CN113552485A - 一种新能源汽车热管理功能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整车热管理功能测试系统及方法，其通过将整车布置在转毂台架上行驶，HIL控制柜对热管理系统进行故障注入、IO信号模；用转毂台架调节驱动电机、发动机、动力电池的工作负载。HIL控制柜操作车辆台架行驶挡位、车速、油门和制动踏板深度；控制板卡模拟热管理IO信号；调节车载空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；控制充电\放电负载对车进行充电\放电；分析测试采集的数据，验证整车热管理功能、传感器故障的影响。

Description

一种新能源汽车热管理功能测试系统及方法

技术领域

本发明涉及整车功能测试技术，具体涉及汽车的热管理功能测试技术。

背景技术

随着可再生资源的枯竭，为了降低能耗、减少污染，节能型插电式、纯电动汽车等新能源汽车的设计与开发受世界各大汽车制造厂到关注。

纯电动、混合动力、增程电动车热管理系统复杂，热管理整车功能方案由车厂制定、发展时间短，领域很新。新能源汽车（包括混合动力汽车或纯电动汽车）的整车热管理测试可分为：硬件测试、软件测试、软硬件集成测试、系统集成测试以及整车热管理功能测试。通常硬件测试、软件测试、软硬件集成测试、系统集成测试一般在上位机、测试台架上开展。而整车的热管理功能测试是在冬季标定、夏季标定的地区按季节时间进行，存在一定的缺陷：一方面整车的热管理功能测试工作受季节时间的限制，不能全天候开展；另一方面试验车状态要求高（工程状态）、增加了试验车资源。

而如果用车辆台架进行热管理功能测试，能有效地验证整车热管理设计方案。但目前在研发实践中，进行车辆台架热管理功能测试还没有成熟的方案。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种整车热管理功能测试系统及方法，用过在车辆台架和转毂台架上的进行测试，使用板卡模拟热管理IO信号，验证整车热管理功能。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种整车热管理功能测试系统，其包括：

上位机，内置有试验管理软件，用于配置试验参数；

HIL控制柜，链接试验管理软件和整车真实电气管脚，为整个测试系统供电，模拟整车热管理故障；控制转毂台架转速、坡度；控制负载对车辆的充电\放电功率；提供高低电平、数字信号、模拟信号IO接口，模拟热管理系统IO信号；设置HIL资源板卡，对热管理系统IO信号进行真实\虚拟实时切换；。

车辆台架，布置有整车电子器件、发动机、电池、电气线束、液体和气体管路，并为整车电子器件供电；电池包括高压动力电池、12V低压蓄电池。车辆台架提供供电、线束连接、物理支撑等功能。

转毂台架，为车辆提供道路载荷、行车坡度，模拟整车三电系统的真实工作负荷。

可调节充放电负载，对车辆台架的电池进行充电、放电，调整车辆动力电池的SOC范围。

进一步，所述HIL资源板卡包括以下几种类型：

IO信号三通板卡，用于在试验过程中，实时切换信号来源，当其A端、B端相接，来自真实值；当其B端、C端相接，则来自虚拟值。

电平\模拟\数字信号IO板卡，接收或者主动生成对应的电平\模拟\数字信号，提供给整车台架。或者采集整车台架的信号，并进行解析。

电阻板卡，模拟仿真电阻值，代替电阻类传感器，生成对应的电阻值信号，比如温度传感器、油箱油液刻度传感器等。

进一步，所述转毂台架采用四驱四电机，接入到车轮或轮毂，提供道路负载的台架，或是前后两组转毂电机，两个转毂一组的传统汽车转毂台。

进一步，本发明还提供一种整车热管理功能测试方法，其包括步骤：

步骤1，将待测模块，包括传感器、控制器、执行器、管路、机械、液压执行器等，安装到车辆台架上，替换车辆台架原模块，或对车辆台架进行一定的可恢复改制。

步骤2，连接车辆台架和HIL控制柜的电气线束和通讯IO接口。

步骤3，接上低压蓄电池，连接动力电池、高压模块，HIL控制柜上电，开启整车电源，启动发动机。

步骤4，操作上位机，配置试验参数、编辑故障和试验项目。

步骤5，进行测试，包括：

（1）对动力电池、低压蓄电池、充电或放电，验证充电过程中的热管理策略或达到所需测试工况动力电池的目标SOC。

（2）HIL控制柜执行实验参数、实验项目：包括控制车辆台架行驶挡位、行驶车速、油门\制动踏板深度、发动机转速；控制空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；控制转毂台架输出道路载荷、坡度。

