CN109001634B - 一种电动汽车测试台架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车测试台架，包括：测试平台；与所述测试平台连接的硬件在环HIL仿真平台；通过测试注入线路与所述硬件在环HIL仿真平台分别连接的电池环境试验设备、充电桩模拟设备和电机台架；其中，所述测试平台通过与所述硬件在环HIL仿真平台的信号交互，控制硬件在环测试与实车测试的切换；以及，通过所述硬件在环HIL仿真平台分别控制电池环境试验设备、充电桩模拟设备和电机台架三者的一种或多种的工作状态。本发明的实施例，使用真实整车零部件搭建电池、电机、电控三电联合的测试台架，做到在硬件在环与实车测试之间快速切换，既有硬件在环测试的灵活、便捷，又有实车测试的真实，可以避免实车测试过程中潜在的危险。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车测试技术领域，尤其涉及一种电动汽车测试台架。
背景技术
电池、电机、电控作为纯电动汽车的核心架构统称为三电，其软件的安全性和可靠性非常重要。目前行业内通常的测试手段主要有硬件在环(Hardware-In-the-Loop，简称HIL)测试和实车测试，硬件在环测试阶段主要进行功能验证，不能对整车的性能进行很有效的验证；实车测试阶段主要进行性能验证以及用户场景测试，但是实车测试已属于整个开发流程的末端，在实车测试中发现问题对整个项目开发周期都会带来很大压力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车测试台架，解决了硬件在环测试不能对整车的性能进行有效验证，且实车测试过程中存在危险的问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车测试台架，包括：
测试平台；
与所述测试平台连接的硬件在环HIL仿真平台；
通过测试注入线路与所述硬件在环HIL仿真平台分别连接的电池环境试验设备、充电桩模拟设备和电机台架；
其中，所述测试平台通过与所述硬件在环HIL仿真平台的信号交互，控制硬件在环测试与实车测试的切换；以及，通过所述硬件在环HIL仿真平台分别控制电池环境试验设备、充电桩模拟设备和电机台架三者的一种或多种的工作状态。
可选地，所述充电桩模拟设备包括为电池充电和作为负载吸收电池电能两种工作状态。
可选地，所述充电桩模拟设备连接电网；
在所述充电桩模拟设备工作在为电池充电状态时，利用电网的电能为电池充电；
在所述充电桩模拟设备工作在作为负载吸收电池电能的状态时，将电池的电能回馈到电网中。
可选地，所述硬件在环HIL仿真平台还与电池管理系统(Battery ManagementSystem，简称BMS)、电机控制器(Moter Control Unit，简称MCU)以及整车控制器(VehicleController Unit，简称VCU)三者分别连接。
可选地，所述电机台架与汽车的电机连接，所述电机通过绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)与所述电机控制器MCU连接。
可选地，所述电动汽车测试台架还包括：设置在所述电池环境试验设备内的电池包，所述电池包的工作状态由所述电池管理系统BMS或与所述电池管理系统BMS连接的电池管理单元(Battery Management Unit，简称BMU)控制。
可选地，所述电池包通过配电盒分别连接汽车的快充口和充电机。
可选地，所述快充口和充电机还分别与所述充电桩模拟设备连接。
可选地，所述硬件在环HIL仿真平台还与汽车的油门踏板、刹车踏板、换挡器、真空泵以及真空泵传感器连接。
可选地，所述硬件在环HIL仿真平台还与汽车的车载远程信息处理器(TelematicsBOX，简称TBOX)连接。
可选地，所述测试平台上安装有测试软件。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中的电动汽车测试台架，将硬件在环测试和实车测试结合在一起，以HIL仿真平台作为信号交互中转以及人机交互界面，通过CAN网络和硬线连接控制电池环境试验设备、充电桩模拟设备、电机台架等设备，信号传输稳定、速度快；使用真实整车零部件搭建电池、电机、电控三电联合测试台架，可以做到在真实零部件和负载仿真之间快速切换，既有硬件在环测试的灵活、便捷，又有实车测试的真实，同时可以避免以往实车测试过程中潜在的危险。
附图说明
图1表示本发明实施例的电动汽车测试台架的架构示意图。
其中图中：1、测试平台，2、硬件在环HIL仿真平台，3、电池环境试验设备，4、充电桩模拟设备，5、电机台架，6、电池管理系统BMS，7、电机控制器MCU，8、整车控制器VCU，9、电池包；
51、电机，91、电池管理单元BMU，92、配电盒，93、快充口，94、充电机。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种电动汽车测试台架，包括：
