CN110398692A - 一种燃料电池测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池测试系统及方法，所述燃料电池测试系统包括：下位机子系统(10)和上位机子系统(20)；所述下位机子系统(10)包括：实时控制模块(101)、通信模块(102)、标定校准模块(103)和输入输出模块(104)；所述实时控制模块(101)包括：实时处理器(1011)、通信接口(1012)、供电接口(1013)和控制板电池(1014)；所述实时处理器(1011)包括：ARM核心板(10111)和ARM存储器(10112)。本发明的燃料电池测试系统的上位机子系统只用于生成配置文件及监控测试数据，而下位机子系统根据配置文件产生实时测试环境并对待测燃料电池系统进行实时测试，因此可以保证测试过程中的数据交互、逻辑执行和故障保护均具有实时性，克服了因上位机子系统采用非实时系统而存在的滞后和时差的影响。
Description
技术领域
本发明属于电池测试领域，具体涉及一种燃料电池测试系统及方法。
背景技术
随着全球对能源需求的增加及人类对环境要求的提高，各个国家对燃料电池的研究和开发日益增多。燃料电池测试系统不仅对燃料电池系统的研发阶段十分重要，即使是在其投入使用之后对于维持电池的正常工作也是不可或缺的，强大的测试能力能够提供对燃料电池可靠的监控。
现有的燃料电池测试系统，测试工步和测试执行程序均在工控机中的windows系统下执行，而windows系统为非实时系统，在非实时系统下执行的程序不能保证测试过程的实时性和可靠性，所以测试过程中的数据交互、逻辑执行和故障保护均存在滞后和时差。然而燃料电池系统在整车上运行时为实时系统，所以采用非实时系统设计的测试系统不能真正还原燃料电池系统测试需要的环境，且非实时系统中的数据滞后和时差不仅会影响测试结果的真实性，还会在测试过程中形成各种风险。
因此，如何提供一种可以对燃料电池系统进行实时测试的测试系统已经成为了研究的主要问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种燃料电池测试系统及方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种燃料电池测试系统，包括：
下位机子系统，与待测燃料电池系统连接，用于根据配置文件产生实时测试环境以对所述待测燃料电池系统进行实时测试并生成实时测试数据；
上位机子系统，与所述下位机子系统相连，用于生成配置文件并监控所述实时测试数据。
在本发明的一个实施例中，所述下位机子系统包括：实时控制模块、通信模块、标定校准模块和输入输出模块；
所述实时控制模块与所述上位机子系统连接；
所述通信模块、所述标定校准模块和所述输入输出模块的一端均与所述实时控制模块连接，所述通信模块、所述标定校准模块和所述输入输出模块的另一端均与所述待测燃料电池系统连接。
在本发明的一个实施例中，所述下位机子系统还包括监控模块；
所述监控模块的一端与所述实时控制模块连接，所述监控模块的另一端与所述待测燃料电池系统连接。
在本发明的一个实施例中，所述下位机子系统还包括故障注入模块；
所述故障注入模块的一端与所述实时控制模块连接，所述故障注入模块的另一端与所述待测燃料电池系统连接。
在本发明的一个实施例中，所述通信模块包括：工业以太网通信单元、I/O通信单元和CAN通信单元。
在本发明的一个实施例中，所述实时控制模块包括：实时处理器、通信接口、供电接口和控制板电池；
所述实时处理器分别与所述通信接口、所述供电接口、所述控制板电池连接；
所述通信接口与所述上位机子系统、所述待测燃料电池系统连接。
在本发明的一个实施例中，所述实时处理器包括：ARM核心板和ARM存储器；所述ARM存储器设置在所述ARM核心板上；所述ARM核心板分别与所述通信接口、所述供电接口、所述控制板电池连接。
在本发明的一个实施例中，所述通信接口包括：工业以太网接口、I/O接口、CAN接口；
所述工业以太网接口与所述上位机子系统连接；
所述I/O接口和所述CAN接口均与所述待测燃料电池系统连接。
在本发明的一个实施例中，所述上位机子系统包括：配置模块、显示模块、存储模块和处理模块；
所述配置模块、所述显示模块、所述存储模块的一端均与所述处理模块连接；
所述配置模块、所述显示模块所述存储模块的另一端均与所述下位机子系统连接。
本发明的另一个实施例提供了一种燃料电池测试方法，包括如下测试步骤：
生成配置文件；
