CN112147518B - 一种电动汽车充电测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车充电测试装置及系统，涉及汽车技术领域。该电动汽车充电测试装置，包括：储能模块，与待测试的车载充电机连接，其中车载充电机通过充电口控制器与充电桩连接，所述储能模块用于接收充电桩经过车载充电机输出的充电电流，并存储所述充电电流的电能；仿真模块，与待测试的电池管理系统和车载充电机连接，用于生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息，并将所述充电参数信息发送至电池管理系统。上述技术方案，通过对交流充电过程中需要的电池管理系统、充电口控制器和车载充电机进行联合测试，能够在研发早起发现软件问题，减少错误引致的经济损失，同时，也减少了制造样车的成本。

Description

一种电动汽车充电测试装置及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车充电测试装置及系统。

背景技术

随着科技的发展，汽车已成为人们日常生活中不可缺少的交通工具；因燃油作为不可再生资源，为了降低燃油的使用量，越来越多的汽车生产厂商逐渐致力于纯电动汽车的研究以及生产。

对于纯电动车最关键的功能之一是交流充电功能，此功能的验证是否充分直接影响车辆的产品质量，进而影响到产品的竞争力。然而交流充电功能的实现需要多个控制器协同工作才能实现，如果仅对其中某一个控制器进行测试，将无法对交流充电功能充分验证，更为装车后的验证增加了验证周期的负担，早期错误在装车后被发现导致的经济损失也会增大，而且组装样车本身的也需要很高的成本。

因此，目前亟需一种可以对电动汽车交流充电中需要的多个控制器进行联合测试的测试装置。

发明内容

本发明实施例提供一种电动汽车充电测试装置及系统，用以解决交流充电功能在装车前验证不充分导致装车后增加验证周期的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电动汽车充电测试装置，包括：

储能模块，与待测试的车载充电机连接，其中所述车载充电机通过充电口控制器与充电桩连接，所述储能模块用于接收所述充电桩经过所述车载充电机输出的充电电流，并存储所述充电电流的电能；

仿真模块，与待测试的电池管理系统和车载充电机连接，用于生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息，并将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统；

其中，所述仿真模块包括：第一仿真模块和第二仿真模块；

所述第一仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的单体电池的电压值；

所述第二仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的电池包的当前温度。

进一步地，所述仿真模块在生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息时，具体用于：

生成电池包的充电参数信息为预设值；或者根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息。

进一步地，在根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息时，所述将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统，所述仿真模块还用于：

将根据所述充电电流计算的充电参数信息发送至所述电池管理系统；或者在根据所述充电电流计算的充电参数信息的基础上增加一预设偏移值，获得校正参数；将所述校正参数发送至所述电池管理系统。

进一步地，所述仿真模块还用于：

将电池包的总电压值发送至所述电池管理系统。

进一步地，所述充电参数信息包括电池包的电池单体的电压值，所述第一仿真模块，具体还用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电容量之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电的充电容量；

根据所述充电容量，计算电池单体的电压值。

进一步地，所述充电参数信息包括电池包的当前温度，所述第二仿真模块，具体还用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电效率之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电时的加热电能；

根据所计算的加热电能，计算电池包的当前温度。

进一步地，所述储能模块与电网连接，用于将所述充电电流的电能输出至电网上。

进一步地，所述充电测试装置还包括：

CAN网络接口模块，分别连接所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统；

所述CAN网络接口模块用于生成发送至CAN网络的模拟报文，并获取所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统输出至CAN网络上的报文。

本发明实施例还提供一种充电测试系统，包括上述的充电测试装置。

进一步地，所述充电测试系统还包括：充电桩、充电口控制器、车载充电机和电池管理系统；

其中，所述充电桩通过充电口控制器与所述车载充电机连接，所述车载充电机与所述电池管理系统连接。

本发明的有益效果是：

上述方案，通过对交流充电过程中需要的电池管理系统、充电口控制器和车载充电机进行联合测试，能够在研发早起发现软件问题，减少错误引致的经济损失，同时，也减少了制造样车的成本。

