CN104132815B - 一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统及方法，该系统包括：电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，充电继电器与直流充电机连接，直流充电机与电池模块连接，电池模块串联有可调电压源，电池模块通过主继电器连接有负载，电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接，控制模块的第一输出端连接有显示模块，第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，控制模块与被测汽车电机连接，轮速传感器通过信号处理模块与控制模块连接。本发明可以对电动汽车进行模拟测试，结构简单、成本低，测试简单方便且低能耗，重复性及可控性都较好，可广泛应用于电动汽车的模拟测试行业中。

Description

一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车性能模拟测试领域，特别是一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统及方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力的车辆，电动汽车具有低耗能、低排放的特点，具有广阔的应用前景。电动汽车在研发过程中，需要进行各种测试及调试例如对电动机或电动汽车的电池管理系统进行测试及调试。目前进行电动汽车的测试及调试主要有两种方法：计算机仿真和室外道路实车试验。计算机仿真的方法具有适应性强、费用低、开发周期短等优点，但受到电动汽车的动力系统复杂的数学模型的制约，难以模拟得到准确的测试结果。而室外道路实车试验虽然能提供真实的运行环境来对电动汽车进行测试，但是成本高、适应性差、测试且调节难度大。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，本发明的另一目的是提供一种电动汽车性能进行模拟测试的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，包括电池模块、主继电器、充电继电器、控制模块、直流充电机、轮速传感器及信号处理模块；

所述电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，所述充电继电器与直流充电机连接，所述直流充电机的输出端与电池模块的输入端连接，所述电池模块串联有一可调电压源，所述电池模块还通过主继电器连接有负载，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接；

所述控制模块的第一输出端连接有显示模块，所述控制模块的第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，所述控制模块与被测汽车电机连接，所述轮速传感器通过信号处理模块与控制模块的输入端连接。

进一步，所述电池管理系统包括主控制器单元、电池管理单元及绝缘检测单元，所述主控制器单元分别与主继电器、充电继电器、控制模块、电池管理单元及绝缘检测单元连接，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理单元的输入端连接，所述电池管理单元分别与电池模块和绝缘检测单元连接，所述电池管理单元的输出端连接有制冷模块，所述绝缘检测模块与电池模块连接。

进一步，所述绝缘检测模块采用型号为S9S08DZ60的单片机芯片。

进一步，所述电池模块为由若干锂电池串联组成的锂电池组，所述可调电压源与锂电池组的最后一节锂电池串联，所述直流充电机采用PFC锂电充电机，所述负载采用大功率电阻或灯泡。

进一步，所述稳压集成芯片的输入端接直流输入电源，所述稳压集成芯片的第一引脚通过第一电容接地，所述稳压集成芯片的第二引脚与一肖特基二极管的负极连接，所述肖特基二极管的正极接地，所述稳压集成芯片的第二引脚还与一电感器的一端连接，所述电感器的另一端通过第二电容接地，所述电感器的另一端还与一可调电阻的一固定端连接，所述可调电阻的另一固定端接地，所述可调电阻的活动端与稳压集成芯片的第四引脚连接，所述稳压集成芯片的第三引脚和第五引脚均接地。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，包括：

S1、输入电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度到控制模块，同时通过控制模块控制被测汽车电机进行运转；

S2、采用轮速传感器采集获取被测汽车电机的转速并发送到控制模块后，控制模块根据被测汽车电机的转速、电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力；

S3、控制模块实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上；

S4、调节可调电压源的输出电压，使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，从而验证电池管理系统的电压保护及均衡功能，另外控制电池模块进行充放电，模拟电池管理系统的SOC估计功能，同时采用电池管理系统实时检测电池模块的电压值、电流值及温度值并发送到控制模块，控制模块实时记录并显示电池模块的电压值、电流值及温度值；

