CN113295429A - 一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，包括测试平台，与测试平台连接的通信模块、控制模块、测试模块和数据显示与处理模块；所述通信模块连接整车控制器、电池管理系统、电池控制器、测功机控制系统和燃料电池系统。本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，通过台架试验对动力系统及其各部件进行测试，能够获取各关键部件的性能参数，验证各部件可靠性，并对整车动力性、经济性做出准确评估，是降低动力系统开发成本、提高开发效率的一项重要手段。
Description
技术领域
本发明属于氢燃料电池汽车技术领域，尤其是涉及一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法。
背景技术
面对当前日益严重的机动车污染以及能源危机，新能源汽车采用蓄电池汽车、燃料电池汽车、超级电容器汽车等提供的电能来代替燃油汽车。在这几种新型动力供给上由于燃料电池是基于氢氧反应，在催化剂的催化作用下产生电能，最主要的是反应不会产生任何污染环境的气体，并且燃烧的产物是水，所以氢燃料电池的应用将是未来新能源汽车发展的主流方向。当前新能源汽车的开发方式主要有计算机仿真开发、试验台架开发以及实车平台开发，其中计算机仿真开发方式适应性强、研发周期较短，并且研发经费成本低，但受动力系统与燃料电池电堆系统复杂的数学模型、外在环境因素以及一些难以实现的复杂工况的限制，使得仿真结果存在着较大的误差。所以计算机仿真平台开发方式一般用于整车参数匹配和性能预测分析阶段。实车平台开发虽然能够提供真实且复杂的工况测试环境和真实试验数据，但是测试周期较长、研发成本较高，并且后期做修改完善时难度较大。采用试验台架开发方式，首先能够对汽车中关键部件进行单独的性能测试，其次还可以进行一些近于真实工况的模拟试验，对于整车的性能开发，控制策略的验证是非常有意义的。综合上述考虑，氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统平台的建立，能够直接对氢燃料电池汽车工况性能，如动力性能和续驶里程进行全面的测试，这样就会大大缩短整车性能的试验周期，降低电动汽车研制的风险和成本，对电动汽车的理论研究和电动汽车技术成果的推广都具有十分重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，以解决上述的不足之处。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一方面提供了一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统，包括测试平台，与测试平台连接的通信模块、控制模块、测试模块和数据显示与处理模块；
所述通信模块连接整车控制器、电池管理系统、电池控制器、测功机控制系统和燃料电池系统；
所述控制模块连接测试平台的钥匙开关模拟模块、加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，控制模块的信号输出端连接整车控制器；
所述数据显示与处理模块连接测试界面显示和测试数据处理；
所述测试模块用于对整车及各电控单元运行状态进行测试。
进一步的，所述控制模块包括PCI1723板卡和PCI1756板卡；
PCI1723板卡的信号接收端连接加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，PCI1723板卡的信号输出端连接整车控制器；
PCI1756板卡的信号接收端连接钥匙开关模拟模块，PCI1756板卡的信号输出端连接整车控制器；
所述通信模块为CAN采集板卡。
进一步的，所述测试模块包括整车状态监控、CAN通讯监测、高压上电管理、高压下电管理、等速工况测试和NEDC循环测试。
本发明另一方面提供了一种基于上述第一方面所述氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，具体包括以下步骤：
(1)台架系统启动准备，开启台架系统配电柜各个电源开关，打开软件平台测试机柜电源开关；
(2)燃料电池系统启动准备，依次开启燃料电池系统配电柜各个开关、高低压电源柜开关、燃料电池上位机软件，通过工控机打开30V/200A低压电源，在PID调整界面设置三通比例阀参数并打开三通比例阀，开启外循环水，在燃料电池上位机手动加载界面下使燃料电池处于使能状态；
(3)启动台架系统，将点火钥匙转至ON档，系统高压上电完成，转至START档，台架系统启动完成，若启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(4)进行燃料电池启动，打开储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门，依次打开供氢管路上的阀门，通过燃料电池上位机打开氢源电磁阀，开启燃料电池启动EV开关，燃料电池发动机开启完成，启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(5)燃料电池发动机启动完成，进行混动模式下相关的台架项目试验；