附图说明

图1表示本发明实施例的充电测试装置的结构示意图；

图2表示本发明实施例的充电测试系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-充电测试装置；11-储能模块；12-仿真模块；2-车载充电机；3-充电口控制器；4-充电桩；5-电池管理系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明针对交流充电功能在装车前验证不充分导致装车后增加验证周期的问题，提供一种电动汽车充电测试装置及系统。

如图1结合图2所示，本发明实施例提供一种电动汽车充电测试装置，包括：

储能模块11，与待测试的车载充电机2连接，其中所述车载充电机2通过充电口控制器3与充电桩4连接，所述储能模块11用于接收所述充电桩4经过所述车载充电机2输出的充电电流，并存储所述充电电流的电能；

仿真模块12，与待测试的电池管理系统5和车载充电机2连接，用于生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息，并将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统5；

其中，所述仿真模块12包括：第一仿真模块和第二仿真模块；

所述第一仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的单体电池的电压值；

所述第二仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的电池包的当前温度。

其中，图中实线表示通过硬线连接，虚线表示通过CAN总线连接。

需要说明的是，在电动汽车交流充电过程中，充电口控制器、车载充电机和电池管理系统协同工作完成将充电桩输出的交流电转化为直流电并将电能存储到电动汽车的动力电池中，目前对交流充电测试主要有两种方法，一种是将充电口控制器、车载充电机和电池管理系统与安装到样车上，与实物电池组进行连接，进行测试；另一种是通过仿真电池组的参数信息，对充电口控制器、车载充电机和电池管理系统进行测试。在本发明实施例中，为了减少样车的使用，所述交流充电过程的测试是通过充电测试装置1完成。其中，与所述充电测试装置1连接的充电桩是真实部件，所述储能模块和所述仿真模块用于仿真在真实交流充电过程中为了配合待测试的充电口控制器、车载充电机和电池管理系统正常工作时的工作环境。

本发明实施例，通过设置储能模块和仿真模块对交流充电过程中需要的电池管理系统、充电口控制器和车载充电机进行测试，能够在研发早起发现软件问题，减少错误引致的经济损失，同时，也减少了制造样车的成本。

具体地，所述仿真模块在生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息时，具体用于：

生成电池包的充电参数信息为预设值；或者根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息。

需要说明的是，所述仿真模块提供了两种模式给电池管理系统发送电池包的充电参数信息，第一种模式是生成电池包的充电参数信息为预设值；第二种模式是根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息。其中，第一种模式向电池管理系统发送预设值，可以使测试人员在测试新开发的电池管理系统时调试更加方便，具体地，可以将电池包的充电参数信息设置成与被测电池管理系统匹配的预设值，减少因参数不匹配导致的系统不稳定的风险，另外，将电池包的参数信息设置成预设值还方便制造各种电池包异常故障，以验证电池管理系统故障处理算法；第二种模式向电池管理系统发送根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息，则是根据充电电流，向电池管理系统实时反馈电池包的充电参数信息，以完成交流充电过程中对电池管理系统的测试。

具体地，在交流充电过程中，上述仿真模块向电池管理系统发送电池包充电信息的第二种模式中，为了进一步提高仿真数据的准确性，有时需要对仿真得到的数据进行修正，故在根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息时，所述将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统，所述仿真模块还用于：

将根据所述充电电流计算的充电参数信息发送至所述电池管理系统；或者在根据所述充电电流计算的充电参数信息的基础上增加一预设偏移值，获得校正参数；将所述校正参数发送至所述电池管理系统。

具体地，在交流充电过程中，电池管理系统需要对动力电池的电压值进行监测，并根据动力电池反馈的电压值计算动力电池的可用容量等信息，从而对充电过程进行控制，故所述仿真模块还用于：