根据所述配置文件产生所述实时测试环境以对所述待测燃料电池系统进行测试并生成所述实时测试数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明的燃料电池测试系统的上位机子系统只用于生成配置文件及监控测试数据，而下位机子系统根据配置文件产生实时测试环境并对待测燃料电池系统进行实时测试，因此可以保证测试过程中的数据交互、逻辑执行和故障保护均具有实时性，克服了因上位机子系统采用非实时系统而存在的滞后和时差的影响。
2.本发明的燃料电池测试系统基于ARM处理器，实时运行测试工步和测试工艺文件，无响应时差，且所有的仪器控制、数据保护、故障注入也均由基于实时系统的ARM处理器完成，使得测试过程实现us级的响应速度。
3.本发明的燃料电池测试系统中的故障注入模块所设计的故障和保护逻辑均在下位机子系统内，保证在验证待测燃料电池系统的性能时，不受上位机子系统的滞后和时差影响，使得整个验证过程更加安全可靠。
4.本发明的燃料电池测试系统中上位机子系统可以针对不同测试对象生成不同的配置文件，从而实现下位机子系统对不同测试对象的实时测试，因此所述燃料电池测试系统既可以应用于燃料电池系统的实时测试，也可以应用于燃料电池系统内部的零件以及电池发动机控制器(Fuel Cell Control Unit，简称FCU)的实时测试，为燃料电池系统相关测试提供了一种实时控制的测试解决方案。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池测试系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种下位机子系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种实时控制模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种实时处理器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种实时测试环境的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种燃料电池测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种燃料电池测试系统的结构示意图。该燃料电池测试系统包括：下位机子系统10，与待测燃料电池系统连接，用于根据配置文件产生实时测试环境以对所述待测燃料电池系统进行测试并生成实时测试数据；上位机子系统20，与所述下位机子系统10相连，用于生成配置文件和监控所述实时测试数据。
需要说明的是，所述实时测试是指在测试过程中，下位机子系统实时运行测试工步和测试工艺文件，无响应时差，进而可以同步获得待测燃料电池系统的测试数据。
具体地，所述上位机子系统20包括：配置模块201、显示模块202、存储模块203和处理模块204；
所述配置模块201、所述显示模块202、所述存储模块203的一端均与所述处理模块204连接；
所述配置模块201、所述显示模块202、所述存储模块203的另一端均与所述下位机子系统10连接。
本实施例燃料电池测试系统的上位机子系统只用于生成配置文件及监控测试数据，而下位机子系统根据配置文件产生实时测试环境并对待测燃料电池系统进行实时测试，因此可以保证测试过程中的数据交互、逻辑执行和故障保护均具有实时性，克服了因上位机子系统采用非实时系统而存在的滞后和时差的影响。
实施例二
本实施例在上述实施例一的基础上，对一种燃料电池测试系统的结构进行详细介绍。本实施例包括实施例一的所有内容，同时，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种下位机子系统的结构示意图。所述下位机子系统10包括：实时控制模块101、通信模块102、标定校准模块103和输入输出模块104；其中，
所述实时控制模块101与所述上位机子系统20连接；
所述通信模块102、所述标定校准模块103和所述输入输出模块104的一端均与所述实时控制模块101连接，所述通信模块102、所述标定校准模块103和所述输入输出模块104的另一端均与所述待测燃料电池系统连接。
需要说明的是，所述实时控制模块101与所述上位机子系统20连接，是为了实现数据传输，所述数据传输包括：(1)所述上位机子系统20下载完成的测试工步和测试工艺文件传输给所述实时控制模块101；(2)所述实时控制模块101生成的实时测试数据发送给上位机子系统20。
所述实时控制模块101用于在线执行测试工步和测试工艺文件，实时监控测试状态和信息；