(6)台架系统下电，待电机转速为0，按下燃料电池EV开关，通过燃料电池上位机关闭燃料电池低压电源，关闭三通比例阀、外循环水、储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门、关闭电磁阀和供氢管路上的阀门，系统台架钥匙下电，各个供电柜下电，测试完成。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验包括整车状态监控；
整车状态监控通过测试软件平台对整车平台中各个电控单元运行状态进行监控，能够实时监测动力系统状态信息和重要参数。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验还包括CAN通讯监测，CAN网络通信通过测试软件平台对整车平台监测CAN总线的发送、读取状态。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验还包括高压上电管理；
当VCU检测到钥匙开关拨至Key_ON档信号有效，VCU被唤醒并进行自检，若自检失败则进入故障处理，若自检成功，VCU驱动MCU供电继电器吸合，完成低压上电，BMS唤醒自检无严重故障，VCU发出允许高压上电指令，BMS闭合主负继电器并上报主负接触器吸合状态，若主负接触器吸合状态位有效，VCU驱动预充继电器开始预充过程，当检测MCU直流输入电压与电池端电压压差小于25V，VCU驱动主驱继电器闭合，然后断开预充继电器，高压上电完成。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验还包括高压下电管理；
正常状态下当VCU检测到钥匙开关拨至Key_OFF档信号时，VCU向多个用电器发送下电指令，并禁止电机运行，整车退出Ready状态，延迟等待电机转速降至某一值时，判断燃料电池当前状态是否处于低压上电或者准备就绪状态，VCU发送主正断开指令，待主正继电器断开之后，给BMS发送断开主负继电器指令，高压下电完成。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验还包括等速工况测试；
进行40km/h的等速工况模拟试验，在试验过程中允许停车两次，并且每侧停止时间不得超过2min，当电池放电20％时停止试验，记录测试期间实验车辆的停车次数和停车时，试验循环工况结束，车辆停止时，记录实验车辆驶过的距离D，用km表示，测量值按四舍五入圆整至整数，该距离即为等速工况测得的续航里程，判断等速工况续航里程是否符合开发设计要求。
进一步的，所述步骤(5)中的项目试验还包括NEDC循环测试；
进行NEDC模拟测试时，设有两种模拟场景，第一种是市区工况，从0-780秒就是模拟市区工况，在测试时加速、维持速度、减速、停止，再反复进行四次；从第780秒开始测试第二种工况即市郊工况，市郊工况下车速明显比市区工况速度要快，4个市区循环和1个市郊循环组成了一个完整的测试循环过程，测试得到NEDC续航里程，判定NEDC续航里程是否符合开发设计要求。
相对于现有技术，本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，通过台架试验对动力系统及其各部件进行测试，能够获取各关键部件的性能参数，验证各部件可靠性，并对整车动力性、经济性做出准确评估，是降低动力系统开发成本、提高开发效率的一项重要手段。
(2)本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，为氢燃料电池汽车驱动系统的控制、性能测试以及模拟氢燃料电池汽车的运行工况提供了可靠的平台，为高性能电动汽车的开发提供了条件，对氢燃料电池汽车研发工作具有积极的意义。
(3)本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，汽车开发包含需求分析，设计，试验，改进等循环，动力总成的测试验证占据着重要地位，并且试验周期较长，新能源汽车发展迅速，有效缩短动力系统开发测试周期，提高产品开发质量，是使电动车能迅速占领市场的关键因素。
(4)本发明所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，氢燃料电池汽车动力系统搭建一个区别于传统的动力系统测试平台，既能满足电机稳态测试需求又能完成各种连续工况测试，不仅能够实现实时准确地将模拟驾驶员操作信号传递至驱动MCU，还能根据驱动电机的实际转速向负载电机传递对应的模拟负载转矩或负载功率控制信号，模拟车辆在行驶过程中的各种行驶状况，综合评价汽车在实际运行中的动态特性、功耗和能效，获得纯电动汽车的整车性能指标。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统整体布置示意图；
图2为本发明实施例所述的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统通信系统网络示意图；
图3为本发明实施例所述的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统软件测试平台架构示意图；
图4为本发明实施例所述的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统测试流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统，包括测试平台，与测试平台连接的通信模块、控制模块、测试模块和数据显示与处理模块；
所述通信模块连接整车控制器、电池管理系统、电池控制器、测功机控制系统和燃料电池系统；
