换电路，能有效将12V或24V的电源转换成标准电压对VCU进行供电，扩大了该新能源汽车VCU的功能测试负载板的适用范围。
详细地，如图1所示，本实用新型的新能源汽车VCU的功能测试负载板还包括线束接口5，线束接口5分别与检测电路2的所有接口端子及电压转换模块3的输出端的接口端子连接，规范整理所有待与VCU连接的接口端子，VCU测试时直接与线束接口5连接，方便接线管理。其中，线束接口5可采用Molex提供的线至板连接器502225-0801，其有多达80个的管脚。
详细地，如图1所示，本实用新型的新能源汽车VCU的功能测试负载板还包括CAN接口电路6，CAN接口电路6包括多路CAN通信接口，分别用于连接整车CAN、动力CAN和下载CAN，方便读取VCU的工作信息。
其中，每路CAN通信接口可采取基于DB9接口的结构设计，其详细结构可参考现有技术，在此不再赘述。
综上所述，在本实用新型所提供的新能源汽车VCU的功能测试负载板中，结构简单的检测电路和电压转换模块可直接利用电子印刷技术形成在一块板体上，在减小了测试负载板的体积尺寸、便于携带的同时，还提高了生产制造效率；在检测电路的模拟输入子电路中加入了可调电阻，能在测试时快速高效地调节模拟输入电压，增强了测试的便捷性；电压转换模块包括两个独立的子模块，一个用于12V电源电压的转换，另一个用于24V电源电压的转换，能同时满足12V电源电压和24V电源电压的应用平台，通用性较好；检测电路的所有接口端子和电压转换模块的输出端接口端子均由线束接口规范引出，便于测试时的接线操作和后续故障排查；额外设置的CAN通信接口电路，便于与VCU进行CAN通信，读取VCU的工作信息。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