将电池包的总电压值发送至所述电池管理系统。

进一步地，电池管理系统在车辆进行交流充电过程中，需要实时采集电池包的单体电压和当前温度，并根据采集到的电压值和温度值对交流充电过程进行控制。故所述仿真模块包括根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息的第一仿真模块和第二仿真模块。

具体地，所述第一仿真模块用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电容量之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电的充电容量；

根据所述充电容量，计算电池单体的电压值。

需要说明的是，所述第一仿真模块对接收到的充电电流的电压值和电流值积分计算输入给动力电池包的能量，再乘以根据温度查表得到的充电效率得出电池可用容量的增长，当前可用用量与当前温度积分查表算出当前电池包单体电压值，所有电压值通过所述第一仿真模块以硬线信号形式发给电池管理系统。

具体地，所述第二仿真模块用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电效率之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电时的加热电能；

根据所计算的加热电能，计算电池包的当前温度。

需要说明的是，所述第二仿真模块对接收到的充电电压和充电电流积分计算输入给动力电池包的能量，再乘以根据温度查表得到的加热效率得出用于加热的能量，再除以电池包等效比热容和电池包质量得到电池温升，再加上电池包初始温度得出电池包当前温度。电池管理系统采用热敏电阻型的温度传感器采集电池模组上的温度。所述第二仿真模块用仿真电阻替代真实热敏电阻，仿真对应的阻值以代表对应的温度。所有温度值通过第二仿真模块以硬线信号形式发送给电池管理系统。

具体地，所述储能模块用于接收充电桩输出的真实电能，考虑到储能模块的重复利用，同时避免浪费资源。所述储能模块与电网连接，用于将所述充电电流的电能输出至电网上。

具体地，所述充电测试装置1还包括：

CAN网络接口模块，分别连接所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统；

所述CAN网络接口模块用于生成发送至CAN网络的模拟报文，并获取所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统输出至CAN网络上的报文。

需要说明的是，所述充电测试装置1内设置有CAN网络接口模块，在充电过程中可以模拟各种故障信息以及待测试的电池管理系统、充电口控制器和车载充电机正常工作时需要的报文，CAN网络接口模块模拟的报文包括但不限于：电机故障信息、车辆上电请求、空调状态、DCDC状态。所述充电测试装置1内还设置数据存储模块，用于存储充电过程中收发的各控制器状态信息以及报文信息。

本发明实施例在对交流充电过程进行测试前，还需要对充电测试装置1、电池管理系统、车载充电机和充电口控制器进行调试，以保证测试的准确性。

调试步骤如下：

1、确认第一仿真模块的正确性：设置输入给仿真模块的电流为最大值，电压为最大值，温度为常温值，查看第一仿真模块仿真的单体电压是否逐渐增长到单体电压最大值；设置输入给仿真模块的电流为零，电压为零，温度为最小值或温度为常温值，查看第一仿真模块仿真的单体电压是否保持原有电压值不变；

2、确认第二仿真模块的正确性：设置输入给仿真模块的电流为最大值，电压为最大值，查看第二仿真模块仿真的电池包当前温度是否逐渐增加；设置输入给车辆仿真系统的电流为零，电压为零，查看第二仿真模块仿真的电池包当前温度是否保持原有温度值不变；

3、调试储能模块，确保接收充电桩输出的能量，并回馈电网；

4、启用充电测试装置的调试模式，输出固定的处于正常范围的单体电压、电池模组温度；设置电机故障信息、车辆上电请求、空调状态、DCDC状态为车辆无故障运行工况下的正常值；

5、将被测的充电口控制器、电池管理系统、车载充电机和继电器等真实部件接入充电测试装置。通过低压蓄电池给各个控制器供低压电，用诊断工具读取三个控制器的故障信息，依据故障码排除故障，直至所有故障都清除，以清除电池模组温度过高故障为例，若发现此故障，则根据设计文档查询故障原因，改变第二仿真模块的输出温度值，用诊断工具读取故障是否清除；