测试平台1；与所述测试平台1连接的硬件在环HIL仿真平台2；
通过测试注入线路与所述硬件在环HIL仿真平台2分别连接的电池环境试验设备3、充电桩模拟设备4和电机台架5；
其中，所述测试平台1通过与所述硬件在环HIL仿真平台2的信号交互，控制硬件在环测试与实车测试的切换；以及，通过所述硬件在环HIL仿真平台2分别控制电池环境试验设备3、充电桩模拟设备4和电机台架5三者的一种或多种的工作状态。
该实施例中，所述测试平台1可以为计算机，所述测试平台1上安装有测试软件，所述测试平台1通过测试注入线路与硬件在环HIL仿真平台2连接，所述硬件在环HIL仿真平台2通过测试注入线路与电池环境试验设备3、充电桩模拟设备4和电机台架5分别连接。其中，所述电池环境试验设备3可以为高低温箱，在进行测试时，测试人员可以通过控制高低温箱内的高温或者低温环境，满足电池需求的测试环境。在进行测试时，通过所述测试注入线路，测试人员可以通过操作测试平台1控制各设备，以及可以随时切断任意控制器的CAN信号或直连件的硬线信号，或在其上叠加异常信号，或切换成仿真信号。
电动汽车测试台架的HIL仿真平台搭载的控制器主要为三电控制器，包括电池管理系统、电机控制器以及整车控制器，也可以扩展搭载自主研发或供应商的三电直连控制器用于功能联调，所述硬件在环HIL仿真平台2的机柜内行仿真模型，在开展测试的同时同步控制电池环境试验设备、电机台架以及充电模拟部分。通过测试注入线路，整体测试台架所有低压部件间的信号传输可随时被通断或叠加任意波形进行测试，高压部分的负载可在真实与虚拟间选取，便于更灵活的控制测试场景。
该方案通过使用真实整车零部件搭建电池、电机、电控三电联合测试台架，可以做到在真实零部件和负载仿真之间快速切换，既有硬件在环测试的灵活、便捷，又有实车测试的真实，同时可以避免以往实车测试过程中潜在的危险。
本发明的上述实施例中，所述充电桩模拟设备4包括为电池充电和作为负载吸收电池电能两种工作状态。
具体地，所述充电桩模拟设备4连接电网；在所述充电桩模拟设备4工作在为电池充电状态时，利用电网的电能为电池充电；在所述充电桩模拟设备4工作在作为负载吸收电池电能的状态时，将电池的电能回馈到电网中。
该实施例中，所述充电桩模拟设备4可在不同充电标准之间转换，如果需要做其他国家充电标准的测试，可以做到快速切换。其中，所述充电桩模拟设备4包括直流DC高压模拟和交流AC高压模拟两部分。在电池需要充电时，充电桩模拟设备4可以通过DC高压模拟或AC高压模拟为电池供电；而通常实车测试充电功能后需要通过驾驶车辆来放电，在电池需要放电时，DC高压模拟和AC高压模拟部分可以作为负载吸收电池的电能，将电能回馈到电网中。该测试台架可在满足快充测试的基础上，增加直流放电的台架功能，节省测试时间。
本发明的上述实施例中，所述硬件在环HIL仿真平台2还与电池管理系统BMS6、电机控制器MCU7以及整车控制器VCU8三者分别连接。
该实施例中，所述硬件在环HIL仿真平台2搭载的电池管理系统BMS6、电机控制器MCU7以及整车控制器VCU8均为实车控制器，可以对三电高压部分进行接近于实车的测试，可在该测试台架上完成在实车上不易于测试或危险工况的测试。其中，所述电池管理系统BMS6通过CAN网络与硬件在环HIL仿真平台2内的CAN网络连接，所述电机控制器MCU7和整车控制器VCU8通过CAN网络与硬件在环HIL仿真平台2内的CAN网络连接，并通过硬线连接硬件在环HIL仿真平台2内的硬线线路。
该测试台架搭载的主要控制器为三电控制器，但也可以扩展搭载自主研发或供应商的三电直连控制器用于功能联调，搭载三电控制的直连件，包括传感器和被控对象，用于实物联合测试。具体地，所述硬件在环HIL仿真平台2还与汽车的油门踏板、刹车踏板、换挡器、真空泵以及真空泵传感器连接。通过测试注入线路，测试人员可以操作测试平台1上的测试软件，控制各控制器以及零部件的CAN信号或直连件的硬线信号，或在其上叠加异常信号，或切换成仿真信号，实现硬件在环测试与实车测试的切换。
具体地，所述硬件在环HIL仿真平台2还与汽车的车载TBOX连接。所述车载TBOX与硬件在环HIL仿真平台2内的CAN网络连接，通过所述车载TBOX，该测试台架还能够测试对车内空调或者充电的远程控制。
其中，所述电动汽车测试台架还包括：设置在所述电池环境试验设备3内的电池包9，所述电池包9的工作状态由所述电池管理系统BMS6或与所述电池管理系统BMS6连接的电池管理单元BMU91控制。所述电池包9通过配电盒92分别连接汽车的快充口93和充电机94，所述快充口93和充电机94还分别与所述充电桩模拟设备4连接。
该实施例中，测试台架包含了几乎全部的车载高压线路部分，可接真实的电池包和电机，结合所述充电桩模拟设备4，该测试台架可以针对充电机测试在充电桩输出电能带有谐波纹波情况下的表现，测试电池回馈交流电网的功能测试；针对MCU在三电联合环境下，在接近于实车的高压线路环境下测试MCU对电机的控制效果；针对BMS测试快充时各继电器闭合瞬间的脉冲对快充功能的影响，以及三电联合环境下对电池包的实际快充效果；以及，针对VCU及三电直连件多部件间涉及时序的系统功能测试、带有耦合的控制系统功能测试，以及多控制器软件版本匹配测试。
