CN108871424A - 电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法 - Google Patents

电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法，包括测试仪主机以及和测试仪主机无线/有线连接的工况采集模块、电流采集模块以及至少一个温度采集模块,测试仪主机获取工况采集模块采集的电动车GNSS数据、环境温度数据并进行显示和存储；所述GNSS数据包括电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据、加速度数据以及倾角数据；测试仪主机获取电流采集模块采集的电池电流数据并进行显示和存储；测试仪主机还获取温度采集模块采集的电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据并进行显示和存储。本发明用于测试电动车在高温、高寒和高原环境下的性能。

Description

电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，具体涉及一种电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法。
背景技术
环境适应性试验是电动车可靠性试验的重要组成部分，重点测试电动车在高温、高寒和高原环境(简称，三高环境)下的性能。电动车驱动装置主要由电池系统(电池和电池管理系统)、驱动电机和电机控制器组成，三个部件对温度都很敏感。环境温度和气压都对系统散热性能有重要影响，环境温度升高时，散热条件变差；环境温度下降时，散热条件改善；高原地区的空气稀薄，散热条件变差；低海拔地区的空气密度大，散热条件较好，因此三高环境下的电动车性能测试具有重要意义。目前国内尚没有制定电动车在三高环境下的试验标准，测试内容和评价指标比较混乱，也在一定程度上影响了电动车专用测试设备的开发和标准化。
对于电动车的测试，当通讯总线协议不开放，或通讯总线中的所提供的信号不能满足要求时，比如信号的更新频率低或者缺少部分信号，会给测试分析带来不便，这种情况普遍存在于对竞争品牌车型的测试场合。如果为了测试的需要，重新安装传感器和布线，则比较麻烦，尤其对于中大型电动车，车身较大，各传感器分布在车辆的不同部位，或空间狭小，要将所有传感器连接至测试分析仪上，布线比较困难。
目前主要问题是缺少一种简便的电动车驱动装置环境适应性测试系统。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法，该系统设置于电动车上，用于电动车在高温、高寒和高原环境下，检测电动车的电池系统、驱动电机和电机控制器的温度数据并进行显示，方便测试人员验证电动车驱动装置的散热性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电动车驱动装置环境适应性测试系统，其关键在于，包括测试仪主机以及和测试仪主机无线/有线连接的工况采集模块、电流采集模块以及至少一个温度采集模块,测试仪主机获取工况采集模块采集的电动车GNSS数据、环境温度数据并进行显示和存储；所述GNSS数据包括电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据、加速度数据以及倾角数据；测试仪主机获取电流采集模块采集的电池电流数据并进行显示和存储；测试仪主机还获取温度采集模块采集的电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据并进行显示和存储。
本发明的工况采集模块设置于电动车上，通过将电动车开到高温、高寒、高原的环境中，用于检测电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据，加速度数据以及倾角数据，还检测电动车周围的环境温度数据，通过测试仪主机进行显示和存储；便于测试电动车在高温、高寒、高原环境下的性能；
电流采集模块采集电动车行驶过程中的电池电流数据；
温度采集模块分别设置于电动车的电机、电池以及电机的控制器上，分别用于采集电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据；
通过将电动车开到高温、高寒、高原的环境中，通过测试仪主机显示和存储电动车在上述环境中的测试数据，方便电动车厂家评判电动车在上述环境中的性能，方便电动车设计和改进。
所述测试仪主机还连接有上位计算机，该上位计算机获取测试仪主机的数据进行处理分析。
上位计算机根据测试仪主机的海拔数据计算电动车的平均海拔，根据电池电流数据计算电池的放电容量，根据电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据计算电机、电池以及控制器的温升速率和最终温升。还通过电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据、加速度数据以及倾角数据，计算电动车的行驶里程。根据环境温度数据计算平均环境温度。
所述测试仪主机设置有测试仪主板和第一电源；所述测试仪主板设置有微控制器A，微控制器A连接有第一无线通信模块、显示屏、存储设备以及仪器操作面板；
微控制器A获取仪器操作面板的指令通过第一无线通信模块获取工况采集模块、电流采集模块以及温度采集模块的数据通过显示屏显示，并经存储设备存储；
第一电源为微控制器A、第一无线通信模块、显示屏、存储设备以及仪器操作面板供电。
通过上述的结构设置，工况采集模块、电流采集模块以及温度采集模块和测试仪主机之间采用无线通信方式，无需接线，方便模块的布置和固定。
所述微控制器A采用C8051单片机；
所述第一电源设置有第一蓄电池，第一蓄电池连接有第一充电电路，第一蓄电池经第一开关电路连接有第一稳压模块，第一稳压模块为微控制器A、第一无线通信模块、显示屏、存储设备供电；