S5、判断是否满足预设的测试结束条件，若是则结束，否则返回步骤S2。

进一步，所述步骤S1中电动汽车的阻力参数包括轮胎摩擦系数、电动汽车的重力、制动器参数以及空气阻力。

进一步，所述步骤S4中所述控制电池模块进行充放电，其具体为：

通过电池管理系统控制主继电器的工作状态，使得电池模块对负载进行供电，实现对电池模块的放电控制；

通过电池管理系统控制充电继电器的工作状态，使得直流充电机对电池模块进行充电，实现对电池模块的充电控制。

本发明的有益效果是：本发明的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，包括电池模块、主继电器、充电继电器、控制模块、直流充电机、轮速传感器及信号处理模块，电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，充电继电器与直流充电机连接，直流充电机的输出端与电池模块的输入端连接，电池模块串联有一可调电压源，电池模块还通过主继电器连接有负载，电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接，控制模块的第一输出端连接有显示模块，控制模块的第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，控制模块与被测汽车电机连接，轮速传感器通过信号处理模块与控制模块的输入端连接。本系统可以验证电池管理系统的电压保护、均衡功能及SOC估计功能，还可以实时模拟汽车行驶时的阻力，从而模拟汽车电机的行驶状况，因此本系统可以模拟测试电动汽车的行驶状况以及电池管理系统的各项性能，实现对电动汽车性能的模拟测试，本系统结构简单、成本低，测试简单方便且低能耗，重复性及可控性都较好。

本发明的另一有益效果是：本发明的一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，输入电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度到控制模块，同时通过控制模块控制被测汽车电机进行运转后，采用轮速传感器采集获取被测汽车电机的转速并发送到控制模块后，控制模块根据被测汽车电机的转速、电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力，然后控制模块实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上，最后调节可调电压源的输出电压，使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，从而验证电池管理系统的电压保护及均衡功能，另外控制电池模块进行充放电，模拟电池管理系统的SOC估计功能，同时采用电池管理系统实时检测电池模块的电压值、电流值及温度值并发送到控制模块，控制模块实时记录并显示电池模块的电压值、电流值及温度值。本方法可以模拟测试电动汽车的行驶状况以及电池管理系统的各项性能，实现对电动汽车性能的模拟测试，而且测试成本低、适应性强、测试方便、快速，重复性及可控性都较好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统的结构框图；

图2是本发明的实施例一的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统的结构框图；

图3是图1中的可调电压源的电路图。

具体实施方式

参照图1，图1中BMS表示电池管理系统，本发明一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，包括电池模块、主继电器、充电继电器、控制模块、直流充电机、轮速传感器及信号处理模块；

所述电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，所述充电继电器与直流充电机连接，所述直流充电机的输出端与电池模块的输入端连接，所述电池模块串联有一可调电压源，所述电池模块还通过主继电器连接有负载，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接；

所述控制模块的第一输出端连接有显示模块，所述控制模块的第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，所述控制模块与被测汽车电机连接，所述轮速传感器通过信号处理模块与控制模块的输入端连接。

本发明中，被测汽车电机指要模拟测试的电动汽车的电机。

进一步作为优选的实施方式，参照图2，图2中BCU表示主控制器单元，BMU表示电池管理单元，HVU表示绝缘检测单元，所述电池管理系统包括主控制器单元、电池管理单元及绝缘检测单元，所述主控制器单元分别与主继电器、充电继电器、控制模块、电池管理单元及绝缘检测单元连接，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理单元的输入端连接，所述电池管理单元分别与电池模块和绝缘检测单元连接，所述电池管理单元的输出端连接有制冷模块，所述绝缘检测模块与电池模块连接。

进一步作为优选的实施方式，所述绝缘检测模块采用型号为S9S08DZ60的单片机芯片。

进一步作为优选的实施方式，所述电池模块为由若干锂电池串联组成的锂电池组，所述可调电压源与锂电池组的最后一节锂电池串联，所述直流充电机采用PFC锂电充电机，所述负载采用大功率电阻或灯泡。

