汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103760891 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103760891 A (21)申请号 201410020961.9 (22)申请日 2014.01.16 G05B 23/02(2006.01) (71)申请人 北京智行鸿远汽车技术有限公司 地址 100101 北京市昌平区科技园区富康路 17 号科研楼 207 室 (72)发明人 邓茂松 张君鸿 姜炜 高史贵 (74)专利代理机构 北京纽乐康知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11210 代理人 张朝元 (54) 发明名称 汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试 设备及方法 (57) 摘要。

2、 本发明涉及一种新能源车辆非车载直流充电 控制装置硬件在环测试设备， 包括测试上位机界 面、 LABCAR 系统和非车载直流充电控制装置、 电 池管理系统， 所述 LABCAR 系统包括程控电源、 实 时仿真计算机、 电阻信号仿真板卡、 总线信号仿真 板卡、 故障仿真板卡和数字信号仿真板卡。 本发明 的有益效果为 ： 本发明不仅可以对非车载直流充 电控制装置和电池管理系统进行直流充电正常功 能的静态测试和动态测试， 而且可以对整个直流 充电过程的故障进行模拟， 进而测试在故障发生 情况下， 非车载直流充电控制装置和电池管理系 统是否能够识别故障的发生， 并做出正确的故障 处理。 (51)Int。

3、.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103760891 A CN 103760891 A 1/1 页 2 1. 一种汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备， 包括测试上位机界面 （1） 、 LABCAR 系统 （2） 、 非车载直流充电控制装置 （3）和电池管理系统 （4） ， 其特征在于 ： 所述 LABCAR 系统 （2） 包括程控电源 （5） 、 实时仿真计算机 （6） 、 电阻信号仿真板卡 （7） 、 总线信号 仿真板卡 （8） 和故障。

4、仿真板卡 （9） 、 数字信号仿真板卡 （10） ； 所述测试上位机界面 （1） 通过 网线连接 LABCAR 系统 （2） ， 所述 LABCAR 系统 （2） 通过 CAN 总线、 数字信号与电池管理系统 （4） 和非车载直流充电控制装置 （3） 通讯连接， 所述电池管理系统 （4） 和非车载直流充电控 制装置 （3） 通过 CAN 总线、 数字信号通讯连接。 2. 一种汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法， 其特征在于， 包括以下步 骤 ： 1） 测试人员通过测试上位机界面 （1） 进行非车载直流充电控制装置 （3） 和电池管理 系统 （4） 的正常功能测试和异常测试， 测试上位机。

5、界面 （1） 通过网线将测试的内容发送给 LABCAR 系统 （2） ； 以及 2） LABCAR 系统 （2） 根据测试人员的指令发送非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管 理系统 （4） 需要的电气信号， 并采集非车载直流充电控制装置 （3） 和电池管理系统 （4） 发出 的电气控制指令进行闭环控制， 并实时地将仿真运行结果反馈给上位机测试界面 （1） 。 3. 根据权利要求 2 所述的汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法， 其特征在 于， 步骤 1） 中， 所述正常功能测试进一步包括 ： 1） 将 LABCAR 系统 （2） 和非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管理系统 。

6、（4） 正确连 接， 接通程控电源 （5） ； 2） 进行直流充电的边界条件测试 ： 设置 CC1 和 CC2 端电阻值、 充电控制装置 CAN 生命 信号、 系统故障信号等边界条件， 观测电池管理系统 （4） 以及非车载直流充电控制装置 （3） 能否进行正确的充电连接监测和充电进入条件的判断， 并控制系统进入正常充电模式以及 正确完成充电预处理过程 ； 设置母线电压、 母线电流、 电池单体电压条件， 使系统满足正常 充电退出条件 ； 观测非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管理系统 （4） 能否控制系统推 出充电模式以及正确的完成充电后处理过程 ； 以及 3） 进行充电过程测试 ： 设置。