所述第一充电电路设置有USB通讯接口、第一TP4056充电模块，USB通讯接口的电源端与第一TP4056充电模块的输入电压端连接，USB通讯接口的地端接地，第一TP4056充电模块的地端接地，该第一TP4056充电模块的输出电压端连接第一保险管F1的首端，第一保险管F1的尾端与第一蓄电池的正极相连，第一蓄电池的负极接地；
所述第一开关电路包括第一PNP三极管T1，第一PNP三极管T1的发射极与第一保险管F1的首端相连，第一PNP三极管T1的集电极还连接有极电容C1的正极，有极电容C1的负极接地，该有极电容C1并联有电容C2；有极电容C1的正极还连接电阻R3的首端，电阻R3的尾端经电阻R7接地，电阻R7并联有电容C5，电阻R3的尾端还与微控制器A的电池检测端PWR-CHK相连；
所述第一稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第一PNP三极管T1的集电极还连接第一稳压模块的电源输入端，第一稳压模块的地端接地，第一稳压模块的电源输出端与微控制器A、第一无线通信模块、显示屏、存储设备的电源端连接；
所述第一PNP三极管T1的基极经仪器操作面板的电源按钮SW-PWR1接地，微控制器A还设置有芯片控制端，芯片控制端经电源按钮SW-PWR1接地；所述微控制器A还设置有第一开关控制端CTRL-PWR1，该第一开关控制端CTRL-PWR1与第一NPN三极管T2的发射极相连；第一NPN三极管T2的集电极与第一PNP三极管T1的基极相连，第一NPN三极管T2的基极与所述第一稳压模块的电源输出端相连；
所述微控制器A还设置有USB通信端组，USB通信端组连接有USB转换模块，所述USB转换模块采用CP2102转换模块，USB转换模块与USB通迅接口相连。
通过上述的结构设置，微控制器A采用C8051单片机，结构简单成本低廉；第一充电电路设置有USB通讯接口、第一TP4056充电模块，第一TP4056充电模块结构简单，技术成熟，方便为第一蓄电池充电，第一稳压模块输出3.3V直流电压，为微控制器A、第一无线通信模块、显示屏、存储设备供电；USB通讯接口既能用于给第一蓄电池充电，微控制器A还经USB转换模块与USB通迅接口相连，USB通迅接口还用于连接上位计算机；一个端口两用；
设置第一开关电路方便测试仪主机的开关，用户按下电源按钮SW-PWR1，所述第一PNP三极管T1的基极经仪器操作面板的电源按钮SW-PWR1接地，第一PNP三极管T1导通给第一稳压模块的电源输入端输入电池电压，同时电源按钮SW-PWR1给微控制器A的芯片控制端电压信号，微控制器A的第一开关控制端CTRL-PWR1控制第一NPN三极管T2导通控制第一PNP三极管T1持续导通，测试仪主机开机；通过电源按钮SW-PWR1再次给微控制器A的芯片控制端电压信号，第一NPN三极管T2截止，第一PNP三极管T1关断，测试仪主机关闭。
微控制器A的电池检测端PWR-CHK用于检测第一蓄电池的电池电压，并通过显示屏显示第一蓄电池的电池电压。
所述工况采集模块设置有工况采集模块主板和第二电源；所述工况采集模块主板设置有微控制器B，微控制器B连接有第二无线通信模块、GNSS模块以及第一温度传感器；GNSS模块内集成有3D姿态传感器；
GNSS模块用于采集电动车的GNSS数据；第一温度传感器用于采集电动车的环境温度数据；
第二无线通信模块无线连接第一无线通信模块，微控制器B将GNSS模块、第一温度传感器的数据无线发送给微控制器A；
第二电源为微控制器B、第二无线通信模块、GNSS模块以及第一温度传感器供电。
通过上述的结构设置，微控制器B与微控制器A无线连接，方便将将GNSS模块、第一温度传感器的数据无线发送给微控制器A，无需接线，方便模块的布置和固定。GNSS模块为全球卫星导航系统，英文Global Navigation Satellite System。3D姿态传感器用于检测电动车的加速度和倾角。
所述电流采集模块包括电流采集模块主板、第三电源；电流采集模块主板设置有微控制器C，微控制器C连接有第三无线通信模块以及电流传感器，所述电流传感器用于采集电动车的电池电流数据，第三无线通信模块与第一无线通信模块无线连接；微控制器C将电流传感器的数据无线发送给微控制器A；
第三电源为微控制器C、第三无线通信模块以及电流传感器供电。
上述结构设置的效果为：微控制器C将电流传感器的数据无线发送给微控制器A，无需接线，方便模块的布置和固定。
所述温度采集模块包括温度采集模块主板以及第四电源，所述温度采集模块主板设置有微控制器D，所述微控制器D连接有第四无线通信模块、第二温度传感器，第四无线通信模块与第一无线通信模块无线连接；微控制器D将第二温度传感器的数据无线发送给微控制器A；
所述第四电源为微控制器D、第四无线通信模块、第二温度传感器供电。
温度采集模块可以为三个，分别设置在电动车的电机上，电池上，以及电机的控制器上，用于采集电机、电池、控制器的温度数据，并通过第四无线通信模块发送给微控制器A；无需接线，方便模块的布置和固定。
所述温度采集模块为三个，所述微控制器D采用C8051单片机；
所述第四电源设置有第二蓄电池，第四电源连接有第二充电电路，第四电源还经第二开关电路连接有第二稳压模块，第二稳压模块为微控制器D、第四无线通信模块供电；
所述第二充电电路设置有USB充电接口、第二TP4056充电模块，USB充电接口的电源端与第二TP4056充电模块的输入电压端连接，第二TP4056充电模块的地端接地，USB充电接口的地端接地，该第二TP4056充电模块的输出电压端与第二保险管F11的首端相连，第二保险管F11的尾端与第二蓄电池的正极相连，第二蓄电池的负极接地；
所述第二开关电路包括第二PNP三极管T11，第二PNP三极管T11的发射极与第二保险管F11的首端相连，第二PNP三极管T11的集电极还连接有极电容C11的正极，有极电容C11的负极接地，该有极电容C11并联有电容C21；
所述第二稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第二PNP三极管T11的集电极还连接第二稳压模块的电源输入端，第二稳压模块的地端接地，第二稳压模块的电源输出端与微控制器D、第四无线通信模块的电源端连接；