所述控制模块连接测试平台的钥匙开关模拟模块、加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，控制模块的信号输出端连接整车控制器；
所述数据显示与处理模块连接测试界面显示和测试数据处理；
所述测试模块用于对整车及各电控单元运行状态进行测试。
控制模块包括PCI1723板卡和PCI1756板卡；
PCI1723板卡的信号接收端连接加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，PCI1723板卡的信号输出端连接整车控制器；
PCI1756板卡的信号接收端连接钥匙开关模拟模块，PCI1756板卡的信号输出端连接整车控制器；
所述通信模块为CAN采集板卡。
所述测试模块包括整车状态监控、CAN通讯监测、高压上电管理、高压下电管理、等速工况测试和NEDC循环测试。
一种基于权利要求1所述氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，具体包括以下步骤：
(1)台架系统启动准备，开启台架系统配电柜各个电源开关，打开软件平台测试机柜电源开关；
(2)燃料电池系统启动准备，依次开启燃料电池系统配电柜各个开关、高低压电源柜开关、燃料电池上位机软件，通过工控机打开30V/200A低压电源，在PID调整界面设置三通比例阀参数并打开三通比例阀，开启外循环水，在燃料电池上位机手动加载界面下使燃料电池处于使能状态；
(3)启动台架系统，将点火钥匙转至ON档，系统高压上电完成，转至START档，台架系统启动完成，若启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(4)进行燃料电池启动，打开储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门，依次打开供氢管路上的阀门，通过燃料电池上位机打开氢源电磁阀，开启燃料电池启动EV开关，燃料电池发动机开启完成，启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(5)燃料电池发动机启动完成，进行混动模式下相关的台架项目试验；
(6)台架系统下电，待电机转速为0，按下燃料电池EV开关，通过燃料电池上位机关闭燃料电池低压电源，关闭三通比例阀、外循环水、储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门、关闭电磁阀和供氢管路上的阀门，系统台架钥匙下电，各个供电柜下电，测试完成。
步骤(6)中的项目试验包括整车状态监控；
整车状态监控通过测试软件平台对整车平台中各个电控单元运行状态进行监控，能够实时监测动力系统状态信息和重要参数。
步骤(5)中的项目试验还包括CAN通讯监测，CAN网络通信通过测试软件平台对整车平台监测CAN总线的发送、读取状态。
步骤(5)中的项目试验还包括高压上电管理；
当VCU检测到钥匙开关拨至Key_ON档信号有效，VCU被唤醒并进行自检，若自检失败则进入故障处理，若自检成功，VCU驱动MCU供电继电器吸合，完成低压上电，BMS唤醒自检无严重故障，VCU发出允许高压上电指令，BMS闭合主负继电器并上报主负接触器吸合状态，若主负接触器吸合状态位有效，VCU驱动预充继电器开始预充过程，当检测MCU直流输入电压与电池端电压压差小于25V，VCU驱动主驱继电器闭合，然后断开预充继电器，高压上电完成。
步骤(5)中的项目试验还包括高压下电管理；
正常状态下当VCU检测到钥匙开关拨至Key_OFF档信号时，VCU向多个用电器发送下电指令，并禁止电机运行，整车退出Ready状态，延迟等待电机转速降至某一值时，判断燃料电池当前状态是否处于低压上电或者准备就绪状态，VCU发送主正断开指令，待主正继电器断开之后，给BMS发送断开主负继电器指令，高压下电完成。
步骤(5)中的项目试验还包括等速工况测试；
进行40km/h的等速工况模拟试验，在试验过程中允许停车两次，并且每侧停止时间不得超过2min，当电池放电20％时停止试验，记录测试期间实验车辆的停车次数和停车时，试验循环工况结束，车辆停止时，记录实验车辆驶过的距离D，用km表示，测量值按四舍五入圆整至整数，该距离即为等速工况测得的续航里程，判断等速工况续航里程是否符合开发设计要求。
步骤(5)中的项目试验还包括NEDC循环测试；
进行NEDC模拟测试时，设有两种模拟场景，第一种是市区工况，从0-780秒就是模拟市区工况，在测试时加速、维持速度、减速、停止，再反复进行四次；从第780秒开始测试第二种工况即市郊工况，市郊工况下车速明显比市区工况速度要快，4个市区循环和1个市郊循环组成了一个完整的测试循环过程，测试得到NEDC续航里程，判定NEDC续航里程是否符合开发设计要求。
本发明的目的是提出一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统和方法，整套测试系统包括平台硬件搭建和测试软件开发。
所述的平台硬件搭建包括整车控制系统、电动机及控制系统、动力电池及控制系统、测功机及控制系统、控制与数据采集系统。
所述的整车控制系统主要指整车控制器(VCU)，VCU是整个汽车的核心控制部件，相当于汽车的大脑，VCU采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，向其他控制器发送控制指令，驱动汽车正常行驶。
所述的电动机及控制系统包括驱动电机和电机控制器(MCU)，MCU接收VCU发出的转矩命令后控制驱动电机运转。