7、电池单体电压值、 电池包母线电压值、 充电电缆的阻值条 件， 观测非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管理系统 （4） 计算的充电最大允许电压值、 充电最大允许电流值是否正确。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法， 其特 征在于， 步骤 1） 中， 所述异常测试包括以下步骤 ： 1） LABCAR 系统 （2） 和非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管理系统 （4） 正确连接， 并接通程控电源 （5） ； 2） 进行直流充电异常测试及故障模拟， 设置非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管 理系统 （4） 各个故障标志， 并发送到 CAN。

8、 总线上， 观测非车载直流充电控制装置 （3） 以及电 池管理系统 （4） 能否监测到故障并进行正确的故障处理 ； 以及 3） 进行电路控制测试， 通过设定与非车载直流充电控制装置 （3） 以及电池管理系统 （4） 中的任何一个被测管脚相连接的故障仿真板卡 （9） 的故障内容， 观测非车载直流充电控 制装置 （3） 以及电池管理系统 （4） 是否能够检测故障并进行正确的故障处理。 权 利 要 求 书 CN 103760891 A 2 1/4 页 3 汽车非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备及方法 技术领域 0001 本发明涉及新能源汽车领域， 尤其涉及新能源车辆非车载直流充电控制装置和电 池。

9、管理系统硬件在环测试设备及测试方法。 背景技术 0002 新能源汽车是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一， 但新能 源汽车由于受到动力电池能量储存密度的影响， 在动力性和续航里程方面现阶段还不能达 到传统汽车的水平， 因此对新能源汽车进行外接充电来满足驾驶员的行驶需求是十分必要 的。由于对新能源汽车充电需要供电设备持续输出较大的功率， 常规电网难以满足充电需 求， 因此需要专门的供电装置即充电桩来为电动汽车提供充电接口。 供电桩通常具有通讯， 充电过程监控， 安全防护等功能， 按照国家对直流充电接口标准的要求， 非车载直流充电的 额定输出电压为 750V， 额定电流为 125A。

10、 和 250A 两种规格。 0003 因此， 整个直流充电过程是极其复杂的， 而且在高压条件下完成， 如果在真实状态 下进行充电测试， 既耗费了能源， 而且无法对故障进行模拟， 如果软件对充电故障处理的逻 辑不合理或者不完善， 一旦发生充电异常， 将对汽车整个高压系统造成损害， 甚至会危害人 员的生命安全。 因此， 在汽车装车量产之前， 对非车载直流充电控制装置和电池管理系统进 行硬件集成测试是十分必要的。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种新能源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统 硬件在环测试设备及测试方法， 以克服目前现有直流充电测试技术和方法存在的测试周期 长， 测试功耗大。

11、， 且无法对直流充电过程进行故障模拟， 充电过程中一旦出现异常， 将对整 车造成损坏的缺陷。 0005 本发明的目的是通过以下技术方案来实现 ： 一种新能源车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试设备， 包括测试上位机界面、 LABCAR 系统和非车载直流充电控制装置、 电池管理系统， 所述 LABCAR 系统包括程控电源、 实时仿真计算机、 电阻信号仿真板卡、 总线信号仿真板卡、 故障仿真板卡和数字信号仿真板 卡 ； 所述测试上位机界面通过网线连接 LABCAR 系统， 所述 LABCAR 系统通过 CAN 总线、 数字 信号与非车载直流充电控制装置和电池管理系统通讯连接。 0006 一种新能。

12、源车辆非车载直流充电控制装置和电池管理系统硬件在环测试方法， 该 方法包括 ： 测试人员通过测试上位机界面进行非车载直流充电控制装置和电池管理系统的正常 功能测试和异常测试， 主要完成直流充电过程的动态协调测试， 测试上位机界面通过网线 将测试的内容发送给 LABCAR 系统， LABCAR 系统根据测试人员的指令发送非车载直流充电 控制装置和电池管理系统需要的控制信号， 并读取非车载直流充电控制装置和电池管理系 统需要的状态反馈信号进行闭环控制， 同时反馈给测试上位机界面进行状态和故障的查 说 明 书 CN 103760891 A 3 2/4 页 4 看。 0007 优选的， 所述直流充电正。