所述第二PNP三极管T11的基极经开关按钮SW-PWR2接地，微控制器D还设置有电源控制端，电源控制端经开关按钮SW-PWR2接地；所述微控制器D还设置有第二开关控制端CTRL-PWR2，第二开关控制端CTRL-PWR2与第二NPN三极管T21的发射极相连；第二NPN三极管T21的集电极与第二PNP三极管T11的基极相连，第二NPN三极管T21的基极与第二稳压模块的电源输出端相连；
所述第二PNP三极管T11的集电极还连接有升压模块，该升压模块采用HX7208模块，该升压模块的IN端以及EN端与第二PNP三极管T11的集电极相连，该升压模块的IN端还连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接升压模块的SW端，电感L1的另一端还连接二极管DS1的正极，二极管DS1的负极连接电阻R50的一端，电阻R50的另一端经电阻R51接地，电阻R50的另一端还连接升压模块的FB端；
二极管DS1的负极输出5V电压，二极管DS1的负极还连接有电源模块，所述电源模块采用WRA0512CKS-1W模块，二极管DS1的负极与电源模块的Vin端和CTRL端连接，电源模块的地端接地，所述第二温度传感器经放大器与微控制器D连接，所述放大器采用AD620BR模块，放大器的+IN端与温度传感器相连，放大器的-Vs端与电源模块的-Vo端连接，放大器的+Vs端与电源模块的+Vo端连接，放大器的OUT端与微控制器的温度采集端TEMP连接；
所述放大器还连接有基准电路；
所述基准电路包括电阻R24，电阻R24的首端与第二稳压模块的电压输出端相连，电阻R24的首端还经电容C30接地，电阻R24的尾端连接稳压管U8的负极，稳压U8的正极接地，稳压管U8的负极还经电容C19接地，该电容C19并联有电容C34，稳压管U8的负极输出基准电压VREF；
稳压管U8的负极经电阻R41与放大器的+IN端连接，稳压管U8的负极还连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端经电阻R43接地，电阻R42的另一端还与放大器的-IN端连接，稳压管U8的负极还与微控制器的基准电压端连接。
通过上述的结构设置，微控制器D采用C8051单片机，结构简单成本低廉；第二充电电路设置有USB充电接口、第二TP4056充电模块，第二TP4056充电模块结构简单，技术成熟，方便为第二蓄电池充电，第二稳压模块输出3.3V直流电压，为微控制器D、第四无线通信模块供电；
设置第二开关电路方便温度采集模块的开关，用户按下开关按钮SW-PWR2，所述第二PNP三极管T11的基极经开关按钮SW-PWR2接地，第二PNP三极管T11导通给第二稳压模块的电源输入端输入电池电压，同时开关按钮SW-PWR2给微控制器D的电源控制端电压信号，微控制器D的第二开关控制端CTRL-PWR2控制第二NPN三极管T21导通控制第二PNP三极管T11持续导通，温度采集模块开机；通过开关按钮SW-PWR2再次给微控制器D的电源控制端电压信号，第二NPN三极管T21截止，第二PNP三极管T11关断，温度采集模块关闭。
所述第二PNP三极管T11的集电极还连接有升压模块，该升压模块采用HX7208模块，HX7208模块将电池电压升高到5V直流电压，所述电源模块采用WRA0512CKS-1W模块，将HX7208模块的5V直流电压，变换为正负12V直流电压，其中电源模块的-Vo端输出-12V直流电压，电源模块的+Vo端输出+12V直流电压，给放大器AD620BR模块供电，第二温度传感器采用的是PT100热电阻温度传感器，温度变化引起的电阻变化，从而引起电阻两端电压的微小变化，AD620BR模块将微小的电压变化转换为微控制器D可以精确采集的电压范围。
所述基准电路给放大器AD620BR模块和微控制器D提供一基准电压。
所述测试仪主机还连接有至少两个分电流采集模块，分电流采集模块与电流采集模块的结构相同，测试仪主机获取分电流采集模块采集的各个电池单元的电流数据并进行显示和存储。
电动汽车的电池由多个电池单元并联组成，如果各个电池单元由于装配和连接接触问题导致各个电池单元的放电电流不一致，差别太大，则会极大的影响电池的性能和使用寿命；分电流采集模块用于采集各个电池单元的电流数据给测试仪主机显示并存储，方便测试人员观察电动汽车电池各个电池单元放电电流的一致性，判断是否有连接和接触故障。
一种电动车驱动装置环境适应性测试系统的数据处理方法，适用于所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统；其关键在于，包括如下步骤：
步骤A：上位计算机获取测试仪主机的数据；
所述数据包括工况采集模块、电流采集模块以及温度采集模块的数据；
步骤B：上位计算机获取电动车环境温度数据拟合生成环境温度数据曲线；
上位计算机获取电动车海拔数据生成海拔数据曲线；
上位计算机获取电动车的电机温升数据生成电机温升曲线；
上位计算机获取电动车的电池温度数据生成电池温度数据曲线；
上位计算机获取电动车的控制器温度数据生成控制器温度数据曲线；
上位计算机获取电动车的电池电流数据生成电池电流数据曲线；
通过生成上述曲线，方便观察电动车的电机、电池、控制器温度和电池电流数据随海拔和环境温度变化的变化结果；
步骤C：上位计算机计算测试过程的平均环境温度；
将电动车环境温度数据求平均值，通过计算平均环境温度方便电动车在不同环境温度下进行性能比较；比如-10度；-30度；
上位计算机计算测试过程的平均海拔高度；
将电动车的海拔高度求平均值，通过计算平均海拔高度便于电动车在不同海拔高度的环境下进行性能比较；比如1000米，2000米等不同高度下；
上位计算机根据工况采集模块的GNSS数据计算测试过程的行驶里程；
工况采集模块输出的信息包括速度，定位，角度、加速度，根据定位记录出车辆的行驶路线，从而得到行驶里程；
通过上述步骤可以比较在不同海拔高度，不同温度下电动车的行驶里程；
上位计算机根据电池电流数据以及行驶时间计算测试过程电池的放电容量；
放电容量：通过电流采集模块测量得到实时电流，通过时间积分可以得到放电容量，单位为AH；
上位计算机计算测试过程的电机温升速率和最终温升数据；
电机温升速率等于电机的最高温度减去最初温度，除以从最初温度上升到最高温度的时间；