（3）HIL控制柜控制IO信号三通板卡，进行真实\虚拟实时切换。

（4）HIL控制柜向车辆台架注入故障。

（5）模拟热管理系统IO信号：使用电平\模拟\数字信号IO板卡、电阻板卡，来生成热管理系统对应的IO信号，比如电阻值温度传感器，此传感器电阻值随温度变化而改变。

以上测试内容不分先后。

采用本发明所述的系统和方法，可模拟热管理系统IO信号，控制动力电池充放电，验证电池加热和冷却策略、模拟电池热失控报警。整车在转毂台架上行驶，HIL控制柜对热管理系统进行故障注入、IO信号模；用转毂台架调节驱动电机、发动机、动力电池的工作负载。HIL控制柜操作车辆台架行驶挡位、车速、油门和制动踏板深度；控制板卡模拟热管理IO信号；调节车载空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；控制充电\放电负载对车进行充电\放电；分析测试采集的数据，验证整车热管理功能、传感器故障的影响。

本发明的优点如下：

1、采用转毂台架拟道路负载、坡度，测试整车热管理功能，不需要原来需要在冬季标定、夏季标定的地区按季节时间进行测试。

2、可模拟热管理系统IO信号，采用三通板卡，通过设定IO信号真实\虚拟，可实时切换IO信号源，这样可以部分真实信号、部分板卡模拟的IO信号，来模拟测试，复现一些真实场景难以实现的极端工况，来测试电动车、混动车的热管理整车功能。

3、使用IO板模拟输入\输出热管理传感器、控制器信号来测试热管理功能。

4、可测试充电和放电工况下整车热管理功能，比如低温充电电池加热、高温充电电池冷却功能。

5、可使用车辆台架测试行车动力电池冷却控制、动力电池热失控报警等策略。

6、整车热管理和故障注入、转毂台架的组合测试手段，通过编程、自动化、测试编组化的手段，可减少测试条目的遗漏，验证车辆热管理功能。

附图说明

图1为整车热管理功能测试系统；

图2为本发明的工作原理。

图3为本发明的台架布置。

图4 为三通板卡示意图。

图5为本发明的逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进一步的描述。

参见图1，新能源汽车热管理功能测试系统包括：

上位机，为测试系统提供试验管理软件，配置试验参数。选取参与测试的IO信号；编辑板卡模拟的IO信号，设定热管理传感器数值；设定转毂台架负载、坡度；设定车辆台架行驶挡位、车速、油门和制动踏板深度、发动机转速；设定车载空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；设定可调节充电\放电负载的工作模式。

HIL控制柜，其包括故障注入模块、供电管理模块、实时控制模块、IO板卡等。用于：链接试验管理软件和整车真实电气管脚，为整个测试系统供电，模拟整车热管理故障；控制转毂台架转速、坡度；控制负载对车辆的充电\放电功率；提供高低电平、数字信号、模拟信号IO接口。模拟热管理系统IO信号。如电池电机进水温度、比例阀位置输入、压力传感器信号输入、电加热器使能、电池电机冷却水泵PWM调速、冷却风扇高速\低速使能。用三通板卡，实现热管理系统IO信号的真实\虚拟实时切换。

车辆台架，用于放置整车电子器件、发动机、电池、提供电气线束、液体和气体管路等，为整车电子器件供电。

例如具体可以是热管理系统、发动机、动力电池、电加热器、电动压缩机、空调系统等。

转毂台架，是与车辆台架的车轮接触的部分。该转毂台架为测试环境提供车轮端的负载，负载由车轮端传递到电机、电池和热管理系统。本实施例采用四驱四电机的转毂设备，为车辆提供道路载荷、行车坡度，模拟整车三电系统的真实工作负荷。

