CN103760891B - 汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备，包括测试上位机界面、LABCAR系统和非车载直流充电控制装置、电池管理系统，所述LABCAR系统包括程控电源、实时仿真计算机、电阻信号仿真板卡、总线信号仿真板卡、故障仿真板卡和数字信号仿真板卡。本发明的有益效果为：本发明不仅可以对非车载直流充电控制装置和电池管理系统进行直流充电正常功能的静态测试和动态测试，而且可以对整个直流充电过程的故障进行模拟，进而测试在故障发生情况下，非车载直流充电控制装置和电池管理系统是否能够识别故障的发生，并做出正确的故障处理。

Description

汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及新能源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统硬件在环测试设备及测试方法。

背景技术

新能源汽车是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一，但新能源汽车由于受到动力电池能量储存密度的影响，在动力性和续航里程方面现阶段还不能达到传统汽车的水平，因此对新能源汽车进行外接充电来满足驾驶员的行驶需求是十分必要的。由于对新能源汽车充电需要供电设备持续输出较大的功率，常规电网难以满足充电需求，因此需要专门的供电装置即充电桩来为电动汽车提供充电接口。供电桩通常具有通讯，充电过程监控，安全防护等功能，按照国家对直流充电接口标准的要求，非车载直流充电的额定输出电压为750V，额定电流为125A和250A两种规格。

因此，整个直流充电过程是极其复杂的，而且在高压条件下完成，如果在真实状态下进行充电测试，既耗费了能源，而且无法对故障进行模拟，如果软件对充电故障处理的逻辑不合理或者不完善，一旦发生充电异常，将对汽车整个高压系统造成损害，甚至会危害人员的生命安全。因此，在汽车装车量产之前，对非车载直流充电控制装置和电池管理系统进行硬件集成测试是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统硬件在环测试设备及测试方法，以克服目前现有直流充电测试技术和方法存在的测试周期长，测试功耗大，且无法对直流充电过程进行故障模拟，充电过程中一旦出现异常，将对整车造成损坏的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种新能源车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备，包括测试上位机界面、LABCAR系统和非车载直流充电控制装置、电池管理系统，所述LABCAR系统包括程控电源、实时仿真计算机、电阻信号仿真板卡、总线信号仿真板卡、故障仿真板卡和数字信号仿真板卡；所述测试上位机界面通过网线连接LABCAR系统，所述LABCAR系统通过CAN总线、数字信号与非车载直流充电控制装置和电池管理系统通讯连接。

一种新能源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统硬件在环测试方法，该方法包括：

测试人员通过测试上位机界面进行非车载直流充电控制装置和电池管理系统的正常功能测试和异常测试，主要完成直流充电过程的动态协调测试，测试上位机界面通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统，LABCAR系统根据测试人员的指令发送非车载直流充电控制装置和电池管理系统需要的控制信号，并读取非车载直流充电控制装置和电池管理系统需要的状态反馈信号进行闭环控制，同时反馈给测试上位机界面进行状态和故障的查看。

优选的，所述直流充电正常功能测试以及故障模拟，均是基于《电动汽车传导充电用连接装置第三部分：直流充电接口》即GBT 20234.3-2011中所定义的直流充电安全保护系统基本方案的直流充电静态测试以及动态测试。

进一步的，所述正常功能测试包括以下步骤：

1）将LABCAR系统和电机控制器正确连接，接通程控电源；

2）直流充电条件判断：设置直流充电枪正确连接、电池管理系统正确连如入网络并定时更新生命信号、电池管理系统无故障且高压电池允许充电，检测非车载充电控制装置是否发出直流充电请求，并控制系统进入直流充电状态。

进一步的，所述直流充电枪正确连接，是指非车载直流充电控制装置检测到检测点1的电压值符合国标要求。

3）直流充电预处理过程控制：系统进入满足直流充电条件以后，非车载直流充电控制装置控制系统进入直流充电模式，观测非车载直流充电控制装置能否按照要求正确完成充电预处理过程。

4）直流充电最大允许电压以及最大允许电流计算：设置电池包所允许的充电电流、充电电压、单体电压等参数，并通过CAN总线发送给直流充电控制装置，观测非车载直流充电控制装置计算的最大允许充电电压和最大允许充电电流是否正确。

5）直流充电阶段判断以及充电剩余时间计算：设置电池管理系统的实时充电电压和电流，并通过CAN总线发送给充电控制装置，观测充电控制装置计算的充电阶段以及充电剩余时间是否正确。

6）直流充电完成判断以及充电后处理过程控制：设置动力电池SOC、单体电压等边界条件，使系统满足直流充电完成条件，观测非车载直流充电控制装置计算的充电完成标志是否正确，同时观测非车载直流充电控制装置能否按照正确的时序要求完成充电后处理过程。

进一步的，所述异常测试包括以下步骤：

（1）LABCAR系统和车载充电控制装置以及电池管理系统正确连接，接通程控电源；

（2）进行直流充电异常测试及故障模拟：充电控制装置进入直流充电模式以后，按照定义好的故障诊断事件列表分别设置不同的故障事件发生，观测充电控制装置能否检测到故障信息并完成故障处理。

（3）进行电路控制测试：通过设定与车载充电控制装置和电池管理系统某个被测管脚相连接的故障仿真板卡的故障内容，故障内容主要包括对地短路、对电源短路以及开路等，观测车载充电控制装置以及电池管理系统是否能够检测故障并进行正确的故障处理。

（4）故障存储检测：在直流充电过程中，设置不同的故障事件发生，观测充电控制装置能否对将当前故障以及故障冻结帧进行正确存储，同时已经存储的故障信息确认消失以后，能否将当前故障置为历史故障。