上位计算机计算测试过程的电池温升速率和最终温升；
电池温升速率等于电池的最高温度减去最初温度，除以从最初温度上升到最高温度的时间；
上位计算机计算测试过程的控制器温升速率和最终温升；
控制器温升速率等于控制器的最高温度减去最初温度，除以从最初温度上升到最高温度的时间；
步骤D：上位计算机将步骤C的计算结果存入对应车型的测试结果数据表。
通过上述步骤设置，方便检测人员比较电动车在不同温度、不同海拔高度下的电动车性能。
显著效果：本发明提供了一种电动车驱动装置环境适应性测试系统及其数据处理方法，该系统设置于电动车上，用于电动车在高温、高寒和高原环境下，检测电动车的电池系统、驱动电机和电机控制器的温度数据并进行显示，方便测试人员验证电动车驱动系统的散热性能。通过测试电动车在不同温度和海拔的情况下，测试电机温度数据，电机控制器的温度数据，电池的温度数据，以及电池的电流数据，方便测试人员评判电动车的性能。
附图说明
图1为本发明的模块结构图；图2为本发明的详细模块结构图；
图3为工况采集模块的外壳结构图；
图4为微控制器A的结构图；图5为USB转换模块的结构图；
图6为第一电源的结构图；图7为第二电源的结构图；
图8为GNSS模块的结构图；图9微处理器B的结构图；
图10为微处理器C的结构图；图11为第三电源的结构图；
图12为微处理器D的结构图；图13为WIFI模块的结构图；
图14为第四电源的结构图；图15为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-图15所示，一种电动车驱动装置环境适应性测试系统，包括测试仪主机1以及和测试仪主机1无线/有线连接的工况采集模块2、电流采集模块3以及至少一个温度采集模块4,测试仪主机1获取工况采集模块2采集的电动车GNSS数据、环境温度数据并进行显示和存储；所述GNSS数据包括电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据、加速度数据以及倾角数据；测试仪主机1获取电流采集模块3采集的电池电流数据并进行显示和存储；测试仪主机1还获取温度采集模块4采集的电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据并进行显示和存储。
所述测试仪主机1还连接有上位计算机5，该上位计算机5获取测试仪主机1的数据进行处理分析。
所述测试仪主机1设置有测试仪主板11和第一电源16；所述测试仪主板11设置有微控制器A，微控制器A连接有第一无线通信模块12、显示屏13、存储设备14以及仪器操作面板15；
微控制器A获取仪器操作面板15的指令通过第一无线通信模块12获取工况采集模块2、电流采集模块3以及温度采集模块4的数据通过显示屏13显示，并经存储设备14存储；
第一电源16为微控制器A、第一无线通信模块12、显示屏13、存储设备14以及仪器操作面板15供电。
第一电源16可以采用锂电池或者干电池作为电源。
第一无线通信模块12，具有双向通信功能，用于和各个采集模块通信，包括发送指令和接收数据；第一无线通信模块12采用2.4GHz射频模块；例如WIFI模块、蓝牙模块或GSM模块等。
显示屏13用于显示从采集模块接收到的数据和测试仪主机1运行状态，显示屏13采用低功耗的LCD液晶屏；LCD液晶屏的型号是YB12864L型，图略。
存储设备14用于存储接收到的数据，采用FLASH存储芯片或者存储卡；
仪器操作面板15用于对测试仪主机1进行操作，如测试仪主机1开关、启动和停止采集、设置测试仪主机1参数等，例如采用薄膜开关；
仪器操作面板15设置有测试仪主机1的电源按钮SW PWR1，运行按钮SW RUN，下移按钮SW DOWN，回车按钮SW ENTER，上移按钮SW UP，左移按钮SW LEFT。
通过上述的结构设置，工况采集模块2、电流采集模块3以及温度采集模块4和测试仪主机1之间采用无线通信方式，无需接线，方便模块的布置和固定。
所述微控制器A采用C8051单片机；
结合图5以及图6，图5中设置有USB通讯接口18即接口J2；所述第一电源16设置有第一蓄电池，第一蓄电池连接有第一充电电路，第一蓄电池经第一开关电路连接有第一稳压模块，第一稳压模块为微控制器A、第一无线通信模块12、显示屏13、存储设备14供电；
所述第一充电电路设置有USB通讯接口18、第一TP4056充电模块，USB通讯接口18的电源端与第一TP4056充电模块的输入电压端连接，USB通讯接口18的地端接地，第一TP4056充电模块的地端接地，该第一TP4056充电模块的输出电压端连接第一保险管F1的首端，第一保险管F1的尾端与第一蓄电池的正极相连，第一蓄电池的负极接地；
所述第一开关电路包括第一PNP三极管T1，第一PNP三极管T1的发射极与第一保险管F1的首端相连，第一PNP三极管T1的集电极还连接有极电容C1的正极，有极电容C1的负极接地，该有极电容C1并联有电容C2；有极电容C1的正极还连接电阻R3的首端，电阻R3的尾端经电阻R7接地，电阻R7并联有电容C5，电阻R3的尾端还与微控制器A的电池检测端PWR-CHK相连；
所述第一稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第一PNP三极管T1的集电极还连接第一稳压模块的电源输入端，第一稳压模块的地端接地，第一稳压模块的电源输出端与微控制器A、第一无线通信模块12、显示屏13、存储设备14的电源端连接；
所述第一PNP三极管T1的基极经仪器操作面板15的电源按钮SW-PWR1接地，微控制器A还设置有芯片控制端，芯片控制端经电源按钮SW-PWR1接地；所述微控制器A还设置有第一开关控制端CTRL-PWR1，该第一开关控制端CTRL-PWR1与第一NPN三极管T2的发射极相连；第一NPN三极管T2的集电极与第一PNP三极管T1的基极相连，第一NPN三极管T2的基极与所述第一稳压模块的电源输出端相连；
所述微控制器A还设置有USB通信端组RX、TX，USB通信端组连接有USB转换模块17，所述USB转换模块17采用CP2102转换模块，USB转换模块17与USB通迅接口18相连。