6、充电测试装置下电，将单体电压、电池包温度值切换至根据充电电流的电压值和电流值计算获得的方式，重启充电测试装置和各控制器，连接交流充电桩，刷充电桩卡，查看充电是否正常进行，若否，则依据故障码排除故障，直至所有故障都清除；

7、验证本发明实施例能否正常进行：设置模组温度为常温温度，单体电压值设置为最低，读取当前SOC、可用容量、单体电压、模组温度、电池故障信息、车载充电机工作状态、充电口控制器工作信息、车载充电机故障信息、充电口控制器故障信息，SOC为0，可用容量最低，单体电压最低，模组温度为常温，车载充电机工作状态为工作状态，充电口控制器工作信息为工作，车载充电机故障信息、充电口控制器故障信息、电池故障信息均为无故障；模拟插入充电枪，在充电桩处刷卡开始充电，直至电池管理系统计算的SOC值为100％结束充电为止；观测充电电流按照设计曲线输出，充电过程中温度在电池管理系统可控范围，充电过程被测交流充电控制系统无故障，单体电压、模组温度在正常范围。

通过本发明实施例提供的充电测试装置，可以通过设计测试项目对待测试的控制器进行测试，具体地，在测试项目中都要检测：在充电过程开始前，车载充电机工作状态为休眠，充电口控制器工作信息为休眠；在充电过程观测充电电流是否按照预设曲线输出，电池可用容量是否与SOC变化值对应，车载充电机工作状态是否为工作状态，充电口控制器工作信息是否为工作状态，模组温度在整个充电过程是否在正常工作范围内，车载充电机故障信息、充电口控制器故障信息、电池故障信息是否均显示为无故障；充电结束后，车载充电机工作状态为休眠，充电口控制器工作信息为休眠。

具体地，本发明实施例的充电测试装置可以对以下过程进行验证：

1、满充测试：SOC从0％到100％整个过程测试，SOC从较低(低于30％)值到100％整个过程测试，SOC从较高(高于70％)值到100％整个过程测试；

2、对充电过程中拔出充电枪后，测试再次插入充电枪能否再次进行充电；

3、预加热到充电过程测试，插充电枪刷卡充电，先进入电池预加热待预加热完成后进入充电模式，重点测试预加热过程中，单体单压不上升，SOC和可用用量保持不变，模组温度根据加热的输出能量是否上升，并加热到可充电的温度是否开始充电，开始充电口单体单压是否根据充电机输出电能相应上升；

4、充电到保温过程测试，插枪刷卡开始充电，充电完成进入保温，重点测试充电完成后是否进入保温模式，保温过程中，单体单压不上升，SOC和可用用量保持不变，模组温度在保温范围内；保温结束，SOC和可用用量保持不变；

5、刷卡操作是否终止充电；

6、出现故障是否终止充电，插枪刷卡开始充电后，制造各种终止充电故障，测试充电控制系统按照故障定义结束充电并上报故障，根据故障定义检测SOC、可用容量、单体电压、模组温度、电池故障信息、OBC工作状态、CMU工作信息、OBC故障信息、CMU故障信息这些信息是否输出正确；

7、只插车辆充电枪，不完成刷卡操作时，是否在一定时间后车辆下电，所有控制器停止工作，重点测试单体电压SOC和可用用量是否保持不变；

8、满充后未进行拔充电枪操作，测试是否一定时间后车辆下电，所有控制器停止工作，重点测试充电结束后，OBC工作状态是否为休眠，CMU工作状态是否为休眠。

通过本发明实施例的充电测试装置可以进行的测试工作包括但不限于上述情况，在实际测试过程中，可以根据实际需求设计测试项目，通过本充电测试装置进行测试。

如图2所示，本发明实施例还提供一种充电测试系统，包括上述的电动汽车充电测试装置1。

具体地，所述充电测试系统还包括：充电桩4、充电口控制器3、车载充电机2和电池管理系统5；

其中，所述充电桩4通过充电口控制器3与所述车载充电机2连接，所述车载充电机2与所述电池管理系统5连接。优选地，在充电桩4和充电口控制器3之间设置有继电器，用以仿真自动插抢拔枪的动作，从而提高测试效率。

