一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统，该在环仿真测试装置包括实时控制器、FPGA芯片、模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板；所述实时控制器和FPGA芯片通信连接用于向所述FPGA芯片传输仿真控制指令并接收该FPGA芯片反馈的仿真结果数据；实时控制器、FPGA芯片、模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板分别通过总线与FPGA芯片通信连接，FPGA芯片根据预设的模型与各个卡板实现数据的交互传输以实现氢燃料电池控制单元的在环仿真，实现汽车级燃料电池控制单元的仿真测试，降低氢燃料控制单元的故障率。

An in loop simulation test device and system for hydrogen fuel cell control unit

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统
本技术涉及闭环仿真
，尤其是一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统。
技术介绍
燃料电池(FuelCell)根据其中所用电解质类型主要分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)等几种，其中，质子交换膜燃料电池工作温度低、维护方便、能量密度高、启动速度快，适合车用需求，已经在全球逐步得到应用。随着混合动力汽车以及纯电动汽车的不断发展，新能源汽车已经走进人们的生活，成为重要交通工具之一，在人们的工作和生活中扮演着越来越重要的角色，这种新能源汽车的安全性及可靠性就必须得到可靠保障。电机系统是新能源汽车的核心部件，其工作的可靠性、稳定性直接影响着驾驶员的驾驶感受。作为电机系统的控制核心，电机控制器决定了电机输出的扭矩和转速，其对电机控制的准确性和可靠性必需得到保证，因此对电机控制器的测试就显得非常重要。由于成本、可操作性、便利性等原因，在不便连接真实电机，或者在实车上测试比较困难的情况下，在试验室搭建一种电机控制器闭环仿真环境，对电机控制器进行测试是一种非常有效、便捷的测试手段。目前针对氢燃料电池控制单元的测试，主要检测其硬件管脚功能、通信功能等常规功能，但是很少检测控制单元内部控制算法是否合理、是否完善。同时，目前针对氢燃料电池控制单元的测试，大多数针对军用氢燃料电池控制单元或特殊装备氢燃料电池控制单元。由于汽车级氢燃料电池发展不成熟，针对汽车级氢燃料电池控制单元的测试也不成熟。因此，上述技术问题需要解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，针对汽车氢燃料电池本技术提出一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统，目的在于对氢燃料电池控制单元进行在环仿真以实现对氢燃料电池控制单元的故障测试，提高氢燃料电池控制单元的可靠性。为了解决上述的技术问题，本技术提出的基本技术方案为：一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置，包括：实时控制器、FPGA芯片、模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板；所述实时控制器内置汽车仿真模型，所述FPGA芯片内置氢燃料电池仿真模型，该实时控制器和FPGA芯片通信连接用于向所述FPGA芯片传输仿真控制指令并接收该FPGA芯片反馈的仿真结果数据；所述FPGA芯片与所述模拟输入卡板通信连接用以采集氢燃料电池控制单元的模拟输出信号；所述FPGA芯片与所述模拟输出卡板通信连接用于仿真生成燃料电池仿真模拟信号并发送给氢燃料电池控制单元；所述FPGA芯片与所述PWM数据卡板通信连接用于仿真采集氢燃料电池控制单元的PWM输出信号并生成燃料电池仿真PWM信号并发发送给氢燃料电池控制单元；所述FPGA芯片与所述电阻仿真卡板通信连接用于仿真燃料电池的外界电阻以实现向氢燃料电池控制单元提供负载；所述FPGA芯片与所述CAN通信卡板通信连接用于仿真生成汽车的CAN信号并发送给氢燃料电池控制单元以及用于与汽车通信连接以读取汽车氢燃料电池控制单元输出的CAN输出信号；所述FPGA芯片与故障注入卡板通信连接用于仿真燃料电池故障并将故障模型信号传输给氢燃料电池控制单元。进一步的，所述模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板分别通过PXIe-1084总线与FPGA芯片通信连接。进一步的，所述实时控制器通过PXIe-1084总线与FPGA芯片通信连接。进一步的，所述氢燃料电池仿真模型包括水热管理仿真模型、电堆仿真模型、氢气系统仿真模型以及空气系统仿真模型。进一步的，所述汽车仿真模型包括发动机模型、电机模型、离合器模型、变速箱模型、行星排模型、主减速器模型、DC/DC变换器模型、整车动力学模型和驾驶员模型。本技术的另一方面提出一种氢燃料电池控制单元在环仿真测试系统，包括主机、程控电源和仿真测试装置，所述仿真测试装置为上述任意一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置；其中，所述程控电源的信号输入端与所述实时控制器通信连接用以接收该实时控制器的控制信号，该程控电源的电源输出端用于给氢燃料电池控制单元供电；其中，所述主机与实时控制器通信连接用于实现数据交互；其中，所述仿真测试装置用于与氢燃料电池控制单元连接实现数据交互。