所述的动力电池及控制系统包括动力电池、氢燃料电池发动机、燃料电池系统控制器(FCU)、电池管理系统(BMS)，动力电池和氢燃料电池发动机主要是为平台驱动电机能量供应，在不同情况下采用不同的供电方式和供电功率。
所述的测功机及控制系统是实现平台测试的关键部件，测功机可按照转矩—时间或者转速—时间曲线再现电动汽车的道路行驶工况，通过测功机模拟实车负载，实现不同工况测试。
所述的控制与数据采集系统包括工业计算机和数据采集板卡，工业计算机主要用于运行测试系统的上位机软件，数据采集板卡用于采集整个测试系统的关键信号状态，上位机软件可以控制数据采集板卡输入和输出。
测试软件开发：所述的测试软件的作用是监控整个测试系统的运行状态，测试员可操作测试软件以开展不同的测试项目和内容。测试软件基于LabVIEW进行开发，测试系统的软件设计采用了模块化思想和层次化思想，采用由上至下的设计方法，首先要明确系统的总体要求，然后将系统划分为各个功能模块，如数据采集、分析、显示等，再将各个模块逐步划分为更小的模块，分层次模块化程序结构不但增加了程序的可维护性，也增加了程序的可读性，使程序流程图更加清晰明了，同时也避免了大量的重复编程工作，LabVIEW的函数库中集成了常用的函数模块，提供丰富的函数库和子程序库，这些模块为处理一些数据采集、分析、显示等任务，提供了极大的方便。
氢燃料电池汽车动力系统的功率级联合调试系统测试平台属于功率级试验台架，通过将实际车辆中的动力系统主要零部件固定在支架上，驱动电机与测功机相连，利用测功机模拟实车负载，测试人员可操作测试软件使能数据采集板卡模拟钥匙开关、换挡杆、加速踏板和制动踏板等驾驶员控制信号，以及其他传感器信号，通过软件平台控制进行一些测试项目，同时软件平台可以通过总线监听、处理各项具体测试数据；
具体测试项目和方法如下：整车状态监控，整车状态监控可通过测试软件平台对整车平台中各个电控单元运行状态进行监控，能够实时监测动力系统状态信息和重要参数；
CAN通讯监测，CAN网络通信可通过测试软件平台对整车平台监测CAN总线的发送、读取状态；
高压上电管理，当VCU检测到钥匙开关拨至Key_ON档信号有效，VCU被唤醒并进行自检，若自检失败则进入故障处理，若自检成功，VCU驱动MCU供电继电器吸合，完成低压上电。BMS唤醒自检无严重故障，VCU发出允许高压上电指令，BMS闭合主负继电器并上报主负接触器吸合状态，若主负接触器吸合状态位有效，VCU驱动预充继电器开始预充过程，当检测MCU直流输入电压与电池端电压压差小于25V，VCU驱动主驱继电器闭合，然后断开预充继电器，高压上电完成；
高压下电管理，正常状态下当VCU检测到钥匙开关拨至Key_OFF档信号时，VCU向个用电器发送下电指令，并禁止电机运行，整车退出Ready状态，延迟等待电机转速降至某一值时，判断燃料电池当前状态是否处于低压上电或者准备就绪状态，VCU发送主正断开指令，待主正继电器断开之后，给BMS发送断开主负继电器指令，高压下电完成；
档位管理测试，验证档位控制策略能否正常实现，包括正常状态下的档位控制测试和故障状态下的档位控制测试；
倒车限速测试，整车Ready后，踩下制动踏板信号有效，由N档挂上R档，车辆顺利进入倒车模式，接着踩下加速踏板开度为100％，测试倒车最高速度是否达到了功能规范上的策略要求，实现倒车限速控制；
制动优先级功能测试，当VCU检测到输入信号加速踏板信号和制动踏板信号同时有效时，电机转矩为负值，VCU控制车辆进入制动模式，制动功能优先；
原地起步加速测试，通过电力测功机设置整车的行驶阻力，整车Ready后，踩下制动踏板信号有效，由N档挂上D档，车辆顺利进入驱动模式，接着踩下加速踏板开度为100％，车速从0一直增速到50km/h，监测起步加速时间，判断是否符合原地起步加速性能设计要求；
最高车速性能测试，通过电力测功机设置整车的行驶阻力，整车Ready后，踩下制动踏板信号有效，由N档挂上D档，车辆顺利进入驱动模式，接着踩下加速踏板开度为100％，监测最高车速，判定最高车速是否符合最该车速性能设计要求；
等速工况测试，进行40km/h的等速工况模拟试验，在试验过程中允许停车两次，并且每侧停止时间不得超过2min，当电池放电20％时停止试验，记录测试期间实验车辆的停车次数和停车时，试验循环工况结束，车辆停止时，记录实验车辆驶过的距离D，用km表示，测量值按四舍五入圆整至整数，该距离即为等速工况测得的续航里程，判断等速工况续航里程是否符合开发设计要求；
NEDC循环测试，在进行NEDC模拟测试实际上是模拟两种场景，第一种是市区工况，从0-780秒就是模拟市区工况，在测试时加速、维持速度、减速、停止，再反复进行四次；从第780秒开始测试第二种工况即市郊工况，市郊工况下车速明显比市区工况速度要快，4个市区循环和1个市郊循环组成了一个完整的测试循环过程，测试得到NEDC续航里程，判定NEDC续航里程是否符合开发设计要求；
故障注入测试，可以给系统台架注入测试故障，例如：高压上下电故障注入、档位管理控制故障注入、加速踏板和制动踏板故障注入、电池故障注入、电机故障植入、整车故障注入等；
燃料电池相关参数测试，通过软件平台可以监测燃料电池系统氢气能耗测试、燃料电池输出功率、燃料电池输出电压、燃料电池输出电流、燃料电池工作状态等；
如图1所示，本发明的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统整体布置图，包括测动力电池、电池管理系统(BMS)、燃料电池系统、高压氢气系统、驱动电机、电机控制器(MCU)、变速器、测功机系统、测试平台系统。
