一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台制造技术

本实用新型专利技术提供了一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，包括硬件在环仿真系统、上位机系统、以及燃料电池控制器；燃料电池控制器与硬件在环仿真系统双向连接，硬件在环仿真系统的输出端与燃料电池控制器连接；硬件在环仿真系统包括燃料电池系统模块、仿真实时机、以及信号转换模块，燃料电池系统模块与仿真实时机的输出端，信号转换模块与仿真实时机双向连接，信号转换模块与燃料电池控制器双向连接。本实用新型专利技术的测试平台构成了与实车相同的工作条件，最大程度保证了测试的真实性，且不受实际系统工况条件、安全要求及测试成本的限制，进而可以对燃料电池控制器FCU的软、硬件及控制策略进行全方位的测试。硬件及控制策略进行全方位的测试。硬件及控制策略进行全方位的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台


[0001]本技术属于新能源
，尤其是涉及一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台。

技术介绍

[0002]氢能因其能量密度高、清洁无污染的优点被认为是替代传统能源的理想能源之一。其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)不仅具有氢能的所有优点，而且还具有冷启动快、功率密度高、工作温度低、工作噪声低等优点，因而成为国内外的研究热点。质子交换膜燃料电池以氢气为燃料，以质子交换膜作为电解质，通过电化学反应直接把化学能转化为电能。而目前制约燃料电池产品化的主要难题体现在耐久性、功率密度、环境适应性及经济成本等方面。其中燃料电池控制器(Fuel cell Control Unit，FCU)作为燃料电池系统的主控单元，是控制燃料电池系统安全、可靠、高效运行的重要技术。 FCU的主要功能包括：空气系统管理、氢气系统管理、水热管理、电动附件管理及故障诊断等。
[0003]其中硬件在环测试(Hardware
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loop)是控制器V型开发流程中的关键一环，通过实时运行的虚拟的燃料电池模块替代真实的测试台架或实车对象，再通过I/O接口与燃料电池控制器(FCU)形成闭环，在降低了测试成本的同时且具有良好的扩展性，从而可以有效验证控制器功能，提高了测试的安全性，缩短开发周期。
[0004]可见，硬件在环测试对于燃料电池控制器(FCU)的开发及燃料电池系统耐久性和功率密度等各方面性能的提升至关重要。目前，国内市场上缺少完善的燃料电池HIL测试系统，现有产品多侧重于部分功能的实现，模块精度也较低，适用于功能验证而不适用于性能测试，且尚未形成完整的商业化的测试流程。如公开号：CN204667175U，该专利将燃料电池控制器硬件在环实时测试平台分为测试用例装置、仿真主机和实时处理器三部分，实现了对燃料电池系统的实时测试，降低了测试成本，且具有良好的通用性，但其仅限于功能的实现，测试的精度无法保证的同时也缺乏完整的自动化测试系统。
[0005]针对以上不足，本专利技术的目的是在于提供一种高精度、全功能的燃料电池控制器硬件在环仿真测试平台，包含硬件在环仿真子系统、上位机系统及燃料电池控制器FCU。硬件在环仿真子系统包括燃料电池系统模块、仿真实时机及数字信号板卡、模拟信号板卡、CAN总线板卡、PWM板卡和故障注入板卡。上位机系统包括自动化测试系统、测试管理系统及上位机PC硬件。硬件在环仿真系统模拟真实的高精度燃料电池系统，以模块替代真实的燃料电池系统，并通过上位机系统进行管理和监控。燃料电池控制器FCU通过各类型板卡与仿真系统连接，构成闭环，构成了与实车相同的工作条件，最大程度保证了测试的真实性，且不受实际系统工况条件、安全要求及测试成本的限制，进而可以对燃料电池控制器FCU的软、硬件及控制策略进行全方位的测试。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本技术旨在提出一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测
试平台，以解决国内市场上缺少完善的燃料电池HIL测试系统，现有产品多侧重于部分功能的实现，模块精度也较低，适用于功能验证而不适用于性能测试，且尚未形成完整的商业化的测试流程的问题。
[0007]为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，包括硬件在环仿真系统、上位机系统、以及燃料电池控制器；
[0009]所述燃料电池控制器与硬件在环仿真系统双向连接，所述硬件在环仿真系统的输出端与上位机系统连接；
[0010]所述硬件在环仿真系统包括燃料电池系统模块、仿真实时机、以及信号转换模块，所述燃料电池系统模块与仿真实时机的输出端，所述信号转换模块与仿真实时机双向连接，所述信号转换模块与燃料电池控制器双向连接。
[0011]进一步的，所述上位机系统包括自动化测试系统、测试管理系统、上位机硬件，所述自动化测试系统与测试管理系统双向连接，所述自动化测试系统、测试管理系统分别安装在上位机硬件上。
