CN106092609A - 电动汽车测试评价的多信息融合测试系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统和方法，包括：多信息融合数据采集主机数据接收端连接模拟量模块数据发送端，模拟量模块数据采集端通过CAN总线连接功率分析仪数据发送端，功率分析仪数据接收端连接动力CAN总线，动力CAN总线连接车载动力系统，车辆诊断仪CAN总线数据发送端连接多信息融合数据采集主机诊断数据端，频率量模块数据接收端连接车载频率数据发送端，频率量模块数据发送端连接热电偶模块数据接收端，热电偶模块数据发送端连接多信息融合数据采集主机数据接收端。保证了原始数据的可查性，并确保了所有信号采集的同步性和采样频率的一致性。

Description

电动汽车测试评价的多信息融合测试系统和方法

技术领域

本发明涉及电子电路控制领域，尤其涉及一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统和方法。

背景技术

目前，国内外许多汽车企业陆续开发出一些纯电驱动电动汽车，但国内产品与国外同类型、同级别的电动汽车相比，受电动化底盘、轻量化车身、智能化控制等平台集成技术的影响，在动力性、经济性、安全性等方面仍存在较大差距。如何有效的测试和评价已开发的国内外纯电驱动汽车，如何快速学习国外先进的低能耗、高安全纯电驱动汽车设计理念，掌握这些关键技术，对国内外先进的样车进行试验研究对比分析，是了解和掌握纯电驱动电动汽车核心技术的重要手段。

针对这些要求和目的，国内外的整车企业和研究机构针对新能源电动汽车特定的整车性能或某一关键零部件采用目前市场上常用的数据采集系统评价其性能，但随着测试和评价内容的多样化和复杂化，上述数据采集系统不能完成同一工况下，多研究对象和多物理量测试和评价的任务，即使采用多个专业的数据采集系统，但由于其数据采集通道资源的有限性、各设备采集信号的同步性以及各设备采集信号的采样频率一致性，上述问题给后期的数据处理分析及最终的性能评价带来很大的困难。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统和方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，包括：多信息融合数据采集主机、模拟量模块、热电偶模块、频率量模块、功率分析仪、动力CAN总线、车辆诊断仪CAN总线、排放分析仪；

多信息融合数据采集主机数据接收端连接模拟量模块数据发送端，模拟量模块数据采集端通过CAN总线连接功率分析仪数据发送端，功率分析仪数据接收端连接动力CAN总线，动力CAN总线连接车载动力系统，车辆诊断仪CAN总线数据发送端连接多信息融合数据采集主机诊断数据端，排放分析仪数据接收端连接尾气排放端，排放分析仪数据发送端连接多信息融合数据采集主机数据接收端，频率量模块数据接收端连接车载频率数据发送端，频率量模块数据发送端连接热电偶模块数据接收端，热电偶模块数据发送端连接多信息融合数据采集主机数据接收端。

上述技术方案的有益效果为：通过信息融合技术将电动汽车的参数采集分析，保证了原始数据的可查性，并确保了所有信号采集的同步性和采样频率的一致性。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述功率分析仪包括：

功率分析仪直接与驱动电机、发电机的直流端和交流端的电流和电压传感器、电动空调的直流端电流和电压传感器、母线的电流和电压传感器、驱动轴左/右扭矩传感器、驱动轮左/右扭矩传感器、DCDC输入/输出电功率测量传感器、电池电功率测量传感器、附属件电功率测量传感器等进行连接，同时功率分析仪把相应的功率信息并入模拟量模块。

上述技术方案的有益效果为：通过功率分析仪将相应的汽车数据参数整合接收分析，提高了工作效率。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述频率量模块包括：

频率量模块直接与发动机冷却液流量传感器、电机控制器冷却液流量传感器、电池包冷却液流量传感器、DCDC冷却液流量传感器、OBC冷却液流程传感器等连接。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述热电偶模块包括：

热电偶模块直接与DCDC输入/输出冷却液温度传感器、OBC输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机控制器输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机本体输入/输出冷却液温度传感器、电池包输入/输出冷却液温度传感器、发动机输入/输出冷却液温度传感器等连接。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述模拟量模块包括：

