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新能源汽车发展道路技术难点及解决方案

供稿:中国工控网 2016/5/30 17:56:08

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  • 关键词: 新能源汽车 BMS MCU HCU
  • 摘要:新能源汽车推出新的整体解决方案,可让工程师在实验室环境下,完成对整车控制器(HCU)、电池管理单元(BMS)、电机控制器(MCU)、功能的验证。可以模拟实车测试中遇到的所有工况范围,在实车试验之前即可对ECU功能进行全面测试。

  新能源汽车发展道路技术难点及解决方案

  1.BMS解决方案

  电池管理系统多采用分布式结构,包括1个主控单元BMU和若干个单体检测单元BCU,如下图所示:

  相应的,电池管理系统的HIL测试也可以分为BMS级测试和BMU级测试。

  BMS级测试中,BMU和所有BCU都作为测试对象,HIL系统需要为BCU提供每一个单体的输出电压信号以及若干个温度信号。由于BMS级别测试更侧重BMS对电池包本身的管理功能,例如单体电压采样、温度采样、SOC估计、单体一致性检测等功能,因而主要用在部件级测试中。

  在BMU级测试中,BCU采用仿真的形式,HIL系统只需要通过CAN总线将BCU的相关报文发送给BMU即可,无需在硬件上模拟出单体电压和温度信号这种方式可以节省很大一部分的HIL系统硬件成本。BMU级测试多用于动力系统级或整车级的测试中。

  2.MCU解决方案

  新能源汽车动力系统中用到的电机一般为永磁同步电机,电机系统通常由电机本体、逆变器和电控单元MCU组成。

  针对电机控制系统的测试一般可分为信号级和功率级,其区别主要在于是否将真实逆变器接入测试系统。

  电机信号级测试原理

  电机功率级测试原理

  基于MCU测试的技术难点,恒润科技提供了基于高性能FPGA的电机实时仿真方案。NI的高性能FPGA板卡PXI7966R满足电机实时仿真的所有特性需求,包括:

  1)40MHz的PWM采集通道,用于逆变器IGBT控制信号采集;

  2)2MHz的高速DA输出通道,用于旋变信号和三相电流信号仿真;

  3)强大的计算能力,在进行高速IO信号处理的同时,满足电机模型的实时仿真需求,仿真步长可低于2us。

  基于FPGA的电机仿真解决方案

本方案中MCUHIL测试相关的配置(除通用的HIL系统软硬件配置外)包括:

 

  在满足MCU基本测试需求的同时,MCU测试解决方案还能够提供多种被控对象故障的仿真功能,包括:

  a.能模拟三相主动短路和主动开路工况下电机的稳态和瞬态电气特性

  b.能模拟转子永磁体退磁和失磁的特性。

  c.能模拟电机绕组同相匝间和相间短路及断路时的故障特性。

  d.能模拟电机散热不良对电机温升特性的影响。

  e.能模拟各个传感器的各类故障(短路、开路等失效模式)

  3.HCU解决方案

  在HCU的测试解决方案中,模拟器需要模拟HCU需要的传感器比如:油门踏板、制动踏板等,同时采集HCU的输出信号比如:冷却风扇、前置离合器等。HCU的复杂控制功能一般都是通过与BMS、MCU等相关控制器节点的协同工作来实现。

 

审核编辑(王雪)
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