通过上述的结构设置，微控制器A采用C8051单片机，结构简单成本低廉；第一充电电路设置有USB通讯接口18、第一TP4056充电模块，第一TP4056充电模块结构简单，技术成熟，方便为第一蓄电池充电，第一稳压模块输出3.3V直流电压，为微控制器A、第一无线通信模块12、显示屏13、存储设备14供电；USB通讯接口18既能用于给第一蓄电池充电，微控制器A还经USB转换模块17与USB通迅接口18相连，USB通迅接口18还用于连接上位计算机5；一个端口两用；
设置第一开关电路方便测试仪主机1的开关，用户按下电源按钮SW-PWR1，所述第一PNP三极管T1的基极经仪器操作面板15的电源按钮SW-PWR1接地，第一PNP三极管T1导通给第一稳压模块的电源输入端输入电池电压，同时电源按钮SW-PWR1给微控制器A的芯片控制端电压信号，微控制器A的第一开关控制端CTRL-PWR1控制第一NPN三极管T2导通控制第一PNP三极管T1持续导通，测试仪主机1开机；通过电源按钮SW-PWR1再次给微控制器A的芯片控制端电压信号，第一NPN三极管T2截止，第一PNP三极管T1关断，测试仪主机1关闭。
微控制器A的电池检测端PWR-CHK用于检测第一蓄电池的电池电压，并通过显示屏13显示第一蓄电池的电池电压。
微控制器A还连接有第一指示灯/第一喇叭，发出声光指示，声光指示用于显示测试仪主机1工作状态和报警。
所述工况采集模块2设置有工况采集模块主板21和第二电源22；所述工况采集模块主板21设置有微控制器B，微控制器B连接有第二无线通信模块23、GNSS模块24以及第一温度传感器25；GNSS模块24内集成有3D姿态传感器；
GNSS模块24用于采集电动车的GNSS数据；第一温度传感器25用于采集电动车的环境温度数据；
第二无线通信模块23无线连接第一无线通信模块12，微控制器B将GNSS模块24、第一温度传感器25的数据无线发送给微控制器A；
第二电源22为微控制器B、第二无线通信模块23、GNSS模块24以及第一温度传感器25供电。第一温度传感器25采用DS18B20传感器。
微控制器B也采用C8051单片机，第二电源22可以采用锂电池或者干电池作为电源。
第二无线通信模块23与第一无线通信模块12配对，具有双向通信功能，用于采集模块通信，包括接收指令和发送数据；第二无线通信模块23采用2.4GHz射频模块；例如WIFI模块、蓝牙模块或GSM模块等。
微控制器B也可以直接连接陀螺仪传感器，用于检测电动车的加速度和倾角数据，所述陀螺仪传感器可以采用MPU6050传感器。
所述电流采集模块3包括电流采集模块主板31、第三电源32；电流采集模块主板31设置有微控制器C，微控制器C连接有第三无线通信模块33以及电流传感器34，所述电流传感器34用于采集电动车的电池电流数据，第三无线通信模块33与第一无线通信模块12无线连接；微控制器C将电流传感器34的数据无线发送给微控制器A；
第三电源32为微控制器C、第三无线通信模块33以及电流传感器34供电。
微控制器C也采用C8051单片机，第三电源32可以采用锂电池或者干电池作为电源。
第三无线通信模块33与第一无线通信模块12配对，具有双向通信功能，用于采集模块通信，包括接收指令和发送数据；第三无线通信模块33采用2.4GHz射频模块；例如WIFI模块、蓝牙模块或GSM模块等。
电流传感器34采用卡扣式电流互感器或钳形电流互感器。
所述温度采集模块4包括温度采集模块主板41以及第四电源42，所述温度采集模块主板41设置有微控制器D，所述微控制器D连接有第四无线通信模块43、第二温度传感器44，第四无线通信模块43与第一无线通信模块12无线连接；微控制器D将第二温度传感器44的数据无线发送给微控制器A；
所述第四电源42为微控制器D、第四无线通信模块43、第二温度传感器44供电。第四电源42可以采用锂电池或者干电池作为电源。
第四无线通信模块43与第一无线通信模块12配对，具有双向通信功能，用于采集模块通信，包括接收指令和发送数据；第四无线通信模块43采用2.4GHz射频模块；例如WIFI模块、蓝牙模块或GSM模块等。
第二温度传感器44根据测试对象的不同，选择不同的传感器类型和安装方式，如电机外壳、控制器外壳的温度测量可以采用贴片式温度传感器。
温度采集模块4可以为三个，分别设置在电动车的电机上，电池上，以及电机的控制器上，用于采集电机、电池、控制器的温度数据，并通过第四无线通信模块43发送给微控制器A；无需接线，方便模块的布置和固定。
结合图12、图14，所述温度采集模块4为三个，所述微控制器D采用C8051单片机；
所述第四电源42设置有第二蓄电池，第四电源42连接有第二充电电路，第四电源42还经第二开关电路连接有第二稳压模块，第二稳压模块为微控制器D、第四无线通信模块43供电；
所述第二充电电路设置有USB充电接口、第二TP4056充电模块，USB充电接口的电源端与第二TP4056充电模块的输入电压端连接，第二TP4056充电模块的地端接地，USB充电接口的地端接地，该第二TP4056充电模块的输出电压端与第二保险管F11的首端相连，第二保险管F11的尾端与第二蓄电池的正极相连，第二蓄电池的负极接地；
USB充电接口在图14中未示出，其结构与图5中的J2相同；
所述第二开关电路包括第二PNP三极管T11，第二PNP三极管T11的发射极与第二保险管F11的首端相连，第二PNP三极管T11的集电极还连接有极电容C11的正极，有极电容C11的负极接地，该有极电容C11并联有电容C21；
所述第二稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第二PNP三极管T11的集电极还连接第二稳压模块的电源输入端，第二稳压模块的地端接地，第二稳压模块的电源输出端与微控制器D、第四无线通信模块43的电源端连接；
所述第二PNP三极管T11的基极经开关按钮SW-PWR2接地，微控制器D还设置有电源控制端，电源控制端经开关按钮SW-PWR2接地；所述微控制器D还设置有第二开关控制端CTRL-PWR2，第二开关控制端CTRL-PWR2与第二NPN三极管T21的发射极相连；第二NPN三极管T21的集电极与第二PNP三极管T11的基极相连，第二NPN三极管T21的基极与第二稳压模块的电源输出端相连；