模拟量模块直接与主缸压力传感器、轮缸压力传感器、油门踏板开关及开度传感器、制动踏板开关及开度传感器、OBC输入/输出电功率测量传感器、环境温度和湿度传感器等连接，以及接入功率分析仪输出的信号，其模拟量模块数量根据所测量的信号确定。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述排放分析仪包括：

排放分析仪用于对发动机的尾气进行分析测量，然后把相关的信息直接输入到多信息融合数据采集主机或者并入模拟量模块。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述车辆诊断仪CAN总线包括：

车辆诊断仪CAN总线和动力CAN模块分别与诊断CAN和动力CAN进行连接，其中CAN分析工具获取诊断CAN的相关信息并整合动力CAN信号，一起接入多信息融合数据采集主机。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述功率分析仪包括：第一功率分析仪、第二功率分析仪、第三功率分析仪；

第一功率分析仪连接第一电机逆变器信号交互端，第一电机逆变器信号采集端连接第一电机；第二功率分析仪连接第二电机逆变器信号交互端，第二电机逆变器信号采集端连接第二电机；驱动车轮通过传动系统与第一电机和第二电机连接；第三功率分析仪连接动力电源端。

所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，优选的，所述热电偶模块包括：第一热电偶模块、第二热电偶模块；

第一热电偶模块数据接收端连接第一电机和第二电机信号端，第二热电偶模块数据接收端连接动力电源信号端。

本发明还公开一种电动汽车测试评价的多信息融合测试方法，包括如下步骤：

利用第一功率分析仪采集MG1电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第一功率分析仪计算得到MG1的功率且得到MG1逆变器的效率，同时第一功率分析仪以模拟量的形式输出MG1的功率和MG1逆变器的效率；

利用第二功率分析仪采集MG2电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第二功率分析仪计算得到MG2的功率且得到MG2逆变器的效率，通过半轴1扭矩和转速传感器和半轴2扭矩和转速传感器分别测得半轴1、半轴2的机械功率，通过车轮1扭矩传感器和车轮2扭矩传感器分别测量左右车轮的扭矩结合上述转速传感器，计算得到左右车轮轮边的机械功率，通过半轴1、半轴2的机械功率和车轮轮边的机械功率以及MG2逆变器输出端的电功率，分别得到电机本体至半轴1、半轴2的功率损耗和效率，半轴1、半轴2至车轮轮边的功率损耗和效率，同时第二功率分析仪以模拟量的形式输出MG2的功率和MG2逆变器的输出效率，以及从MG2本体输出至不同半轴和车轮轮边不同处的机械功率和效率；

利用第三功率分析仪采集HV Bat输出端的电压和电流，DCDC输入端和输出端的电压和电流，12V Bat输入端的电压和电流，12V Acces输入端的电压和电流，AC电动空调输入端的电压和电流，通过第三功率分析仪计算得到HV Bat的输出功率，DCDC的输入功率和效率，12V Bat输入端的功率，12V Acces输入端的功率，AC电动空调输入端的功率；

根据上述第一功率分析仪、第二功率分析仪、第三功率分析仪所测得的动力电池、MG1、MG2、DCDC、AC电动空调、12V Bat、12V Access、半轴1和半轴2、车轮轮边1和车轮轮边2的功率，得出整车电动汽车在NEDC工况下的功耗及能量流动图，同时得出关键部件的效率图，展示给用户进行分析。

上述技术方案的有益效果为：通过该方法能够协同接收相应分析仪的数据，获取电动汽车参数，进行后续分析，保证了原始数据的可查性，并确保了所有信号采集的同步性和采样频率的一致性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明结合总线获取信号数量和类型，考虑传感器采集和安装的可行性以及根据诊断获取信号数量和实时性，确定信号采集的方式。并且结合功率分析仪采集设备的特点把不同高、低压用电设备的电功率信号以及相关联的机械功率信号进行采集和运算，这样能够有效地节约多信息融合数据采集主机的通道资源，同时也保证了原始数据的可查性，并确保了所有信号采集的同步性和采样频率的一致性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明总体示意图；