（5）故障读取检测：故障事件发生以后，通过诊断仪能够读取当前故障、历史故障、当前故障冻结帧以及历史故障冻结帧。

本发明的有益效果为：本发明不仅可以对非车载直流充电控制装置和电池管理系统进行直流充电正常功能的静态测试和动态测试，而且可以对整个直流充电过程的故障进行模拟，进而测试在故障发生情况下，非车载直流充电控制装置和电池管理系统是否能够识别故障的发生，并做出正确的故障处理。

附图说明

图1是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管理系统硬件在环集成测试设备的结构框图；

图2是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管理系统硬件在环集成测试设备的LABCAR系统结构框图；

图3是本发明实施例所述新能源车辆直流充电安全保护系统示意图；以及

图4是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管理系统硬件在环集成测试设备的LABCAR系统的实时仿真计算机的使用状态参考图。

图中：1、测试上位机界面；2、LABCAR系统、3、非车载直流充电机控制装置；4、电池管理系统；5、程控电源；6、实时仿真计算机；7、电阻信号仿真板卡；8、总线信号仿真板卡；9、故障仿真板卡；10、数字信号仿真板卡。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明实施例所述的一种新能源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统硬件在环测试设备，包括测试上位机界面1、LABCAR系统2、非车载直流充电控制装置3以及电池管理系统4，所述LABCAR系统2包括程控电源5、实时仿真计算机6、电阻信号仿真板卡7、总线信号仿真板卡8、故障仿真板卡9和数字信号仿真板卡10；所述测试上位机界面1通过网线连接LABCAR系统2，所述LABCAR系统2通过CAN总线、数字信号与非车载直流充电控制装置3以及电池管理系统4通讯连接。

本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法，包括：测试人员通过测试上位机界面进行非车载直流充电控制装置3和电池管理系统4的正常功能测试和异常测试，主要完成直流充电过程的动态协调测试。测试上位机界面通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统，LABCAR系统根据测试人员的指令发送非车载直流充电控制装置3和电池管理系统4需要的控制信号，并读取非车载直流充电控制装置3和电池管理系统4需要的状态反馈信号进行闭环控制，同时反馈给测试上位机界面进行状态和故障的查看。

如图2所示，所述LABCAR系统2是包括数字信号装置，仿真装置，故障模拟装置和一个CAN总线信号收发装置。用该系统给非车载直流充电控制装置3以及电池管理系统4提供一个电气环境来模拟真实高压电池为功能测试提供条件，同时具备故障的模拟能力。

所述仿真装置主要是通过数学物理公式计算获得当前控制下的高压电池状态，表现为Simulink模型，运行在LABCAR系统2中的RTPC中，即实时仿真计算机6，用来运行仿真模型，并驱动其他电气板卡工作。

所述CC1、CC2端电阻值为热敏电阻，采用LABCAR系统2的ES1385的电阻信号仿真板卡7实现；

所述故障仿真装置主要是用来模拟非车载直流充电控制装置3的常见故障，包括信号的开路，短路及虚接的模拟，所述故障仿真装置，采用LABCAR系统2的ES4440的故障仿真板卡9实现。

所述数字信号装置主要是用来向高压电池发送非车载直流充电控制装置3以及电池管理系统4的控制信号，数字信号采集装置在LABCAR系统2中采用ES1321数字信号仿真板卡10的采集通道实现。

所述CAN总线收发装置是集成在LABCAR系统2中的总线信号仿真板卡8，可以通过该硬件实现整车控制器的CAN发送信息的模拟，给非车载直流充电控制装置3、电池管理系统4发送CAN信号。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）测试人员通过测试上位机界面（1）进行非车载直流充电控制装置（3）和电池管理系统（4）的正常功能测试和异常测试，测试上位机界面（1）通过网线将测试的内容发送给LABCAR系统（2）；以及

2）LABCAR系统（2）根据测试人员的指令发送非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）需要的电气信号，并采集非车载直流充电控制装置（3）和电池管理系统（4）发出的电气控制指令进行闭环控制，并实时地将仿真运行结果反馈给上位机测试界面（1）；

所述正常功能测试进一步包括：

1）将LABCAR系统（2）和非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）正确连接，接通程控电源（5）；

2）进行直流充电的边界条件测试：设置CC1和CC2端电阻值、充电控制装置CAN生命信号和LABCAR系统故障信号的边界条件，观测电池管理系统（4）以及非车载直流充电控制装置（3）能否进行正确的充电连接监测和充电进入条件的判断，并控制LABCAR系统进入正常充电模式以及正确完成充电预处理过程；设置母线电压、母线电流、电池单体电压条件，使LABCAR系统满足正常充电退出条件；观测非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）能否控制LABCAR系统推出充电模式以及正确的完成充电后处理过程；以及

3）进行充电过程测试：设置电池单体电压值、电池包母线电压值、充电电缆的阻值条件，观测非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）计算的充电最大允许电压值、充电最大允许电流值是否正确。

2. 根据权利要求 1所述的汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法，其特征在于，步骤 1） 中，所述异常测试包括以下步骤 ：

1）LABCAR系统（2）和非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）正确连接，并接通程控电源（5）；

2）进行直流充电异常测试及故障模拟，设置非车载直流充电控制装置（3） 以及电池管理系统（4）各个故障标志，并发送到CAN总线上，观测非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）能否监测到故障并进行正确的故障处理；以及

3）进行电路控制测试，通过设定与非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）中的任何一个被测管脚相连接的故障仿真板卡（9）的故障内容，观测非车载直流充电控制装置（3）以及电池管理系统（4）是否能够检测故障并进行正确的故障处理。