所述第二PNP三极管T11的集电极还连接有升压模块，该升压模块采用HX7208模块，该升压模块的IN端以及EN端与第二PNP三极管T11的集电极相连，该升压模块的IN端还连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接升压模块的SW端，电感L1的另一端还连接二极管DS1的正极，二极管DS1的负极连接电阻R50的一端，电阻R50的另一端经电阻R51接地，电阻R50的另一端还连接升压模块的FB端；
结合图12和图14，二极管DS1的负极输出5V电压，二极管DS1的负极还连接有电源模块，所述电源模块采用WRA0512CKS-1W模块，二极管DS1的负极与电源模块的Vin端和CTRL端连接，电源模块的地端接地，所述第二温度传感器44经放大器与微控制器D连接，所述放大器采用AD620BR模块，放大器的+IN端与温度传感器相连，放大器的-Vs端与电源模块的-Vo端连接，放大器的+Vs端与电源模块的+Vo端连接，放大器的OUT端与微控制器的温度采集端TEMP连接；
所述放大器还连接有基准电路；
所述基准电路包括电阻R24，电阻R24的首端与第二稳压模块的电压输出端相连，电阻R24的首端还经电容C30接地，电阻R24的尾端连接稳压管U8的负极，稳压U8的正极接地，稳压管U8的负极还经电容C19接地，该电容C19并联有电容C34，稳压管U8的负极输出基准电压VREF；
稳压管U8的负极经电阻R41与放大器的+IN端连接，稳压管U8的负极还连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端经电阻R43接地，电阻R42的另一端还与放大器的-IN端连接，稳压管U8的负极还与微控制器的基准电压端连接。
微控制器D还连接有第二指示灯，第二指示灯通过闪烁来指示工作状态和报警信息，图12中未示出。
通过上述的结构设置，微控制器D采用C8051单片机，结构简单成本低廉；第二充电电路设置有USB充电接口、第二TP4056充电模块，第二TP4056充电模块结构简单，技术成熟，方便为第二蓄电池充电，第二稳压模块输出3.3V直流电压，为微控制器D、第四无线通信模块43供电；
设置第二开关电路方便温度采集模块4的开关，用户按下开关按钮SW-PWR2，所述第二PNP三极管T11的基极经开关按钮SW-PWR2接地，第二PNP三极管T11导通给第二稳压模块的电源输入端输入电池电压，同时开关按钮SW-PWR2给微控制器D的电源控制端电压信号，微控制器D的第二开关控制端CTRL-PWR2控制第二NPN三极管T21导通控制第二PNP三极管T11持续导通，温度采集模块4开机；通过开关按钮SW-PWR2再次给微控制器D的电源控制端电压信号，第二NPN三极管T21截止，第二PNP三极管T11关断，温度采集模块4关闭。
所述第二PNP三极管T11的集电极还连接有升压模块，该升压模块采用HX7208模块，HX7208模块将电池电压升高到5V直流电压，所述电源模块采用WRA0512CKS-1W模块，将HX7208模块的5V直流电压，变换为正负12V直流电压，其中电源模块的-Vo端输出-12V直流电压，电源模块的+Vo端输出+12V直流电压，给放大器AD620BR模块供电，第二温度传感器44采用的是PT100热电阻温度传感器，温度变化引起的电阻变化，从而引起电阻两端电压的微小变化，AD620BR模块将微小的电压变化转换为微控制器D可以精确采集的电压范围。
所述基准电路给放大器AD620BR模块和微控制器D提供一基准电压。
测试仪主机1的工作流程：
(1)将各采集模块安装好，使测试仪主机1和各采集模块处于开机状态，在测试仪主机1上设置采集频率；(2)测试仪主机1以一定的频率发送采集指令，采集指令中包括采集频率参数，采集指令的发送频率一般取显示屏13的刷新频率，并且是采集频率的整数倍；(3)每个采集模块都有不同的编号和延迟时间，编号用于测试仪主机1识别不同采集模块的数据，延迟时间的作用是使各个采集模块按照顺序依次等待发送数据给测试仪主机1，避免不同模块同时发送数据造成通信冲突，采集模块以接收到采集指令的时刻作为时间基准，按照采集频率来保存采集到的数据，在等待对应的延迟时间后将相邻两次采集指令期间保存的若干组数据发送给测试仪主机1；(4)测试仪主机1将接收到的数据在显示屏13上进行显示，但不进行保存，操作者根据显示的采集数据判断采集模块是否正常工作；(5)操作员在通过显示屏13确认所有采集模块正常工作后，通过操作界面启动采集过程；(6)测试仪主机1进入采集数据流程，测试仪主机1依然以原来的频率发送采集指令，在接收到采集模块数据后，进行显示和保存；(7)操作人员在测试过程结束时，通过操作仪器操作面板15停止采集过程，测试仪主机1停止发送采集指令；(8)关闭采集模块电源。
工况采集模块2的安装方式采用磁铁吸附式，直接吸附在车顶或发动机盖上以提高GNSS信号强度；采用流线型扁平式外壳27以减少风阻，同时降低模块重心以提高稳定性；工况采集模块2设置有外壳27，该外壳27采用隔热材料制成，降低太阳照射引起的电路板温升，使外壳27内的温度与环境温度基本相同；在外壳27内设置有环形磁钢28或周向均布磁钢，磁钢28将外壳27吸附在车顶上，减少模块重量，同时提升磁钢28吸力对颠簸工况造成的倾覆力矩的抵消作用。外壳27还设置有通气孔。
所述测试仪主机1还连接有至少两个分电流采集模块30，分电流采集模块30与电流采集模块3的结构相同，测试仪主机1获取分电流采集模块30采集的各个电池单元的电流数据并进行显示和存储。
一种电动车驱动装置环境适应性测试系统的数据处理方法，适用于所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统；包括如下步骤：
步骤A：上位计算机5获取测试仪主机1的数据；
所述数据包括工况采集模块2、电流采集模块3以及温度采集模块4的数据；
步骤B：上位计算机5获取电动车环境温度数据拟合生成环境温度数据曲线；
上位计算机5获取电动车海拔数据生成海拔数据曲线；