图2是本发明细节实施图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，由多信息融合数据采集主机、模拟量模块、热电偶模块、频率模块、功率分析仪模块、动力CAN总线模块、车辆诊断仪CAN模块等组成。所述的多信息融合数据采集主机拥有最多128个通道，是上述各模块的组合，同时拥有两路外部的CAN总线输入，每路CAN总线拥有32个用户自定义通道。主机可以通过CAN总线和其他主要模块之间进行通讯，也有GPS、音频、开关量及模拟量直接输入，模拟量和数字量直接输出；并带有电源、RS232、USB接口等。所述的模拟量模块直接与主缸压力传感器、轮缸压力传感器、油门踏板开关及开度传感器、制动踏板开关及开度传感器、OBC输入/输出电功率测量传感器、环境温度和湿度传感器等连接，以及接入功率分析仪输出的信号，其模拟量模块数量根据所测量的信号确定，可以有一个或多个；所述的热电偶模块直接与DCDC输入/输出冷却液温度传感器、OBC输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机控制器输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机本体输入/输出冷却液温度传感器、电池包输入/输出冷却液温度传感器、发动机输入/输出冷却液温度传感器等连接；所述的频率量模块直接与发动机冷却液流量传感器、电机控制器冷却液流量传感器、电池包冷却液流量传感器、DCDC冷却液流量传感器、OBC冷却液流程传感器等连接；所述的功率分析仪直接与驱动电机、发电机的直流端和交流端的电流和电压传感器、电动空调的直流端电流和电压传感器、母线的电流和电压传感器、驱动轴左/右扭矩传感器、驱动轮左/右扭矩传感器、DCDC输入/输出电功率测量传感器、12V电池电功率测量传感器、12V附属件电功率测量传感器等进行连接，同时功率分析仪把相应的功率信息并入模拟量模块；所述的排放分析仪用于对发动机的尾气进行分析测量，然后把相关的信息直接输入到多信息融合数据采集主机或者并入模拟量模块；所述的诊断仪和CAN模块分别与诊断CAN和动力CAN进行连接，其中CAN分析工具获取诊断CAN的相关信息并整合动力CAN信号，一起接入多信息融合数据采集主机。brk pedal k为制动踏板位移；acc pedal k为加速踏板位移；M1为主缸压力传感器信号1；M2为主缸压力传感器信号2；RL为左后轮轮感压力传感器信号；RR为右后轮轮缸压力传感器信号；FL为左前轮轮缸压力传感器信号；FR为右前轮轮缸压力传感器信号；M1ctrltem为电机控制器温度；HV Bat term电池温度；eng为发动机；M1tr cool Q为电机本体冷却液的流量；OBC为车载充电机；MG1I1、MG1I2、MG1I3为电机三相电流；车轮torq为车轮转矩；Amb Tem&Hum为环境温度和湿度。

所述的一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，CAN分析工具其中一个端口与整车诊断CAN和多信息融合数据采集主机保持通讯，其另一个端口与整车动力CAN或其他车载CAN总线保持通讯。

所述的一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，通过功率分析仪测量母线电流和电压，连接驱动电机、发电机的控制器两端、电动空调的输入端，DCDC的输入和输出端，12V电池和12V附属件的输入端，并连接驱动轴左/右扭矩传感器、驱动轮左/右扭矩传感器；通过上述方式可以计算动力电池的输出功率，同时计算高低压用电设备的功率及相关控制系统效率以及驱动半轴和驱动轮的功率。

所述的一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，所述的模拟量模块接受功率分析仪计算获得的各部件功率和效率值然后把信息并入多信息融合数据采集主机可以有效地降低信号数量对主机通道资源的要求，同时保证数据分析时可考察性。

所述的一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，所述的多信息融合采集主机通过获取不同部件的电功率和机械功率，可以获得某一特定工况下整车的能量流分布、能量耗散和不同部件的效率。