由于测试台架上包含的所有低压部件间的信号传输可随时被通断或叠加任意波形进行测试，高压部分的负载可在真实与虚拟间选取，便于更灵活的控制测试场景，所搭载的所有部件可快速连接，快速的在不同项目平台间切换，利于项目开发；同时，在该测试台架上可随时进行单控制器的某功能验证以证实其单功能的正确性，有利于问题的排查。
本发明的上述实施例中，所述电机台架5与汽车的电机51连接，所述电机51通过绝缘栅双极型晶体管IGBT与所述电机控制器MCU7连接。
该实施例中，在测试电机控制器对电机的控制效果时，可以通过绝缘栅双极型晶体管IGBT的连接，利用真实的汽车电机进行测试；在绝缘栅双极型晶体管IGBT不连接时，可以由硬件在环HIL仿真平台2仿真IGBT以及电机，此时不再与电机台架连接，即实现实车测试与硬件在环测试的切换。
相对于硬件在环测试和实车测试这两种测试手段，该电动汽车测试台架具有以下几个优点：
一、测试台架可对三电高压部分进行接近于实车的测试，可在台架上完成在实车上不易于测试或危险工况的测试；
二、通常实车测试充电功能后需要通过驾驶车辆来放电，该电动汽车测试台架可在满足快充测试的基础上，增加直流放电的台架功能，节省测试时间；
三、可快速对三电控制器进行涉及时序的功能的测试，以及多控制器耦合控制功能的测试；
四、可快速对三电控制器以及其直连件进行软件版本一致性、零部件型号一致性的检查。
本发明的该实施例，将硬件在环测试和实车测试结合在一起，以HIL仿真平台作为信号交互中转以及人机交互界面，通过CAN网络和硬线连接控制电池环境试验设备、充电桩模拟设备、电机台架等设备，信号传输稳定、速度快；使用真实整车零部件搭建电池、电机、电控三电联合测试台架，可以做到在真实零部件和负载仿真之间快速切换，既有硬件在环测试的灵活、便捷，又有实车测试的真实，同时可以避免以往实车测试过程中潜在的危险。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种电动汽车测试台架，其特征在于，包括：
测试平台(1)；
与所述测试平台(1)连接的硬件在环HIL仿真平台(2)；
通过测试注入线路与所述硬件在环HIL仿真平台(2)分别连接的电池环境试验设备(3)、充电桩模拟设备(4)和电机台架(5)；
其中，所述测试平台(1)通过与所述硬件在环HIL仿真平台(2)的信号交互，控制硬件在环测试与实车测试的切换；以及，通过所述硬件在环HIL仿真平台(2)分别控制电池环境试验设备(3)、充电桩模拟设备(4)和电机台架(5)三者的一种或多种的工作状态；
所述硬件在环HIL仿真平台(2)还与电池管理系统BMS(6)、电机控制器MCU(7)以及整车控制器VCU(8)三者分别连接；
所述电机台架(5)与汽车的电机(51)连接，所述电机(51)通过绝缘栅双极型晶体管IGBT与所述电机控制器MCU(7)连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述充电桩模拟设备(4)包括为电池充电和作为负载吸收电池电能两种工作状态。
3.根据权利要求2所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述充电桩模拟设备(4)连接电网；
在所述充电桩模拟设备(4)工作在为电池充电状态时，利用电网的电能为电池充电；
在所述充电桩模拟设备(4)工作在作为负载吸收电池电能的状态时，将电池的电能回馈到电网中。
4.根据权利要求1所述的电动汽车测试台架，其特征在于，还包括：设置在所述电池环境试验设备(3)内的电池包(9)，所述电池包(9)的工作状态由所述电池管理系统BMS(6)或与所述电池管理系统BMS(6)连接的电池管理单元BMU(91)控制。
5.根据权利要求4所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述电池包(9)通过配电盒(92)分别连接汽车的快充口(93)和充电机(94)。
6.根据权利要求5所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述快充口(93)和充电机(94)还分别与所述充电桩模拟设备(4)连接。
7.根据权利要求1所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述硬件在环HIL仿真平台(2)还与汽车的油门踏板、刹车踏板、换挡器、真空泵以及真空泵传感器连接。
8.根据权利要求1所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述硬件在环HIL仿真平台(2)还与汽车的车载TBOX连接。
9.根据权利要求1所述的电动汽车测试台架，其特征在于，所述测试平台(1)上安装有测试软件。
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