本发明实施例提供的充电测试系统可以将电动汽车交流充电功能的验证提前与样车装配阶段之前，在研发早期就开始策略验证工作，无需等待样车制造完成，从而使研发周期提前，以往项目经验显示至少能把后期3个月的工作，提前到样车制造之前，相当于节约了3个月研发周期；同时可以减少样车的使用量，节约样车造车成本；并且多个项目可以复用本方法中的车辆仿真系统，从而降低研发成本，本方法支持自动测试，能够在较短的周期内实现更多的测试用例，使交流充电功能的验证更加充分，从而提高产品的质量和功能的可靠性。

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)

1.一种电动汽车充电测试装置，其特征在于，包括：

储能模块，与待测试的车载充电机连接，其中所述车载充电机通过充电口控制器与充电桩连接，所述储能模块用于接收所述充电桩经过所述车载充电机输出的充电电流，并存储所述充电电流的电能；

仿真模块，与待测试的电池管理系统和所述车载充电机连接，用于生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息，并将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统；

其中，所述仿真模块包括：第一仿真模块和第二仿真模块；

所述第一仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的单体电池的电压值；

所述第二仿真模块用于根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的电池包的当前温度；

其中，在调试阶段，所述车载充电机、所述电池管理系统和所述充电口控制器通过低压蓄电池供低压电，用于通过诊断工具读取故障信息，依据故障码排除故障，直至所有故障全部清除；

所述充电测试装置还包括：

CAN网络接口模块，分别连接所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统；

所述CAN网络接口模块用于生成在充电过程中可以模拟各种故障信息以及待测试的电池管理系统、充电口控制器和车载充电机正常工作时需要的发送至CAN网络的模拟报文，并获取所述车载充电机、所述充电口控制器和所述电池管理系统输出至CAN网络上的报文；所述模拟报文包括以下一项或多项：

电机故障信息；

车辆上电请求；

空调状态；

DCDC状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，所述仿真模块在生成电池包以所述充电电流进行充电时的充电参数信息时，具体用于：

生成电池包的充电参数信息为预设值；或者

根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，在根据所述充电电流，计算电池包以所述充电电流进行充电的充电参数信息时，所述将所述充电参数信息发送至所述电池管理系统，所述仿真模块还用于：

将根据所述充电电流计算的充电参数信息发送至所述电池管理系统；或者

在根据所述充电电流计算的充电参数信息的基础上增加一预设偏移值，获得校正参数；将所述校正参数发送至所述电池管理系统。

4.根据权利要求2所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，所述仿真模块还用于：

将电池包的总电压值发送至所述电池管理系统。

5.根据权利要求2所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，所述充电参数信息包括电池包的电池单体的电压值，所述第一仿真模块，具体还用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电容量之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电的充电容量；

根据所述充电容量，计算电池单体的电压值。

6.根据权利要求2所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，所述充电参数信息包括电池包的当前温度，所述第二仿真模块，具体还用于：

根据所述充电电流的电压值和电流值，计算电池包以所述充电电流进行充电的电能；

根据所计算的电能，计算电池包充电过程中的温度；

根据预设的充电温度与充电效率之间的对应关系，计算以所述充电电流进行充电时的加热电能；

根据所计算的加热电能，计算电池包的当前温度。

7.根据权利要求1所述的电动汽车充电测试装置，其特征在于，所述储能模块与电网连接，用于将所述充电电流的电能输出至电网上。

8.一种充电测试系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的电动汽车充电测试装置。

9.根据权利要求8所述的充电测试系统，其特征在于，所述充电测试系统还包括：充电桩、充电口控制器、车载充电机和电池管理系统；

其中，所述充电桩通过充电口控制器与所述车载充电机连接，所述车载充电机与所述电池管理系统连接。