13、常功能测试以及故障模拟， 均是基于 电动汽车传导充电 用连接装置第三部分 ： 直流充电接口 即 GBT 20234.3-2011 中所定义的直流充电安全保护 系统基本方案的直流充电静态测试以及动态测试。 0008 进一步的， 所述正常功能测试包括以下步骤 ： 1） 将 LABCAR 系统和电机控制器正确连接， 接通程控电源 ； 2） 直流充电条件判断 ： 设置直流充电枪正确连接、 电池管理系统正确连如入网络并定 时更新生命信号、 电池管理系统无故障且高压电池允许充电， 检测非车载充电控制装置是 否发出直流充电请求， 并控制系统进入直流充电状态。 0009 进一步的， 所述直流充电枪正确连接， 。

14、是指非车载直流充电控制装置检测到检测 点 1 的电压值符合国标要求。 0010 3） 直流充电预处理过程控制 ： 系统进入满足直流充电条件以后， 非车载直流充电 控制装置控制系统进入直流充电模式， 观测非车载直流充电控制装置能否按照要求正确完 成充电预处理过程。 0011 4） 直流充电最大允许电压以及最大允许电流计算 ： 设置电池包所允许的充电电 流、 充电电压、 单体电压等参数， 并通过 CAN 总线发送给直流充电控制装置， 观测非车载直 流充电控制装置计算的最大允许充电电压和最大允许充电电流是否正确。 0012 5） 直流充电阶段判断以及充电剩余时间计算 ： 设置电池管理系统的实时充电电。

15、压 和电流， 并通过 CAN 总线发送给充电控制装置， 观测充电控制装置计算的充电阶段以及充 电剩余时间是否正确。 0013 6） 直流充电完成判断以及充电后处理过程控制 ： 设置动力电池 SOC、 单体电压等 边界条件， 使系统满足直流充电完成条件， 观测非车载直流充电控制装置计算的充电完成 标志是否正确， 同时观测非车载直流充电控制装置能否按照正确的时序要求完成充电后处 理过程。 0014 进一步的， 所述异常测试包括以下步骤 ： （1） LABCAR 系统和车载充电控制装置以及电池管理系统正确连接， 接通程控电源 ； （2） 进行直流充电异常测试及故障模拟 ： 充电控制装置进入直流充电模。

16、式以后， 按照定 义好的故障诊断事件列表分别设置不同的故障事件发生， 观测充电控制装置能否检测到故 障信息并完成故障处理。 0015 （3） 进行电路控制测试 ： 通过设定与车载充电控制装置和电池管理系统某个被测 管脚相连接的故障仿真板卡的故障内容， 故障内容主要包括对地短路、 对电源短路以及开 路等， 观测车载充电控制装置以及电池管理系统是否能够检测故障并进行正确的故障处 理。 0016 （4） 故障存储检测 ： 在直流充电过程中， 设置不同的故障事件发生， 观测充电控制 装置能否对将当前故障以及故障冻结帧进行正确存储， 同时已经存储的故障信息确认消失 以后， 能否将当前故障置为历史故障。 。

17、0017 （5） 故障读取检测 ： 故障事件发生以后， 通过诊断仪能够读取当前故障、 历史故障、 当前故障冻结帧以及历史故障冻结帧。 0018 本发明的有益效果为 ： 本发明不仅可以对非车载直流充电控制装置和电池管理系 说 明 书 CN 103760891 A 4 3/4 页 5 统进行直流充电正常功能的静态测试和动态测试， 而且可以对整个直流充电过程的故障进 行模拟， 进而测试在故障发生情况下， 非车载直流充电控制装置和电池管理系统是否能够 识别故障的发生， 并做出正确的故障处理。 附图说明 0019 图 1 是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管 理系统硬件在环集。