待测试的动力系统中驱动电机通过机械连接轴与交流电力测功机同轴连接，共同组成电动汽车动力模拟的主要部分，轴上的转速和扭矩相关信息经过交流电力测功机控制器进入工控操作台，交流电力测功机，主要模拟汽车行驶时的各项阻力，为测试台架提供实车负载，维持系统扭矩平衡，也能反拖被测电机，进行相关的性能测试。测试台架上的工控操作台通过CAN通讯网络，便于操作台控制待测试的动力系统、收集各个模块的数据信息等。配套开发动力系统测软件试台架基于LabVIEW软件操作界面，使测试台架具有良好的人机交互性，并能实时控制测试台架。
如图2所示，本发明的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统台架通信系统网络图，基于电力测功机实验平台的优势，本平台选取测功机与驱动电机对拖的方式，模拟电动汽车在道路上的行驶过程，并采用LabVIEW软件编写上位机控制系统，通过CAN总线与测功机控制器进行通信，用于获取实验数据和发送控制指令，通过PCI-1723数据采集卡及PCI-1680CAN卡采集电池、电机及整车传递的控制信号及相关状态信息。
如图3所示，本发明的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统软件测试平台架构图，试系统的软件设计采用了模块化思想和层次化思想，根据系统的总体要求，将系统划分为四个模块：通信模块、控制模块、测试模块、数据采集模块。
通信模块，包括计算机与VCU、电池及控制器、电机及控制器、测功机及控制器的通信及其相关参数的采集，以及工况控制过程中的转速转矩的实时波形刷新；
控制模块，控制测试平台的工作状况，主要是通过控制加速踏板和制动踏板来调节电动机的转速和测功机的转矩值；
测试模块，主要是平台针对整车级的相关测试，测试人员可通过钥匙开关、换挡杆、加速踏板和制动踏板发出驾驶员控制信号，以及主要传感器信号。同时通过测试系统上位机实时监控整车及各电控单元运行状态，主要测试项目有档位管理测试、制动优先级测试、制动能量测试、工况测试、温升试验测试、燃料电池输出功率测试、燃料电池输出电压测试、燃料电池输出电流测试；
数据采集模块，在测试平台监控和测试时，对实时数据的存储，并能回放历史数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统，其特征在于：包括测试平台，与测试平台连接的通信模块、控制模块、测试模块和数据显示与处理模块；
所述通信模块连接整车控制器、电池管理系统、电池控制器、测功机控制系统和燃料电池系统；
所述控制模块连接测试平台的钥匙开关模拟模块、加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，控制模块的信号输出端连接整车控制器；
所述数据显示与处理模块连接测试界面显示和测试数据处理；
所述测试模块用于对整车及各电控单元运行状态进行测试。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统，其特征在于：控制模块包括PCI1723板卡和PCI1756板卡；
PCI1723板卡的信号接收端连接加速踏板模拟模块和制动踏板模拟模块，PCI1723板卡的信号输出端连接整车控制器；
PCI1756板卡的信号接收端连接钥匙开关模拟模块，PCI1756板卡的信号输出端连接整车控制器；
所述通信模块为CAN采集板卡。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统，其特征在于：所述测试模块包括整车状态监控、CAN通讯监测、高压上电管理、高压下电管理、等速工况测试和NEDC循环测试。
4.一种基于权利要求1所述氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试系统的氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)台架系统启动准备，开启台架系统配电柜各个电源开关，打开软件平台测试机柜电源开关；
(2)燃料电池系统启动准备，依次开启燃料电池系统配电柜各个开关、高低压电源柜开关、燃料电池上位机软件，通过工控机打开30V/200A低压电源，在PID调整界面设置三通比例阀参数并打开三通比例阀，开启外循环水，在燃料电池上位机手动加载界面下使燃料电池处于使能状态；
(3)启动台架系统，将点火钥匙转至ON档，系统高压上电完成，转至START档，台架系统启动完成，若启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(4)进行燃料电池启动，打开储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门，依次打开供氢管路上的阀门，通过燃料电池上位机打开氢源电磁阀，开启燃料电池启动EV开关，燃料电池发动机开启完成，启动过程中出现报警或错误返回值准备状态下检查；
(5)燃料电池发动机启动完成，进行混动模式下相关的台架项目试验；
(6)台架系统下电，待电机转速为0，按下燃料电池EV开关，通过燃料电池上位机关闭燃料电池低压电源，关闭三通比例阀、外循环水、储氢实验室氢气瓶的瓶阀及总阀门、关闭电磁阀和供氢管路上的阀门，系统台架钥匙下电，各个供电柜下电，测试完成。
5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(6)中的项目试验包括整车状态监控；