进一步作为优选的实施方式，参照图3，所述稳压集成芯片的输入端接直流输入电源，所述稳压集成芯片的第一引脚通过第一电容CIN接地，所述稳压集成芯片的第二引脚与一肖特基二极管D1的负极连接，所述肖特基二极管D1的正极接地，所述稳压集成芯片的第二引脚还与一电感器L1的一端连接，所述电感器L1的另一端通过第二电容COUT接地，所述电感器L1的另一端还与一可调电阻R的一固定端连接，所述可调电阻R的另一固定端接地，所述可调电阻R的活动端与稳压集成芯片的第四引脚连接，所述稳压集成芯片的第三引脚和第五引脚均接地。

本发明还提供了一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，包括：

S1、输入电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度到控制模块，同时通过控制模块控制被测汽车电机进行运转；

S2、采用轮速传感器采集获取被测汽车电机的转速并发送到控制模块后，控制模块根据被测汽车电机的转速、电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力；

S3、控制模块实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上；

S4、调节可调电压源的输出电压，使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，从而验证电池管理系统的电压保护及均衡功能，另外控制电池模块进行充放电，模拟电池管理系统的SOC估计功能，同时采用电池管理系统实时检测电池模块的电压值、电流值及温度值并发送到控制模块，控制模块实时记录并显示电池模块的电压值、电流值及温度值；

S5、判断是否满足预设的测试结束条件，若是则结束，否则返回步骤S2。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1中电动汽车的阻力参数包括轮胎摩擦系数、电动汽车的重力、制动器参数以及空气阻力。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4中所述控制电池模块进行充放电，其具体为：

通过电池管理系统控制主继电器的工作状态，使得电池模块对负载进行供电，实现对电池模块的放电控制；

通过电池管理系统控制充电继电器的工作状态，使得直流充电机对电池模块进行充电，实现对电池模块的充电控制。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

参照图1至图3，一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，包括电池模块、主继电器、充电继电器、控制模块、直流充电机、轮速传感器及信号处理模块；

电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，充电继电器与直流充电机连接，直流充电机的输出端与电池模块的输入端连接，电池模块串联有一可调电压源，电池模块还通过主继电器连接有负载，电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接；

控制模块的第一输出端连接有显示模块，控制模块的第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，控制模块与被测汽车电机连接，轮速传感器通过信号处理模块与控制模块的输入端连接。

温度传感器用于检测电池模块的温度，并发送到电池管理系统。轮速传感器用于检测被测汽车电机的转速。信号处理模块用于对轮速传感器采集的转速信号进行信号放大、降噪等处理。

电池管理系统可检测电池模块的电压、电流等信息从而进行过充保护、过放保护或SOC估计等，而且可通过控制主继电器控制电池模块对负载的供电，从而实现电池模块的放电控制，也可通过充电继电器可控制直流充电机对电池模块进行充电，因而本系统模拟测试电池管理系统时，电池管理系统可以控制电池模块实现充放电，从而验证电池管理系统的SOC估计功能。

电池管理系统将采集得到的各项数据发送到控制模块，控制模块可通过显示模块显示采集获得的数据，例如电池管理系统测量得到的单体电压值、电流测量值或温度值等。显示模块可以采用LCD显示屏来实现，还可以开发相应的软件来显示电池管理系统的模拟测试量结果，也可以直接用多节八段数码管来显示，因为本系统为纯硬件设计，故直接将获得的数据发送到八段数码管进行显示即可。

参照图2，本实施例中电池管理系统包括主控制器单元、电池管理单元及绝缘检测单元，主控制器单元分别与主继电器、充电继电器、控制模块、电池管理单元及绝缘检测单元连接，电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理单元的输入端连接，电池管理单元分别与电池模块和绝缘检测单元连接，电池管理单元的输出端连接有制冷模块，绝缘检测模块与电池模块连接。电池管理单元用于采集电池模块的电压值、电流值及温度值等，绝缘检测单元可采用绝缘电阻来采集电池模块的绝缘情况并发送到主控制器单元，主控制器单元用于控制主继电器及充电继电器的工作状态从而控制电池模块的充放电。

本实施例中，绝缘检测模块采用型号为S9S08DZ60的单片机芯片，电池模块为由若干锂电池串联组成的锂电池组，可调电压源与锂电池组的最后一节锂电池串联，直流充电机采用PFC锂电充电机。负载采用大功率电阻或灯泡。