所述通信模块102用于所述上位机子系统与所述实时控制模块101，以及所述实时控制模块101与所述待测燃料电池系统之间的数据通信；
所述标定校准模块103用于对待测燃料电池系统内部进行计量、以及对待测燃料电池系统的标定和校准；所述实时控制模块101定时对燃料电池系统进行参数采集，然后和所述监控模块105采集到的参数进行比较，若相同，测试工步进行下一步；若不同，先将所述监控模块105采集的参数按照实时控制模块101采集到的数据进行修改标定，然后测试工步再进行下一步；
所述输入输出模块104用于输入、输出在模拟测试过程中被测燃料电池系统需要的模拟量。
进一步地，所述下位机子系统10还包括：监控模块105；
所述监控模块105的一端与所述实时控制模块101连接，所述监控模块105的另一端与所述待测燃料电池系统连接；
所述监控模块105用于监控所述实时控制模块101测试过程中的数据通信。
进一步地，所述下位机子系统10还包括：故障注入模块106；
所述故障注入模块106的一端与所述实时控制模块101连接，所述故障注入模块106的另一端与所述待测燃料电池系统连接；
所述故障注入模块106用于在测试性验证试验中，根据制定好的方案，对待测燃料电池系统进行故障注入，同时运行相应的待测燃料电池系统测试程序，观测并记录其测试结果，然后根据实验数据的统计分析结果来评价待测燃料电池系统的故障处理能力。
具体地，所述通信模块102包括：工业以太网通信单元、CAN通信单元和I/O通信单元。
进一步地，所述通信模块102还包括：RS485通信单元和LAN通信单元。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种实时控制模块的结构示意图。该实时控制模块101包括：实时处理器1011、通信接口1012、供电接口1013和控制板电池1014；
所述实时处理器1011分别与所述通信接口1012、所述供电接口1013、所述控制板电池1014连接；
所述通信接口1012与所述上位机子系统20、所述待测燃料电池系统。
所述实时处理器1011用于存储及运行测试工步和测试工艺文件；
所述通信接口1012用于所述上位机子系统与所述实时处理器1011，以及所述实时处理器1011与所述待测燃料电池系统之间的数据传输；
所述供电接口1013用于为所述实时处理器1011供电；
所述控制板电池1014用于当所述实时处理器1011处于断电状态时，继续为所述实时处理器1011供电。
具体地，所述通信接口1012包括：工业以太网接口、I/O接口、CAN接口；
所述工业以太网接口与所述上位机子系统20连接，用于所述上位机子系统20和所述实时处理器1011的数据通信；
所述I/O接口与所述待测燃料电池系统连接；用于采集所述待测燃料电池系统的模拟量；
所述CAN接口与所述待测燃料电池系统连接，用于采集所述待测燃料电池系统的数字信号。
进一步地，所述通信接口1012还包括：RS485接口和LAN接口；
所述RS485接口、所述监控模块105、所述待测燃料电池系统依次连接；
所述LAN接口、所述故障注入模块106、所述待测燃料电池系统依次连接；
所述RS485接口用于监控模块105和所述实时处理1011之间的数据通信；
所述LAN接口用于所述实时处理器1011运行所述故障注入模块106。
请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种实时处理器的结构示意图。所述实时处理器1011包括：所述ARM核心板10111和所述ARM存储器10112；
所述ARM存储器10112设置在所述ARM核心板10111上；
所述ARM核心板10111作为数据处理中心，用于运行算法和逻辑控制；所述ARM存储器101122作为储存中心，存储测试工步和测试工艺文件。
需要说明的是，在另一种实施例中，所述燃料电池测试系统还包括绝缘检测仪、水冷机和电子负载，用于进一步模拟燃料电池系统在整车中的运行环境。
本实施例的燃料电池测试系统的有益效果为：
1.本实施例燃料测试系统中的实时控制模块基于ARM处理器，实时运行测试工步和测试工艺文件，无响应时差，且所有的仪器控制、数据保护、故障注入也均由基于ARM处理器完成，使得测试过程实现us级的响应速度。
2.本实施例燃料测试系统中的故障注入模块所设计的故障和保护逻辑均在下位机子系统内，保证在验证待测燃料电池系统的性能时，不受上位机子系统的滞后和时差影响，使得整个验证过程更加安全可靠。
实施例三