参阅图2，在某一典型工况运行时如NEDC，通过图2所示安装相应的传感器和采集系统。利用第一功率分析仪采集MG1电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第一功率分析仪计算可以得到MG1的功率且得到MG1逆变器的效率，同时第一功率分析仪以模拟量的形式输出MG1的功率和MG1逆变器的效率。利用第二功率分析仪采集MG2电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第二功率分析仪计算可以得到MG2的功率且得到MG2逆变器的效率，通过半轴1扭矩和转速传感器和半轴2扭矩和转速传感器分别测得半轴1、2的机械功率，通过车轮1扭矩传感器和车轮2扭矩传感器分别测量左右车轮的扭矩结合上述转速传感器，可以计算得到左右车轮轮边的机械功率，因此通过半轴处的机械功率和车轮轮边的机械功率以及MG2逆变器输出端的电功率，可以分别得到电机本体至半轴的功率损耗和效率，半轴至车轮轮边的功率损耗和效率，同时第二功率分析仪以模拟量的形式输出MG2的功率和MG2逆变器的效率，以及从MG2本体输出至不同半轴和车轮轮边不同处的机械功率和效率。利用功率分析仪3采集HV Bat输出端的电压和电流，DCDC输入端和输出端的电压和电流，12V Bat输入端的电压和电流，12V Acces输入端的电压和电流，AC电动空调输入端的电压和电流，通过功率分析仪3计算可以得到HVBat的输出功率，DCDC的输入功率和效率，12V Bat输入端的功率，12V Acces输入端的功率，AC电动空调输入端的功率；综合上述第一功率分析仪、2、3所测得的动力电池、MG1、MG2、DCDC、AC电动空调、12V Bat、12V Access、半轴1和2、车轮轮边1和2的功率等，可以得出整车电动汽车在NEDC工况下的功耗及能量流动图，同时也可以得出关键部件的效率Map等。所测得的这些参数将为全面正确评价电动汽车的动力总成系统奠定坚实的基础。

本发明结合总线获取信号数量和类型，考虑传感器采集和安装的可行性以及根据诊断获取信号数量和实时性，确定信号采集的方式。并且结合功率分析仪采集设备的特点把不同高、低压用电设备的电功率信号以及相关联的机械功率信号进行采集和运算，这样能够有效地节约多信息融合数据采集主机的通道资源，同时也保证了原始数据的可查性，并确保了所有信号采集的同步性和采样频率的一致性。

本电动汽车测试评价的多信息融合测试系统能够有效地评价在某一工况下，电动汽车能量从储能系统(动力电池)，到能量转化系统(电机)，再到动力传动系统至车轮；以及到其它用电设备的能量流动和各部件阶段的能耗和效率。

原有测试系统仅关注某一方面的性能如电机的输入/输出功率等，而本发明能够全面的测量从动力电池的输出功率，到各用电设备如电动机的输入/输出功率，电动空调的输入功率，DCDC的输入/输出功率，12V辅助电池的输入/输出功率等电功率以及驱动半轴的机械功率和轮边的机械功率。从而为整车电驱动动力系统的效率优化提供了重要依据。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，包括：多信息融合数据采集主机、模拟量模块、热电偶模块、频率量模块、功率分析仪、动力CAN总线、车辆诊断仪CAN总线、排放分析仪；

多信息融合数据采集主机数据接收端连接模拟量模块数据发送端，模拟量模块数据采集端通过CAN总线连接功率分析仪数据发送端，功率分析仪数据接收端连接动力CAN总线，动力CAN总线连接车载动力系统，车辆诊断仪CAN总线数据发送端连接多信息融合数据采集主机诊断数据端，排放分析仪数据接收端连接尾气排放端，排放分析仪数据发送端连接多信息融合数据采集主机数据接收端，频率量模块数据接收端连接车载频率数据发送端，频率量模块数据发送端连接热电偶模块数据接收端，热电偶模块数据发送端连接多信息融合数据采集主机数据接收端。

2.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述功率分析仪包括：

功率分析仪直接与驱动电机、发电机的直流端和交流端的电流和电压传感器、电动空调的直流端电流和电压传感器、母线的电流和电压传感器、驱动轴左/右扭矩传感器、驱动轮左/右扭矩传感器、DCDC输入/输出电功率测量传感器、电池电功率测量传感器、附属件电功率测量传感器等进行连接，同时功率分析仪把相应的功率信息并入模拟量模块。