参照图3，本实施例中，可调电压源采用型号为LM2576HV-ADJ的稳压集成芯片，稳压集成芯片的输入端接直流输入电源，稳压集成芯片的第一引脚通过第一电容CIN接地，稳压集成芯片的第二引脚与一肖特基二极管D1的负极连接，肖特基二极管D1的正极接地，稳压集成芯片的第二引脚还与一电感器L1的一端连接，电感器L1的另一端通过第二电容COUT接地，电感器L1的另一端还与一可调电阻R的一固定端连接，可调电阻R的另一固定端接地，可调电阻R的活动端与稳压集成芯片的第四引脚连接，稳压集成芯片的第三引脚和第五引脚均接地。由图3中可看出，稳压集成芯片的第一引脚、第三引脚为输入端且第一引脚为正输入端，可调电阻R的两固定端为可调电压源的输出端。图3中可调电阻R的上半部分电阻值为R1，下半部分电阻值为R2，通过调节可调电阻R的活动端，从而改变R1和R2的电阻值，可以改变可调电压源的输出电压，从而使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，因此可以验证电池管理系统的电压保护及均衡功能。

需要注意的是，可调电压源、电池管理系统或主控制器单元、电池管理单元及绝缘检测单元的正常工作均需要接入直流供电电源，一般为12V直流电源，这是公知常识，本发明不另外进行描述。

本实施例中，温度传感器可采用可调电阻器来模拟，通过调节可调电阻器的电阻值，改变可调电阻器的发热情况，可以模拟高温和低温状态，从而验证电池管理系统的温度保护功能。

轮速传感器可以采集被测汽车电机的转速并发送到控制模块，控制模块接收被测汽车电机的转速，同时根据用户输入或者预设好的电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，可以计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力，然后实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上，因此可以本系统可以实时模拟汽车行驶时的阻力，模拟汽车电机的行驶状况。

综上可知，本系统可以模拟测试电动汽车的行驶状况以及电池管理系统的各项性能，即可以实现对电动汽车性能的模拟测试，而且本系统结构简单、成本低，测试简单方便且低能耗，而且采用本系统测试，重复性及可控性都较好，可以用于对电动汽车进行模拟测试，也可以用作模拟教学。

实施例二

一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，包括：

S1、输入电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度到控制模块，同时通过控制模块控制被测汽车电机进行运转；

电动汽车的阻力参数包括轮胎摩擦系数、电动汽车的重力、制动器参数以及空气阻力等会对电动汽车的行驶带来障碍的参数；

S2、采用轮速传感器采集获取被测汽车电机的转速并发送到控制模块后，控制模块根据被测汽车电机的转速、电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力；

S3、控制模块实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上；

S4、调节可调电压源的输出电压，使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，从而验证电池管理系统的电压保护及均衡功能，另外控制电池模块进行充放电，模拟电池管理系统的SOC估计功能，同时采用电池管理系统实时检测电池模块的电压值、电流值及温度值并发送到控制模块，控制模块实时记录并显示电池模块的电压值、电流值及温度值；

控制电池模块进行充放电，其具体为：

通过电池管理系统控制主继电器的工作状态，使得电池模块对负载进行供电，实现对电池模块的放电控制；

通过电池管理系统控制充电继电器的工作状态，使得直流充电机对电池模块进行充电，实现对电池模块的充电控制。

S5、判断是否满足预设的测试结束条件，若是则结束，否则返回步骤S2。预设的测试结束条件可以是设定一定的测试时间阈值，到达该测试时间阈值后，则判断满足预设的测试结束条件，结束模拟测试。预设的测试结束条件也可以是设定为与电池模块或者被测汽车电机的转速等相关的参数，这个可以根据实际需求进行设置。

综上可以，本方法可以模拟测试电动汽车的行驶状况以及电池管理系统的各项性能，即可以实现对电动汽车性能的模拟测试，而且测试成本低、适应性强、测试方便、快速。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，其特征在于，包括电池模块、主继电器、充电继电器、控制模块、直流充电机、轮速传感器及信号处理模块；