18、成测试设备的结构框图 ； 图 2 是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管理系 统硬件在环集成测试设备的 LABCAR 系统结构框图 ； 图 3 是本发明实施例所述新能源车辆直流充电安全保护系统示意图 ； 以及 图 4 是本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电机控制装置以及电池管理系 统硬件在环集成测试设备的 LABCAR 系统的实时仿真计算机的使用状态参考图。 0020 图中 ： 1、 测试上位机界面 ； 2、 LABCAR 系统、 3、 非车载直流充电机控制装置 ； 4、 电池 管理系统 ； 5、 程控电源 ； 6、 实时仿真计算机 ； 7、 电阻信号仿真板卡 。

19、； 8、 总线信号仿真板卡 ； 9、 故障仿真板卡 ； 10、 数字信号仿真板卡。 具体实施方式 0021 如图 1-4 所示， 本发明实施例所述的一种新能源车辆非车载直流充电控制装置和 电池管理系统硬件在环测试设备， 包括测试上位机界面 1、 LABCAR 系统 2、 非车载直流充电 控制装置3以及电池管理系统4， 所述LABCAR系统2包括程控电源5、 实时仿真计算机6、 电 阻信号仿真板卡 7、 总线信号仿真板卡 8、 故障仿真板卡 9 和数字信号仿真板卡 10 ； 所述测 试上位机界面 1 通过网线连接 LABCAR 系统 2， 所述 LABCAR 系统 2 通过 CAN 总线、 数字。

20、信号 与非车载直流充电控制装置 3 以及电池管理系统 4 通讯连接。 0022 本发明实施例所述的新能源车辆非车载直流充电控制装置硬件在环测试方法， 包 括 ： 测试人员通过测试上位机界面进行非车载直流充电控制装置 3 和电池管理系统 4 的正 常功能测试和异常测试， 主要完成直流充电过程的动态协调测试。测试上位机界面通过网 线将测试的内容发送给 LABCAR 系统， LABCAR 系统根据测试人员的指令发送非车载直流充 电控制装置 3 和电池管理系统 4 需要的控制信号， 并读取非车载直流充电控制装置 3 和电 池管理系统 4 需要的状态反馈信号进行闭环控制， 同时反馈给测试上位机界面进行状。

21、态和 故障的查看。 0023 如图 2 所示， 所述 LABCAR 系统 2 是包括数字信号装置， 仿真装置， 故障模拟装置和 一个 CAN 总线信号收发装置。用该系统给非车载直流充电控制装置 3 以及电池管理系统 4 提供一个电气环境来模拟真实高压电池为功能测试提供条件， 同时具备故障的模拟能力。 0024 所述仿真装置主要是通过数学物理公式计算获得当前控制下的高压电池状态， 表 现为 Simulink 模型， 运行在 LABCAR 系统 2 中的 RTPC 中， 即实时仿真计算机 6， 用来运行仿 真模型， 并驱动其他电气板卡工作。 0025 所述 CC1、 CC2 端电阻值为热敏电阻， 。

22、采用 LABCAR 系统 2 的 ES1385 的电阻信号仿 真板卡 7 实现 ； 所述故障仿真装置主要是用来模拟非车载直流充电控制装置 3 的常见故障， 包括信号 说 明 书 CN 103760891 A 5 4/4 页 6 的开路， 短路及虚接的模拟， 所述故障仿真装置， 采用 LABCAR 系统 2 的 ES4440 的故障仿真 板卡 9 实现。 0026 所述数字信号装置主要是用来向高压电池发送非车载直流充电控制装置 3 以及 电池管理系统 4 的控制信号， 数字信号采集装置在 LABCAR 系统 2 中采用 ES1321 数字信号 仿真板卡 10 的采集通道实现。 0027 所述 C。

23、AN 总线收发装置是集成在 LABCAR 系统 2 中的总线信号仿真板卡 8， 可以通 过该硬件实现整车控制器的 CAN 发送信息的模拟， 给非车载直流充电控制装置 3、 电池管理 系统 4 发送 CAN 信号。 0028 本发明不局限于上述最佳实施方式， 任何人在本发明的启示下都可得出其他各种 形式的产品， 但不论在其形状或结构上作任何变化， 凡是具有与本申请相同或相近似的技 术方案， 均落在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103760891 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103760891 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103760891 A 8 。