[0012]进一步的，所述自动化测试系统包括测试用例设计模块、测试序列编写模块、测试报告生成模块，所述测试用例设计模块读取端与测试序列编写模块输出端连接，所述测试序列编写模块的输入端与测试管理系统模块输出端连接，所述测试管理系统模块输入端与测试生成报告生成模块输入端连接。
[0013]进一步的，所述测试管理系统包括状态监控模块、资源映射模块、管理界面设计模块、故障注入管理模块，所述状态监控模块与资源映射模块连接，资源映射模块与管理界面设计模块连接，所述故障注入管理模块与管理界面设计模块连接。
[0014]进一步的，所述信号转换模块包括数字信号板卡、模拟信号板卡、CAN总线板卡、PWM板卡、故障注入板卡，所述数字信号板卡、模拟信号板卡、CAN 总线板卡、PWM板卡、故障注入板卡一端分别于仿真实时机双向连接，另一端与燃料电池控制器双向连接。
[0015]进一步的，所述燃料电池系统模块包括电堆、氢气系统、空气系统、热管理系统、负载系统和传感器，所述氢气系统与空气系统的接收端分别连接仿真实时机，所述氢气系统与空气系统的输出端分别连接电堆的接收端，所述电堆的输出端连接热管理系统的接收端，所述热管理系统的输入端连接传感器，所述负载系统的接收端与电堆的输出端连接，所述负载系统的输出端连接传感器。
[0016]进一步的，所述氢气系统包括比例阀、氢气循环泵、尾排阀和第一进气歧管，所述比例阀一端与进气歧管一端连接，所述进气歧管另一端与氢气循环泵一端连接，所述氢气循环泵另一端连接电堆接收端，尾排阀与电堆的输出端连接。
[0017]进一步的，所述空气系统包括空压机、第二进气歧管、中冷器、加湿器器和背压阀，所述空压机一端与中冷器一端连接，中冷器另一端与加湿器一端连接，加湿器的另一端与电堆的输入端连接，所述背压阀与电堆的输出端连接。
[0018]进一步的，所述热管理系统包括水泵模块、冷却风扇模块、PTC加热器和换热器，所述水泵模块一端与传感器连接，另一端与换热模块连接，冷却风扇模块一端与传感器连接，另一端与换热模块连接，所述PTC加热器一端与传感器连接，另一端与换热模块连接。
[0019]进一步的，所述负载系统包括变换器、电子负载，所述变换器的输入端与电堆输出
端连接，变换器输出端与电子负载输入端连接，电子负载的输出端与传感器连接。
[0020]相对于现有技术，本技术所述的一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台具有以下优势：
[0021](1)本技术所述的测试平台为燃料电池控制器提供一套高精度、全功能的硬件在环仿真测试平台，可以准确反应真实的燃料电池系统的工作特性，且可以对燃料电池控制器全功能的功能验证和测试，支持设计管理测试界面，设置系统的工况边界条件，对系统中各部件参数进行实时监控及记录，可以通过编写测试序列流程，自动调用所述测试管理系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，其特征在于：包括硬件在环仿真系统、上位机系统、以及燃料电池控制器；所述燃料电池控制器与硬件在环仿真系统双向连接，所述硬件在环仿真系统的输出端与上位机系统连接；所述硬件在环仿真系统包括燃料电池系统模块、仿真实时机、以及信号转换模块，所述燃料电池系统模块与仿真实时机的输出端，所述信号转换模块与仿真实时机双向连接，所述信号转换模块与燃料电池控制器双向连接。2.根据权利要求1所述的一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，其特征在于：所述上位机系统包括自动化测试系统、测试管理系统、上位机硬件，所述自动化测试系统与测试管理系统双向连接，所述自动化测试系统、测试管理系统分别安装在上位机硬件上。3.根据权利要求2所述的一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，其特征在于：所述自动化测试系统包括测试用例设计模块、测试序列编写模块、测试报告生成模块，所述测试用例设计模块读取端与测试序列编写模块输出端连接，所述测试序列编写模块的输入端与测试管理系统模块输出端连接，所述测试管理系统模块输入端与测试生成报告生成模块输入端连接。4.根据权利要求2所述的一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，其特征在于：所述测试管理系统包括状态监控模块、资源映射模块、管理界面设计模块、故障注入管理模块，所述状态监控模块与资源映射模块连接，资源映射模块与管理界面设计模块连接，所述故障注入管理模块与管理界面设计模块连接。5.根据权利要求1所述的一种高精度的燃料电池控制器全功能硬件在环测试平台，其特征在于：所述信号转换模块包括数字信号板卡、模拟信号板卡、CAN总线板卡、PWM板卡、故障注入板卡，所述数字信号板卡、模拟信号板卡、CAN总线板卡、PWM板卡、故障注入板卡一端分别于仿真实时机双向连接，另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：江维海，李丞，李晓伟，朱仲文，周炼，魏庆，孙铂奇，聂振华，
申请(专利权)人：中汽研扬州汽车工程研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：