所述电池模块、主继电器、充电继电器及控制模块均与电池管理系统连接，所述充电继电器与直流充电机连接，所述直流充电机的输出端与电池模块的输入端连接，所述电池模块串联有一可调电压源，所述电池模块还通过主继电器连接有负载，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理系统的输入端连接；

所述控制模块的第一输出端连接有显示模块，所述控制模块的第二输出端依次连接有测功器、飞轮组及被测汽车电机，所述控制模块与被测汽车电机连接，所述轮速传感器通过信号处理模块与控制模块的输入端连接；

所述电池管理系统包括主控制器单元、电池管理单元及绝缘检测单元，所述主控制器单元分别与主继电器、充电继电器、控制模块、电池管理单元及绝缘检测单元连接，所述电池模块的输出端通过温度传感器与电池管理单元的输入端连接，所述电池管理单元分别与电池模块和绝缘检测单元连接，所述电池管理单元的输出端连接有制冷模块，所述绝缘检测单元与电池模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，其特征在于，所述绝缘检测单元采用型号为S9S08DZ60的单片机芯片。

3.根据权利要求1所述的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，其特征在于，所述电池模块为由若干锂电池串联组成的锂电池组，所述可调电压源与锂电池组的最后一节锂电池串联，所述直流充电机采用PFC锂电充电机，所述负载采用大功率电阻或灯泡。

4.根据权利要求1所述的一种对电动汽车性能进行模拟测试的系统，其特征在于，所述可调电压源采用型号为LM2576HV-ADJ的稳压集成芯片，所述稳压集成芯片的输入端接直流输入电源，所述稳压集成芯片的第一引脚通过第一电容（CIN）接地，所述稳压集成芯片的第二引脚与一肖特基二极管（D1）的负极连接，所述肖特基二极管（D1）的正极接地，所述稳压集成芯片的第二引脚还与一电感器（L1）的一端连接，所述电感器（L1）的另一端通过第二电容（COUT）接地，所述电感器（L1）的另一端还与一可调电阻（R）的一固定端连接，所述可调电阻（R）的另一固定端接地，所述可调电阻（R）的活动端与稳压集成芯片的第四引脚连接，所述稳压集成芯片的第三引脚和第五引脚均接地。

5.应用权利要求1所述系统的一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，其特征在于，包括：

S1、输入电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度到控制模块，同时通过控制模块控制被测汽车电机进行运转；

S2、采用轮速传感器采集获取被测汽车电机的转速并发送到控制模块后，控制模块根据被测汽车电机的转速、电动汽车的阻力参数以及模拟行驶的道路坡度，计算出电动汽车行驶过程的模拟阻力；

S3、控制模块实时记录并显示该模拟阻力，同时根据该模拟阻力对飞轮组加载力矩，该加载的力矩通过飞轮组施加到被测汽车电机上；

S4、调节可调电压源的输出电压，使得待测电池管理系统处于过充保护、过放保护或均衡等条件，从而验证电池管理系统的电压保护及均衡功能，另外控制电池模块进行充放电，模拟电池管理系统的SOC估计功能，同时采用电池管理系统实时检测电池模块的电压值、电流值及温度值并发送到控制模块，控制模块实时记录并显示电池模块的电压值、电流值及温度值；

S5、判断是否满足预设的测试结束条件，若是则结束，否则返回步骤S2；

所述步骤S1中电动汽车的阻力参数包括轮胎摩擦系数、电动汽车的重力、制动器参数以及空气阻力。

6.根据权利要求5所述的一种对电动汽车性能进行模拟测试的方法，其特征在于，所述步骤S4中所述控制电池模块进行充放电，其具体为：

通过电池管理系统控制主继电器的工作状态，使得电池模块对负载进行供电，实现对电池模块的放电控制；

通过电池管理系统控制充电继电器的工作状态，使得直流充电机对电池模块进行充电，实现对电池模块的充电控制。