本技术的有益效果是：本技术的技术方案提出一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置及系统，该在环仿真测试装置包括实时控制器、FPGA芯片、模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板；所述实时控制器和FPGA芯片通信连接用于向所述FPGA芯片传输仿真控制指令并接收该FPGA芯片反馈的仿真结果数据；实时控制器、FPGA芯片、模拟输入卡板、模拟输出卡板、PWM数据卡板、电阻仿真卡板、CAN通信卡板和故障注入卡板分别通过总线与FPGA芯片通信连接，FPGA芯片根据预设的模型与各个卡板实现数据的交互传输以实现氢燃料电池控制单元的在环仿真，实现汽车级氢燃料电池控制单元的仿真测试，降低氢燃料控制单元的故障率。附图说明图1为本技术的一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置的原理示意图；图2为在环仿真测试装置测试时示意图；图3为一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试系统的原理示意图。具体实施方式下面将结合附图1至附图3对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。参见图1和图2，本技术一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置，包括实时控制器1、FPGA芯片2、模拟输入卡板3、模拟输出卡板4、PWM数据卡板5、电阻仿真卡板6、CAN通信卡板7和故障注入卡板8；所述实时控制器1内置汽车仿真模型，所述FPGA芯片2内置氢燃料电池仿真模型。实时控制器1通过总线与FPGA芯片2通信连接实现数据交互，模拟输入卡板3、模拟输出卡板4、PWM数据卡板5、电阻仿真卡板6、CAN通信卡板7和故障注入卡板8分别通过总线与FPGA芯片2通信连接实现数据交互。具体的，所述模拟输入卡板3、模拟输出卡板4、PWM数据卡板5、电阻仿真卡板6、CAN通信卡板7和故障注入卡板8分别通过PXIe-1084总线与FPGA芯片2通信连接。所述实时控制器1通过PX本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置，其特征在于，包括：/n实时控制器(1)、FPGA芯片(2)、模拟输入卡板(3)、模拟输出卡板(4)、PWM数据卡板(5)、电阻仿真卡板(6)、CAN通信卡板(7)和故障注入卡板(8)；/n所述实时控制器(1)内置汽车仿真模型，所述FPGA芯片(2)内置氢燃料电池仿真模型，该实时控制器(1)和FPGA芯片(2)通信连接用于向所述FPGA芯片(2)传输仿真控制指令并接收该FPGA芯片(2)反馈的仿真结果数据；/n所述FPGA芯片(2)与所述模拟输入卡板(3)通信连接用以采集氢燃料电池控制单元的模拟输出信号；/n所述FPGA芯片(2)与所述模拟输出卡板(4)通信连接用于仿真生成燃料电池仿真模拟信号并发送给氢燃料电池控制单元；/n所述FPGA芯片(2)与所述PWM数据卡板(5)通信连接用于仿真采集氢燃料电池控制单元的PWM输出信号并生成燃料电池仿真PWM信号并发发送给氢燃料电池控制单元；/n所述FPGA芯片(2)与所述电阻仿真卡板(6)通信连接用于仿真燃料电池的外界电阻以实现向氢燃料电池控制单元提供负载；/n所述FPGA芯片(2)与所述CAN通信卡板(7)通信连接用于仿真生成汽车的CAN信号并发送给氢燃料电池控制单元以及用于与汽车通信连接以读取汽车氢燃料电池控制单元输出的CAN输出信号；/n所述FPGA芯片(2)与故障注入卡板(8)通信连接用于仿真燃料电池故障并将故障模型信号传输给氢燃料电池控制单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置，其特征在于，包括：
实时控制器(1)、FPGA芯片(2)、模拟输入卡板(3)、模拟输出卡板(4)、PWM数据卡板(5)、电阻仿真卡板(6)、CAN通信卡板(7)和故障注入卡板(8)；
所述实时控制器(1)内置汽车仿真模型，所述FPGA芯片(2)内置氢燃料电池仿真模型，该实时控制器(1)和FPGA芯片(2)通信连接用于向所述FPGA芯片(2)传输仿真控制指令并接收该FPGA芯片(2)反馈的仿真结果数据；
所述FPGA芯片(2)与所述模拟输入卡板(3)通信连接用以采集氢燃料电池控制单元的模拟输出信号；
所述FPGA芯片(2)与所述模拟输出卡板(4)通信连接用于仿真生成燃料电池仿真模拟信号并发送给氢燃料电池控制单元；
所述FPGA芯片(2)与所述PWM数据卡板(5)通信连接用于仿真采集氢燃料电池控制单元的PWM输出信号并生成燃料电池仿真PWM信号并发发送给氢燃料电池控制单元；
所述FPGA芯片(2)与所述电阻仿真卡板(6)通信连接用于仿真燃料电池的外界电阻以实现向氢燃料电池控制单元提供负载；
所述FPGA芯片(2)与所述CAN通信卡板(7)通信连接用于仿真生成汽车的CAN信号并发送给氢燃料电池控制单元以及用于与汽车通信连接以读取汽车氢燃料电池控制单元输出的CAN输出信号；
所述FPGA芯片(2)与故障注入卡板(8)通信连接用于仿真燃料电池故障并将故障模型信号传输给氢燃料电池控制单元。


2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池控制单元的在环仿真测试装置，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓锋，刘斌，邱小龙，曾密林，
申请(专利权)人：深圳市宾凯腾科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44