整车状态监控通过测试软件平台对整车平台中各个电控单元运行状态进行监控，能够实时监测动力系统状态信息和重要参数。
6.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(5)中的项目试验还包括CAN通讯监测，CAN网络通信通过测试软件平台对整车平台监测CAN总线的发送、读取状态。
7.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(5)中的项目试验还包括高压上电管理；
当VCU检测到钥匙开关拨至Key_ON档信号有效，VCU被唤醒并进行自检，若自检失败则进入故障处理，若自检成功，VCU驱动MCU供电继电器吸合，完成低压上电，BMS唤醒自检无严重故障，VCU发出允许高压上电指令，BMS闭合主负继电器并上报主负接触器吸合状态，若主负接触器吸合状态位有效，VCU驱动预充继电器开始预充过程，当检测MCU直流输入电压与电池端电压压差小于25V，VCU驱动主驱继电器闭合，然后断开预充继电器，高压上电完成。
8.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(5)中的项目试验还包括高压下电管理；
正常状态下当VCU检测到钥匙开关拨至Key_OFF档信号时，VCU向多个用电器发送下电指令，并禁止电机运行，整车退出Ready状态，延迟等待电机转速降至某一值时，判断燃料电池当前状态是否处于低压上电或者准备就绪状态，VCU发送主正断开指令，待主正继电器断开之后，给BMS发送断开主负继电器指令，高压下电完成。
9.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(5)中的项目试验还包括等速工况测试；
进行40km/h的等速工况模拟试验，在试验过程中允许停车两次，并且每侧停止时间不得超过2min，当电池放电20％时停止试验，记录测试期间实验车辆的停车次数和停车时，试验循环工况结束，车辆停止时，记录实验车辆驶过的距离D，用km表示，测量值按四舍五入圆整至整数，该距离即为等速工况测得的续航里程，判断等速工况续航里程是否符合开发设计要求。
10.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车动力系统的功率联合调试方法，其特征在于：步骤(5)中的项目试验还包括NEDC循环测试；
进行NEDC模拟测试时，设有两种模拟场景，第一种是市区工况，从0-780秒就是模拟市区工况，在测试时加速、维持速度、减速、停止，再反复进行四次；从第780秒开始测试第二种工况即市郊工况，市郊工况下车速明显比市区工况速度要快，4个市区循环和1个市郊循环组成了一个完整的测试循环过程，测试得到NEDC续航里程，判定NEDC续航里程是否符合开发设计要求。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113871664A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种基于燃料电池动力装置的联调测试系统及方法 |
| CN114018588A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-08 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 燃料电池汽车高原测试的方法 |
| CN114088143A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-02-25 | 氢山科技有限公司 | 温室气体减排量的数据监测系统和监测方法 |
| CN114824373A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-07-29 | 中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司 | 一种仿真试验联合的燃料电池性能优化方法、装置及设备 |
| CN116679687A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-09-01 | 成都金洹科科技有限公司 | 一种电动车控制器测试机 |
| CN117774784A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 合肥工业大学 | 一种氢燃料电池汽车的整车上下电时序控制方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692326A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-09-26 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置 |
| JP2014066542A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Nissan Motor Co Ltd | バッテリ温度推定装置及び方法 |
| CN205002967U (zh) * | 2015-07-06 | 2016-01-27 | 廊坊市汇聚电动汽车有限公司 | 一种纯电动汽车动力总成测试平台系统 |
