一種電動汽車動力電子多功能測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車技術領域，尤其是電動汽車的動力電池、電機驅動的性能檢測，具體而言涉及一種電動汽車動力電子多功能測試系統。
【背景技術】
[0002]新能源汽車研發過程中的一些關鍵技術，如參數匹配和控制策略的優化研究一直處于仿真階段，進一步的驗證需要一個真實的試驗環境；有些關鍵技術，目前只能是定性的、預見性的分析，或者初步遇到，最終將如何解決，尚需要一定的手段和技術平臺。尤其是電池組及其管理系統和電機控制系統作為新能源汽車關鍵技術之一，其性能試驗更需要在真實的平臺上完成。
[0003]現有的相關檢測研究或產品，如《電動汽車用動力電池組性能測試系統》，出自《電源技術》2004年11期；《電動汽車動力驅動系統模擬測試臺行架》，出自湖南晟通科技集團有限公司專利，第201120491770.2號中國專利“電動汽車動力驅動系統模擬測試臺行架”，它們僅僅分別對電池或動力驅動進行測試，其功能單一，集成度不高，尤其是不能真實反映電機或負載在新能源汽車上的特性，更不能測試動力電池組與電機之間的匹配性能。
[0004]目前，還有一些公開的技術方案，如同濟大學《一種新型動力電池模擬裝置》，專利號:CN201120217129.X ;如浙江榮鑫電源科技有限公司《一種單體蓄電池模擬裝置》，專利號:201220021014.8，這些方案僅構造一個模擬電池裝置，用于電池管理系統的測試，但普遍缺乏對熱管理的控制檢測；而電池組的測試用一個模擬放電裝置進行檢測，不能真實反映電池組帶電機負載下特性；而驅動電機的測試，往往用電網上的能量作為電機驅動力，它不能反映真實電池組不同工況下，驅動負載的特性。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中電動汽車動力電子測試所存在的問題或不足，本發明目的在于提供一種電動汽車動力電子多功能測試系統，采用分布式控制方式，提供電動汽車動力電子測試的研究平臺。
[0006]為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0007]—種電動汽車動力電子多功能測試系統，包括主控制機以及電機驅動子系統、電池管理子系統、動力電池組、模擬電池組、充電裝置、DC/DC/AC模塊、電機測量裝置、可調負載，所述電機驅動子系統、電池管理子系統、動力電池組、模擬電池組、充電裝置、DC/DC/AC模塊、電機測量裝置及可調負載均采用分布模塊方式設置，且每個分布模塊中均包括一微控制器，所述主控制機控制各分布模塊的微處理器以實現對整個測試系統的控制，各分布模塊的微處理器與主控制機通過CAN通訊網絡和CAN-USB轉換器進行數據通訊以將相關數據上傳至主控制機，其中:
[0008]所述電池管理子系統與動力電池組、模擬電池組、充電裝置構成充電閉環控制子系統，其中:充電裝置連接至所述動力電池組以對其充電并通過所述電池管理子系統監測充電參數；所述電池管理子系統可選擇地連接至動力電池組和模擬電池組中的一個并提供電池參數監測、充放電管理與保護；所述動力電池組為一可調電池組，其組合電壓輸出值為24V?420V ;所述模擬電池組為一可調標準源；所述動力電池組和模擬電池組中一個可選擇地連接至所述DC/DC/AC模塊，用于向所述電機驅動子系統提供電壓；
[0009]所述DC/DC/AC模塊包括DC/DC模塊及DC/AC模塊，分別用于提供直流電壓輸出和交流電壓輸出；
[0010]所述電機驅動子系統與可調負載、電機測量裝置構成一電機閉環控制子系統，其中:所述電機驅動子系統包括一由所述動力電池組或模擬電池組供電驅動的電機；所述可調負載作為所述電機的負載，在所述主控制機的控制下模擬電動汽車的不同工況；所述電機測量裝置包括用于檢測電機運行參數的傳感器組，分別檢測電機的下述運行參數:電壓、電流、軸溫度、電機轉速與位置、輸出扭矩、電機功率，檢測的數據上傳至所述主控制機；
[0011]所述主控制機作為控制中心，通過所述CAN通訊網絡實時接收并記錄所述充電裝置、動力電池組/模擬電池組、電池管理子系統以及電機驅動子系統的狀態和動力特性數據，并進行實時顯示和統計分析。