请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种实时测试环境的结构示意图；本实施例在上述实施例的基础上，重点对燃料电池测试系统的实时测试环境进行详细描述。
该实时测试环境包括：工业以太网、I/O接口、CAN接口、RS485接口、LAN接口、供电接口1013、控制板电池1014、ARM核心板10111、ARM存储器10112、绝缘监测仪11、水冷机12、待测燃料电池系统、电子负载13和故障注入模块106。
所述上位机子系统20、所述工业以太网和所述ARM核心板10111依次连接，用于所述上位机子系统20和所述ARM核心板10111之间的数据传输；
所述ARM存储器10112设置在所述ARM核心板10111上，用于存储测试工步和测试工艺文件；
所述ARM核心板10111、所述I/O接口和所述待测燃料电池系统依次连接，用于将采集到的所述待测燃料电池系统的模拟量传输到所述ARM核心板10111内；
所述ARM核心板10111、所述CAN接口和所述待测燃料电池系统依次连接，用于将采集到的所述待测燃料电池系统的数字信号传输到所述ARM核心板10111内；
所述ARM核心板10111、所述RS485接口、所述绝缘监测仪11和所述待测燃料电池系统依次相连，用于将所述绝缘监测仪11对所述待测燃料电池系统进行实时监测与管理的数据传输到所述ARM核心板10111内；
所述ARM核心板10111、所述RS485接口、所述水冷机12和所述待测燃料电池系统依次相连，用于所述ARM核心板10111通过控制所述水冷机12的运行进而调节所述待测燃料电池系统的温度；
所述ARM核心板10111、所述LAN接口、所述电子负载13和所述待测燃料电池系统依次相连，用于所述ARM核心板10111通过控制所述电子负载13进而保护所述待测燃料电池系统。
本实施例燃料电池测试系统的实时测试环境的架构和燃料电池系统在整车中的架构完全相同，所以可以模拟燃料电池在整车中的运行环境；而且燃料电池测试系统的上位机子系统可以针对不同测试对象生成不同的配置文件，从而实现下位机子系统对不同测试对象的实时测试；所以本实施例的燃料电池测试系统既可以应用于燃料电池系统的实时测试，也可以应用于燃料电池系统内部的零件以及电池FCU的实时测试。
实施例四
请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种燃料电池测试方法的流程示意图。
该燃料电池测试方法为：
S01：生成配置文件；包括如下详细步骤：
S011：上位机子系统20设置测试参数；
S012：上位机子系统20编辑测试工步和测试工艺文件；
S013：上位机子系统20下载测试工步和测试工艺文件；
S014：上位机子系统20将测试工步和测试工艺文件发送至ARM核心板10111；
S02：根据所述配置文件产生实时测试环境对待测燃料电池系统进行测试并生成实时测试数据；包括如下详细步骤：
S021：ARM核心10111接收测试工步和测试工艺文件并存储至ARM存储器10112中；
S022：ARM核心板10111实时从ARM存储器10112中读取测试工步和测试工艺文件进行测试；
S023：ARM核心板10111将测试数据实时发送至上位机子系统20；
S024：完成测试后，上位机子系统20生成测试报告；
S025：上位机子系统20将测试数据及测试报告上传至云端服务器。
本实施例燃料电池测试方法中，测试前，上位机子系统生成配置文件，并将配置文件发送至ARM核心板，而ARM核心板接收所述配置文件并存储至ARM存储器中；测试开始后，ARM核心板实时从ARM存储器中读取配置文件进行测试，并将测试数据实时发送至上位机子系统中；因此可以保证测试过程中的数据交互、逻辑执行和故障保护均具有实时性，克服了因上位机子系统采用非实时系统而存在的滞后和时差的影响。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃料电池测试系统，其特征在于，包括：
下位机子系统(10)，与待测燃料电池系统连接，用于根据配置文件产生实时测试环境以对所述待测燃料电池系统进行实时测试并生成实时测试数据；
上位机子系统(20)，与所述下位机子系统(10)相连，用于生成所述配置文件并监控所述实时测试数据。
2.根据权利要求1所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述下位机子系统(10)包括：实时控制模块(101)、通信模块(102)、标定校准模块(103)和输入输出模块(104)；
所述实时控制模块(101)与所述上位机子系统(20)连接；