可调节充放电负载，可以对车辆台架进行充电、放电；调整车辆动力电池的SOC范围。

参见图5，本发明还提供一种新能源汽车的热管理系统功能测试方法。验证电池加热和冷却策略、模拟电池热失控报警。整车在转毂台架上行驶。对整车热管理系统进行故障注入，用板卡模拟热管理系统IO信号。用HIL控制柜中的三通板卡，实现热管理系统IO信号的真实\虚拟实时切换。分析测试过程数据，验证整车传感器故障、热管理系统相关策略。此设计为验证整车热管理功能提供了便捷。

参见图2、图3和图4，具体方法步骤举例如下：

1、准备车辆台架。关闭整车电源、断开低压蓄电池、断开高压连接；将待测模块（如传感器、控制器、执行器、管路、机械、液压执行器等）安装到车辆台架上；把整车电子电器模块电气、通讯引脚接入车辆台架。

2、HIL控制柜接线。把模块的引脚线束连接到HIL控制柜的IO板卡上。

3、台架启动上电。连接完毕后，接上低压蓄电池，接上高压连接；启动上位机、HIL控制柜、转毂台架；开启整车电源、启动发动机。

4、上位机链接HIL控制柜。建立上位机与HIL控制柜高实时控制系统的连接，刷新HIL控制柜IO板卡驱动。

5、设备配置，配置试验参数。测试人员操作上位机，配置试验参数、编辑故障和试验项目。包括车辆台架行驶挡位、行驶车速、油门\制动踏板深度、发动机转速。车载空调、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；冷却风扇档位、电机\电机冷却水泵调速。转毂台架道路载荷、坡度、四个转毂的转速。

6、 HIL控制柜IO信号三通切换。设定热管理系统IO信号来源，来自板卡虚拟值还是来自车辆台架真实值。A端、B端相接，则来自真实值；B端、C端相接，则来自虚拟值。在具体的一次实验中，可控制三通板卡来选择接入虚拟值、还是真实值。

例如，在室温环境中触发热管理系统过温报警中：

首先用上位机控制三通板卡A\B端相接。电池进水温度传感器发出的温度值来自整车台架的真实值，接近于环境温度15~30℃。在运行一段时间后，用上位机控制三通板卡B\C相接，此时ECU接收到的电池进水温度传感器发出的温度值，来自HIL控制柜IO板卡主动生成的虚拟值。用上位机控制电阻板卡，模拟输出电阻温度传感器的对应电阻值，比如90℃对应的电阻值。ECU接收到90℃的电池进水温度，持续了一段时间，判断热管理系统冷却水过温，触发温度失控报警。

通过HIL控制柜对IO信号三通切换，实现了在室温下的模拟仿真热管理系统过温报警，打破了试验车对于夏季、高温地区的实车试验的时间、空间地点的限制。

7、执行试验参数（涉及到电机\电池\电控高温冷却功能）

动力电池充电或放电。保持动力电池充电工况或达到电池目标SOC。

要求动力电池初始SOC＞80%。车辆台架执行D挡，EPB释放，车速35~75km/h循环变化。轮毂台架设置坡度设置3%~7%循环变化。空调设定内循环、最大风量，最大制冷。持续1小时以上。读取电机\电池进水温度、冷却风扇档位、电池\电机冷却泵调速值、电动压缩机排气压力值。验证热管理系统功能的电池\电机\电控的高温冷却控制。验证车辆在极限工况下的热稳定。

9、执行设定工况或注入故障。HIL控制柜模拟热管理系统IO信号。向热管理系统输入电池进水温度60℃、电机进水温度60℃、电池平均温度60℃。观察车辆触发热失控声光报警功能。

10、分析数据，处理问题。HIL控制柜全程记录数据，用上位机观测HIL控制柜、车辆台架、转毂台架的实时状态。试验结束后回放过程数据，分析测试中车辆台架现象。

Claims (8)

1.一种整车热管理功能测试系统，其特征在于，包括：

上位机，内置有试验管理软件，用于配置试验参数；

HIL控制柜，链接试验管理软件和整车真实电气管脚，为整个测试系统供电，模拟整车热管理故障；控制转毂台架转速、坡度；控制负载对车辆的充电\放电功率；提供高低电平、数字信号、模拟信号IO接口，模拟热管理系统IO信号；设置HIL资源板卡，对热管理系统IO信号进行真实\虚拟实时切换；