3.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述频率量模块包括：

频率量模块直接与发动机冷却液流量传感器、电机控制器冷却液流量传感器、电池包冷却液流量传感器、DCDC冷却液流量传感器、OBC冷却液流程传感器等连接。

4.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述热电偶模块包括：

热电偶模块直接与DCDC输入/输出冷却液温度传感器、OBC输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机控制器输入/输出冷却液温度传感器、驱动电机和发电机本体输入/输出冷却液温度传感器、电池包输入/输出冷却液温度传感器、发动机输入/输出冷却液温度传感器等连接。

5.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述模拟量模块包括：

模拟量模块直接与主缸压力传感器、轮缸压力传感器、油门踏板开关及开度传感器、制动踏板开关及开度传感器、OBC输入/输出电功率测量传感器、环境温度和湿度传感器等连接，以及接入功率分析仪输出的信号，其模拟量模块数量根据所测量的信号确定。

6.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述排放分析仪包括：

排放分析仪用于对发动机的尾气进行分析测量，然后把相关的信息直接输入到多信息融合数据采集主机或者并入模拟量模块。

7.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述车辆诊断仪CAN总线包括：

车辆诊断仪CAN总线和动力CAN模块分别与诊断CAN和动力CAN进行连接，其中CAN分析工具获取诊断CAN的相关信息并整合动力CAN信号，一起接入多信息融合数据采集主机。

8.根据权利要求1或2所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述功率分析仪包括：第一功率分析仪、第二功率分析仪、第三功率分析仪；

第一功率分析仪连接第一电机逆变器信号交互端，第一电机逆变器信号采集端连接第一电机；第二功率分析仪连接第二电机逆变器信号交互端，第二电机逆变器信号采集端连接第二电机；驱动车轮通过传动系统与第一电机和第二电机连接；第三功率分析仪连接动力电源端。

9.根据权利要求1所述的电动汽车测试评价的多信息融合测试系统，其特征在于，所述热电偶模块包括：第一热电偶模块、第二热电偶模块；

第一热电偶模块数据接收端连接第一电机和第二电机信号端，第二热电偶模块数据接收端连接动力电源信号端。

10.一种电动汽车测试评价的多信息融合测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用第一功率分析仪采集MG1电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第一功率分析仪计算得到MG1的功率且得到MG1逆变器的效率，同时第一功率分析仪以模拟量的形式输出MG1的功率和MG1逆变器的效率；

利用第二功率分析仪采集MG2电机逆变器直流输入端的电压和电流，交流输出端的电压和电流，通过第二功率分析仪计算得到MG2的功率且得到MG2逆变器的效率，通过半轴1扭矩和转速传感器和半轴2扭矩和转速传感器分别测得半轴1、半轴2的机械功率，通过车轮1扭矩传感器和车轮2扭矩传感器分别测量左右车轮的扭矩结合上述转速传感器，计算得到左右车轮轮边的机械功率，通过半轴1、半轴2的机械功率和车轮轮边的机械功率以及MG2逆变器输出端的电功率，分别得到电机本体至半轴1、半轴2的功率损耗和效率，半轴1、半轴2至车轮轮边的功率损耗和效率，同时第二功率分析仪以模拟量的形式输出MG2的功率和MG2逆变器的输出效率，以及从MG2本体输出至不同半轴和车轮轮边不同处的机械功率和效率；

利用第三功率分析仪采集HV Bat输出端的电压和电流，DCDC输入端和输出端的电压和电流，12V Bat输入端的电压和电流，12V Acces输入端的电压和电流，AC电动空调输入端的电压和电流，通过第三功率分析仪计算得到HV Bat的输出功率，DCDC的输入功率和效率，12V Bat输入端的功率，12V Acces输入端的功率，AC电动空调输入端的功率；

根据上述第一功率分析仪、第二功率分析仪、第三功率分析仪所测得的动力电池、MG1、MG2、DCDC、AC电动空调、12V Bat、12V Access、半轴1和半轴2、车轮轮边1和车轮轮边2的功率，得出整车电动汽车在NEDC工况下的功耗及能量流动图，同时得出关键部件的效率图，展示给用户进行分析。