所述通信模块(102)、所述标定校准模块(103)和所述输入输出模块(104)的一端均与所述实时控制模块(101)连接，所述通信模块(102)、所述标定校准模块(103)和所述输入输出模块(104)的另一端均与所述待测燃料电池系统连接。
3.根据权利要求2所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述下位机子系统(10)还包括：监控模块(105)；
所述监控模块(105)的一端与所述实时控制模块(101)连接，所述监控模块(105)的另一端与所述待测燃料电池系统连接。
4.根据权利要求2所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述下位机子系统(10)还包括：故障注入模块(106)；
所述故障注入模块(106)的一端与所述实时控制模块(101)连接，所述故障注入模块(106)的另一端与所述待测燃料电池系统连接。
5.根据权利要求2所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述通信模块(102)包括：工业以太网通信、I/O通信单元和CAN通信单元。
6.根据权利要求2所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述实时控制模块(101)包括：实时处理器(1011)、通信接口(1012)、供电接口(1013)和控制板电池(1014)；
所述实时处理器(1011)分别与所述通信接口(1012)、所述供电接口(1013)、所述控制板电池(1014)连接；
所述通信接口(1012)分别与所述上位机子系统(20)、所述待测燃料电池系统连接。
7.根据权利要求5所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述实时处理器(1011)包括：ARM核心板(10111)和ARM存储器(10112)；
所述ARM存储器(10112)设置在所述ARM核心板(10111)上；
所述ARM核心板(10111)分别与所述通信接口(1012)、所述供电接口(1013)、所述控制板电池(1014)连接。
8.根据权利要求5所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述通信接口(1012)包括：工业以太网接口、I/O接口、CAN接口；
所述工业以太网接口与所述实时处理器(1011)连接；
所述I/O接口和所述CAN接口的一端均与所述实时处理器(1011)连接，所述I/O接口和所述CAN接口的另一端均与所述待测燃料电池系统连接。
9.根据权利要求1所述的燃料电池测试系统，其特征在于，所述上位机子系统(20)包括：配置模块(201)、显示模块(202)、存储模块(203)和处理模块(204)；
所述配置模块(201)、所述显示模块(202)、所述存储模块(203)的一端均与所述处理模块(204)连接；
所述配置模块(201)、所述显示模块(202)、所述存储模块(203)的另一端均与所述下位机子系统(10)连接。
10.一种燃料电池测试方法，所述测试方法应用于如权利要求1～9任一项权利要求所述燃料电池测试系统，其特征在于，包括如下测试步骤：
生成配置文件；
根据所述配置文件产生所述实时测试环境以对所述待测燃料电池系统进行测试并生成所述实时测试数据。
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| Title |
|---|
| 吴作好等: "基于虚拟仪器的燃料电池电压检测监控系统", 《大连交通大学学报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111929503A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-13 | 苏州万瑞达电气有限公司 | 一种用于燃料电池测试时的绝缘阻抗测试装置与方法 |
| CN111929503B (zh) * | 2020-08-17 | 2023-07-21 | 苏州万瑞达电气有限公司 | 一种用于燃料电池测试时的绝缘阻抗测试装置与方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110398692B (zh) | 2021-11-02 |
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