车辆台架，布置有整车电子器件、发动机、低压蓄电池、高压动力电池、电气线束、液体和气体管路，并为整车电子器件供电；

转毂台架，为车辆提供道路载荷、行车坡度，模拟整车三电系统的真实工作负荷；

可调节充放电负载，对车辆台架的电池进行充电、放电，调整车辆动力电池的SOC范围。

2.根据权利要求1所述的整车热管理功能测试系统，其特征在于，所述HIL资源板卡包括以下几种类型：

IO信号三通板卡，用于在试验过程中，实时切换信号来源，当其A端、B端相接，来自真实值；当其B端、C端相接，则来自虚拟值；

电平\模拟\数字信号IO板卡，接收或者主动生成对应的电平\模拟\数字信号，提供给整车台架；或者采集整车台架的信号，并进行解析；

电阻板卡，模拟仿真电阻值，代替电阻类传感器，生成对应的电阻值信号，比如温度传感器、油箱油液刻度传感器等。

3.根据权利要求1所述的整车热管理功能测试系统，其特征在于，所述转毂台架采用四驱四电机，接入到车轮或轮毂，提供道路负载的台架，或是前后两组转毂电机，两个转毂一组的传统汽车转毂台。

4.根据权利要求1、2或3所述的整车热管理功能测试系统，其特征在于，所述上位机配置试验参数包括：选取参与测试的IO信号；编辑电平\模拟\数字信号IO板卡、三通板卡、电阻板卡模拟的IO信号，设定热管理传感器数值；设定转毂台架负载、坡度；设定车辆台架行驶挡位、车速、油门和制动踏板深度、发动机转速；设定车载空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；设定可调节充电\放电负载的工作模式。

5.根据权利要求1所述的整车热管理功能测试系统，其特征在于，所述HIL控制柜模拟热管理系统IO信号包括：电池电机进水温度、比例阀位置输入、压力传感器信号输入、电加热器使能、电池电机冷却水泵PWM调速、冷却风扇高速\低速使能。

6.一种整车热管理功能测试方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，将待测待测模块安装到车辆台架上，替换车辆台架原模块；待测模块包括传感器、控制器、执行器、管路、机械、液压执行器等；

步骤2，连接车辆台架和HIL控制柜的电气线束和通讯IO接口；

步骤3，接上低压蓄电池，连接动力电池、高压模块，HIL控制柜上电，开启整车电源，启动发动机；

步骤4，操作上位机，配置试验参数、编辑故障和试验项目；

步骤5，进行测试，包括以下需要测试的项目：

对动力电池、低压蓄电池、充电或放电，验证充电过程中的热管理策略或达到所需测试工况动力电池的目标SOC；

HIL控制柜执行实验参数、实验项目：包括控制车辆台架行驶挡位、行驶车速、油门\制动踏板深度、发动机转速；控制空调挡位、电池冷却\加热、发动机冷却\加热、驱动电机冷却\加热；控制转毂台架输出道路载荷、坡度；

HIL控制柜控制IO信号三通板卡，进行真实\虚拟实时切换；

HIL控制柜向车辆台架注入故障；

（5）模拟热管理系统IO信号：使用电平\模拟\数字信号IO板卡、电阻板卡，生成热管理系统对应的IO信号（比如电阻值温度传感器，此传感器电阻值随温度变化而改变。

7.根据权利要求6所述的整车热管理功能测试方法，其特征在于，所述模拟热管理系统IO信号包括：电池电机进水温度、比例阀位置输入、压力传感器信号输入、电加热器使能、电池电机冷却水泵PWM调速输出、冷却风扇高速\低速使能、三通比例阀PWM控制输出、蒸发膨胀阀截止使能等。

8.根据权利要求4所述的整车热管理功能测试方法，其特征在于，在测试过程中，HIL控制柜全程记录数据，上位机观测HIL控制柜、车辆台架、转毂台架实时状态、故障注入的整车台架现象，验证整车热管理功能、电池加热和冷却策略、模拟电池热失控报警。

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