| CN107340441A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-11-10 | 同济大学 | 一种燃料电池汽车动力总成集成测试系统 |
| CN209803307U (zh) * | 2019-04-01 | 2019-12-17 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种燃料电池系统模块化测试平台 |
| CN112146892A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架 |
-
2021
- 2021-04-30 CN CN202110486054.3A patent/CN113295429A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692326A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-09-26 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种模拟混合动力汽车性能仿真试验装置 |
| JP2014066542A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Nissan Motor Co Ltd | バッテリ温度推定装置及び方法 |
| CN205002967U (zh) * | 2015-07-06 | 2016-01-27 | 廊坊市汇聚电动汽车有限公司 | 一种纯电动汽车动力总成测试平台系统 |
| CN107340441A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-11-10 | 同济大学 | 一种燃料电池汽车动力总成集成测试系统 |
| CN209803307U (zh) * | 2019-04-01 | 2019-12-17 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种燃料电池系统模块化测试平台 |
| CN112146892A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种燃料电池氢能汽车多能源动力系统测试台架 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 小灯塔: "新能源整车控制器（VCU）功能分析与实践", 《CSDN》 * |
| 田晟 著: "《电动汽车动力电池寿命估算与能量管理系统研究》", 31 August 2018, 华南理工大学出版社 * |
| 肖浚仿 编著: "《纯电动轿车基础》", 30 April 2018, 湖北科学技术出版社 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113871664A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种基于燃料电池动力装置的联调测试系统及方法 |
| CN114018588A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-08 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 燃料电池汽车高原测试的方法 |
| CN114088143A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-02-25 | 氢山科技有限公司 | 温室气体减排量的数据监测系统和监测方法 |
| CN114088143B (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-12 | 氢山科技有限公司 | 温室气体减排量的数据监测系统和监测方法 |
| CN114824373A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-07-29 | 中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司 | 一种仿真试验联合的燃料电池性能优化方法、装置及设备 |
| CN114824373B (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-06 | 中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司 | 一种仿真试验联合的燃料电池性能优化方法、装置及设备 |
| CN116679687A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-09-01 | 成都金洹科科技有限公司 | 一种电动车控制器测试机 |
| CN116679687B (zh) * | 2023-08-03 | 2023-10-24 | 成都金洹科科技有限公司 | 一种电动车控制器测试机 |
| CN117774784A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 合肥工业大学 | 一种氢燃料电池汽车的整车上下电时序控制方法 |
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