上位计算机5获取电动车的电机温升数据生成电机温升曲线；
上位计算机5获取电动车的电池温度数据生成电池温度数据曲线；
上位计算机5获取电动车的控制器温度数据生成控制器温度数据曲线；
上位计算机5获取电动车的电池电流数据生成电池电流数据曲线；
步骤C：上位计算机5计算测试过程的平均环境温度；上位计算机5计算测试过程的平均海拔高度；上位计算机5根据工况采集模块2的GNSS数据计算测试过程的行驶里程；上位计算机5根据电池电流数据以及行驶时间计算测试过程电池的放电容量；
上位计算机5计算测试过程的电机温升速率和最终温升数据；
上位计算机5计算测试过程的电池温升速率和最终温升；
上位计算机5计算测试过程的控制器温升速率和最终温升；
步骤D：上位计算机5将步骤C的计算结果存入对应车型的测试结果数据表。
最后，需要注意的是：如果本领域的技术人员对本发明进行改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于，包括测试仪主机(1)以及和测试仪主机(1)无线/有线连接的工况采集模块(2)、电流采集模块(3)以及至少一个温度采集模块(4),测试仪主机(1)获取工况采集模块(2)采集的电动车GNSS数据、环境温度数据并进行显示和存储；所述GNSS数据包括电动车的经纬度数据、车速数据、海拔数据、加速度数据以及倾角数据；测试仪主机(1)获取电流采集模块(3)采集的电池电流数据并进行显示和存储；测试仪主机(1)还获取温度采集模块(4)采集的电机温度数据、电池温度数据以及控制器温度数据并进行显示和存储。
2.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述测试仪主机(1)还连接有上位计算机(5)，该上位计算机(5)获取测试仪主机(1)的数据进行处理分析。
3.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述测试仪主机(1)设置有测试仪主板(11)和第一电源(16)；所述测试仪主板(11)设置有微控制器A，微控制器A连接有第一无线通信模块(12)、显示屏(13)、存储设备(14)以及仪器操作面板(15)；
微控制器A获取仪器操作面板(15)的指令通过第一无线通信模块(12)获取工况采集模块(2)、电流采集模块(3)以及温度采集模块(4)的数据通过显示屏(13)显示，并经存储设备(14)存储；
第一电源(16)为微控制器A、第一无线通信模块(12)、显示屏(13)、存储设备(14)供电。
4.根据权利要求3所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述微控制器A采用C8051单片机；
所述第一电源(16)设置有第一蓄电池，第一蓄电池连接有第一充电电路，第一蓄电池经第一开关电路连接有第一稳压模块，第一稳压模块为微控制器A、第一无线通信模块(12)、显示屏(13)、存储设备(14)供电；
所述第一充电电路设置有USB通讯接口(18)、第一TP4056充电模块，USB通讯接口(18)的电源端与第一TP4056充电模块的输入电压端连接，USB通讯接口(18)的地端接地，第一TP4056充电模块的地端接地，该第一TP4056充电模块的输出电压端连接第一保险管F1的首端，第一保险管F1的尾端与第一蓄电池的正极相连，第一蓄电池的负极接地；
所述第一开关电路包括第一PNP三极管T1，第一PNP三极管T1的发射极与第一保险管F1的首端相连，第一PNP三极管T1的集电极还连接有极电容C1的正极，有极电容C1的负极接地，该有极电容C1并联有电容C2；有极电容C1的正极还连接电阻R3的首端，电阻R3的尾端经电阻R7接地，电阻R7并联有电容C5，电阻R3的尾端还与微控制器A的电池检测端PWR-CHK相连；
所述第一稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第一PNP三极管T1的集电极还连接第一稳压模块的电源输入端，第一稳压模块的地端接地，第一稳压模块的电源输出端与微控制器A、第一无线通信模块(12)、显示屏(13)、存储设备(14)的电源端连接；
所述第一PNP三极管T1的基极经仪器操作面板(15)的电源按钮SW-PWR1接地，微控制器A还设置有芯片控制端，芯片控制端经电源按钮SW-PWR1接地；所述微控制器A还设置有第一开关控制端CTRL-PWR1，该第一开关控制端CTRL-PWR1与第一NPN三极管T2的发射极相连；第一NPN三极管T2的集电极与第一PNP三极管T1的基极相连，第一NPN三极管T2的基极与所述第一稳压模块的电源输出端相连；
所述微控制器A还设置有USB通信端组，USB通信端组连接有USB转换模块(17)，所述USB转换模块(17)采用CP2102转换模块，USB转换模块(17)与USB通迅接口(18)相连。
5.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述工况采集模块(2)设置有工况采集模块主板(21)和第二电源(22)；所述工况采集模块主板(21)设置有微控制器B，微控制器B连接有第二无线通信模块(23)、GNSS模块(24)以及第一温度传感器(25)；GNSS模块(24)内集成有3D姿态传感器；
GNSS模块(24)用于采集电动车的GNSS数据；第一温度传感器(25)用于采集电动车的环境温度数据；
第二无线通信模块(23)无线连接第一无线通信模块(12)，微控制器B将GNSS模块(24)、第一温度传感器(25)的数据无线发送给微控制器A；
第二电源(22)为微控制器B、第二无线通信模块(23)、GNSS模块(24)以及第一温度传感器(25)供电。
6.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述电流采集模块(3)包括电流采集模块主板(31)、第三电源(32)；电流采集模块主板(31)设置有微控制器C，微控制器C连接有第三无线通信模块(33)以及电流传感器(34)，所述电流传感器(34)用于采集电动车的电池电流数据，第三无线通信模块(33)与第一无线通信模块(12)无线连接；微控制器C将电流传感器(34)的数据无线发送给微控制器A；