[0012]進一步的實施例中，所述CAN通訊網絡采用CAN2.0總線，其中的CANH和CANL之間連接兩個120Ω的電阻用于總線阻抗匹配。
[0013]進一步的實施例中，所述各分布模塊中的微處理器采用51系列單片機AT89C52作為主控芯片(MCU)實現控制，其CAN通信采用主控芯片AT89C52+CAN控制器+CAN收發器的方式實現，其中CAN控制器采用獨立的CAN控制器SJA1000，CAN收發器采用PCA82C250。
[0014]進一步的實施例中，所述各分布模塊中的微處理器采用DSP芯片TMS320LF2812實現控制，其CAN通信采用DSP芯片TMS320LF2812+CAN收發器的方式實現，其中CAN收發器采用高速CAN收發器TJA1050，所述DSP芯片TMS320LF2812內嵌eCAN模塊。
[0015]進一步的實施例，所述電池管理子系統包括第一微處理器、第一數據采集模塊、第一 CAN收發器、第一實時時鐘模塊(RTC)、繼電器與報警模塊、均衡充電器以及多個單體電池溫度采集卡，其中:
[0016]所述第一數據采集模塊與第一微處理器的A/D輸入口端連接，該第一數據采集模塊包括電流傳感器、電壓傳感器以及溫度傳感器分別用于監測動力電池組的充放電電流、電池總電壓、電池最高和最低溫度；
[0017]所述第一實時時鐘模塊(RTC)與第一微處理器的一 I/O端口連接用于提供時鐘信號;
[0018]所述繼電器與報警模塊與第一微處理器的另一 I/O端口連接用于提供充放電保護以及故障報警信號，故障報警包括電池電壓過高/過低報警、充放電電流過高報警、溫度過高/過低報警、不平衡壓差報警、不平衡溫差報警、絕緣電阻過低報警；
[0019]所述第一微處理器內嵌的eCAN模塊與第一 CAN收發器連接、并通過所述CAN通訊網絡接收多個單體電池溫度采集卡采集來的溫度數據以及與主控制機之間的通信；
[0020]所述第一微處理器的PffM控制端口與均衡充電器連接用于提供均衡充電控制；
[0021]所述第一微處理器的PCI端口與一上位機連接，用于電池管理子系統的功能調試。
[0022]進一步的實施例中，所述第一微處理器基于第一數據采集模塊采集的數據估算動力電池組的SOC (Source Of Charge)，所述繼電器與報警模塊基于動力電池組的SOC執行充放電保護和故障報警，從而防止過充電或過放電等情況對電池組造成損壞，延長電池組的使用壽命。在另一些實施例中，所述第一微處理器還通過一 I/O端口連接一聲光指示裝置，以聲音/光信號表征充/放電或故障。
[0023]進一步的實施例中，所述電機驅動子系統包括第二微處理器、第二 CAN收發器、第二實時時鐘模塊(RTC)、隔離驅動器以及信號調理模塊，其中:
[0024]所述信號調理模塊包括第一、第二信號調理電路，其中第一信號調理電路用于對電機測量裝置測得的電壓、電流、軸溫度、輸出扭矩、電機功率信號進行信號調理后，輸入所述第二微處理器的A/D端口，第二信號調理電路用于對電機測量裝置測得的電機測量裝置測得的電機轉速與位置信號進行調理后，輸入所述第二微處理器的CAP端口，該CAP端口作為微控制器的捕獲與比較端口，用于接收電機的轉速及位置信號；
[0025]所述第二實時時鐘模塊(RTC)與第二微處理器的一 I/O端口連接用于提供時鐘信號;
[0026]所述第二微處理器的PffM控制端口連接所述隔離驅動器以提供所述電機的驅動控制；
[0027]所述第二微處理器內嵌的eCAN模塊與所述第二 CAN收發器連接、并且通過所述CAN通訊網絡與所述主控制機數據交互；
[0028]所述第二微處理器的PCI端口與一上位機連接，用于電機驅動子系統的功能調試。
[0029]進一步的實施例中，所述隔離驅動器為光電隔離器和光耦中的一種。
[0030]進一步的實施例中，所述模擬電池包括一第三微處理器、一溫度箱、一 420V高壓箱、一組可調恒壓源、一組可調恒流及一模擬電芯源，所述第三微處理器采用STM32F103ZET6芯片；所述溫度箱、420V高壓箱、可調恒壓源、可調恒流源和模擬電芯分別與所述第三微處理器連接，所述第三微處理器經所述CAN通訊網絡與所述主控制機數據通訊，由主控制機控制調節模擬電池組