第三电源(32)为微控制器C、第三无线通信模块(33)以及电流传感器(34)供电。
7.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述温度采集模块(4)包括温度采集模块主板(41)以及第四电源(42)，所述温度采集模块主板(41)设置有微控制器D，所述微控制器D连接有第四无线通信模块(43)、第二温度传感器(44)，第四无线通信模块(43)与第一无线通信模块(12)无线连接；微控制器D将第二温度传感器(44)的数据无线发送给微控制器A；
所述第四电源(42)为微控制器D、第四无线通信模块(43)、第二温度传感器(44)供电。
8.根据权利要求7所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述温度采集模块(4)为三个，所述微控制器D采用C8051单片机；
所述第四电源(42)设置有第二蓄电池，第四电源(42)连接有第二充电电路，第四电源(42)还经第二开关电路连接有第二稳压模块，第二稳压模块为微控制器D、第四无线通信模块(43)供电；
所述第二充电电路设置有USB充电接口、第二TP4056充电模块，USB充电接口的电源端与第二TP4056充电模块的输入电压端连接，第二TP4056充电模块的地端接地，USB充电接口的地端接地，该第二TP4056充电模块的输出电压端与第二保险管F11的首端相连，第二保险管F11的尾端与第二蓄电池的正极相连，第二蓄电池的负极接地；
所述第二开关电路包括第二PNP三极管T11，第二PNP三极管T11的发射极与第二保险管F11的首端相连，第二PNP三极管T11的集电极还连接有极电容C11的正极，有极电容C11的负极接地，该有极电容C11并联有电容C21；
所述第二稳压模块采用XC6206P332MR稳压模块，第二PNP三极管T11的集电极还连接第二稳压模块的电源输入端，第二稳压模块的地端接地，第二稳压模块的电源输出端与微控制器D、第四无线通信模块(43)的电源端连接；
所述第二PNP三极管T11的基极经开关按钮SW-PWR2接地，微控制器D还设置有电源控制端，电源控制端经开关按钮SW-PWR2接地；所述微控制器D还设置有第二开关控制端CTRL-PWR2，第二开关控制端CTRL-PWR2与第二NPN三极管T21的发射极相连；第二NPN三极管T21的集电极与第二PNP三极管T11的基极相连，第二NPN三极管T21的基极与第二稳压模块的电源输出端相连；
所述第二PNP三极管T11的集电极还连接有升压模块，该升压模块采用HX7208模块，该升压模块的IN端以及EN端与第二PNP三极管T11的集电极相连，该升压模块的IN端还连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接升压模块的SW端，电感L1的另一端还连接二极管DS1的正极，二极管DS1的负极连接电阻R50的一端，电阻R50的另一端经电阻R51接地，电阻R50的另一端还连接升压模块的FB端；
二极管DS1的负极还连接有电源模块，所述电源模块采用WRA0512CKS-1W模块，二极管DS1的负极与电源模块的Vin端和CTRL端连接，电源模块的地端接地，所述第二温度传感器(44)经放大器与微控制器D连接，所述放大器采用AD620BR模块，放大器的+IN端与温度传感器相连，放大器的-Vs端与电源模块的-Vo端连接，放大器的+Vs端与电源模块的+Vo端连接，放大器的OUT端与微控制器的温度采集端TEMP连接；
所述放大器还连接有基准电路；
所述基准电路包括电阻R24，电阻R24的首端与第二稳压模块的电压输出端相连，电阻R24的首端还经电容C30接地，电阻R24的尾端连接稳压管U8的负极，稳压U8的正极接地，稳压管U8的负极还经电容C19接地，该电容C19并联有电容C34，稳压管U8的负极输出基准电压VREF；
稳压管U8的负极经电阻R41与放大器的+IN端连接，稳压管U8的负极还连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端经电阻R43接地，电阻R42的另一端还与放大器的-IN端连接，稳压管U8的负极还与微控制器的基准电压端连接。
9.根据权利要求1所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统，其特征在于：所述测试仪主机(1)还连接有至少两个分电流采集模块(30)，分电流采集模块(30)与电流采集模块(3)的结构相同，测试仪主机(1)获取分电流采集模块(30)采集的各个电池单元的电流数据并进行显示和存储。
10.一种电动车驱动装置环境适应性测试系统的数据处理方法，适用于权利要求2所述的电动车驱动装置环境适应性测试系统；其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：上位计算机(5)获取测试仪主机(1)的数据；
步骤B：上位计算机(5)获取电动车环境温度数据拟合生成环境温度数据曲线；
上位计算机(5)获取电动车海拔数据生成海拔数据曲线；
上位计算机(5)获取电动车的电机温升数据生成电机温升曲线；
上位计算机(5)获取电动车的电池温度数据生成电池温度数据曲线；
上位计算机(5)获取电动车的控制器温度数据生成控制器温度数据曲线；
上位计算机(5)获取电动车的电池电流数据生成电池电流数据曲线；
步骤C：上位计算机(5)计算测试过程的平均环境温度；
上位计算机(5)计算测试过程的平均海拔高度；
上位计算机(5)根据工况采集模块(2)的GNSS数据计算测试过程的行驶里程；
上位计算机(5)根据电池电流数据以及行驶时间计算测试过程电池的放电容量；
上位计算机(5)计算测试过程的电机温升速率和最终温升数据；
上位计算机(5)计算测试过程的电池温升速率和最终温升；
上位计算机(5)计算测试过程的控制器温升速率和最终温升；
步骤D：上位计算机(5)将步骤C的计算结果存入对应车型的测试结果数据表。
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