OBC(On-Board Charger车载充电机)、DC-DC Converter(直流-直流转换器)是电动汽车的核心部件,其功能质量对于整车的性能和安全性至关重要。在OBC、DC-DC Converter单件开发及整车开发测试过程中,都需要对其进行功能和性能方面进行全面的测试。目前,很多客户将OBC充电、OBC放电、DC-DC Converter(以下简称DCDC)功能集成到一起,暂且将集成后的控制器称为OBC。
OBC通常会通过CAN报文上报输入电压及电流,输出电压及电流,当前工作状态等信息,并接受其他控制器发送的工作状态要求、输出电压、电流值要求等。
基于OBC的这些特点,在测试过程中会出现多种测试场景,对应的会使用到多种不同的软硬件测试工具。
OBC典型测试场景
OBC单独充电功能测试
DCDC单独功能测试
OBC充电、DCDC综合功能测试
OBC单独放电功能测试
OBC环境测试
OBC CAN网络功能测试
OBC诊断功能测试
典型的OBC充电测试用例
1)输出电压误差测试,测试目的:OBC在恒压输出状态下运行时,其输出2)电压与设定电压的误差应为±1%
3)充电效率测试,测试目的:OBC在额定输入电压、额定负载的状态,效率应不低于90%
4)DCDC额定功率测试,测试目的:在规定的环境条件、额定电压和连续工作情况下,DCDC达到稳定温升后可输出的最大功率应大于或等于额定功率
5)OBC交流输出电压精度测试,测试目的:OBC在稳定交流输出状态下运行时,其输出电压与设定电压的误差
在具体测试过程中,比如OBC充电测试,有的测试用例是观察OBC是否可以识别到CC、CP信号,这个用例是一个信号级的测试,有的测试用例是观察OBC通过CAN报文上报的充电输出电压值的,这个用例是一个功率级的测试,而且根据客户需求,可能还需要相应的高压采集设备。
基于以上分析,为满足客户的OBC自动化测试需求,需要有一个易于扩展的、便于集成的、既可以支持信号级测试、又可以支持功率级测试,还可以支持网络测试、诊断测试等的测试系统。
针对上面的分析,我们结合CANoe强大的仿真、分析、测试功能,以及支持多种通讯协议易于集成、扩展的特点,提出了以Vector VT HiL为核心,以CANoe为测试执行软件的测试方案。
OBC测试系统——AC充电接口仿真测试
以观察OBC是否可以识别到CC、CP信号,且正确通过CAN上报测试为例,我们采用Vector VT系统可以方便的进行测试。VT系统采用模块化的设计,板卡覆盖模拟量输入、输出,数字量输入、输出,继电器模块、电阻仿真及负载仿真等。其板卡资源可以完全覆盖到OBC充电接口模拟的需求。OBC的通信仿真可以采用Vector VN16系列CAN/LIN总线接口卡或者VT6104/VT6204通信板卡。
图一 VT板卡充电接口模拟示例
VT机箱最多可支持12块板卡,针对OBC的测试,通常4块板卡就可以完全满足测试要求,剩余卡槽可用于后续扩展。板卡配置无缝集成在CANoe中,且支持CAPL脚本控制,可实现OBC所需信号的仿真、采集和故障注入功能,实现自动化测试。
图二 OBC充电接口及交互信号仿真控制界面
在此基础上,当客户测试范围变更时,基于CANoe对多种协议的支持、易于集成的特点,我们可以集成相应的设备。
OBC测试系统——高压采集、功率分析
以观察OBC通过CAN报文上报的充电输出电压值测试为例,此时,OBC需要进入充电状态。为此测试系统中需要集成ACE、DCE、以及高压采集模块。
图三 功率级OBC测试系统框图
针对客户产品功率的不同,我们可以集成多种不同功率的ACE、DCE,满足客户OBC功率级自动化测试的需求。对于高压采集,我们采用CSM高压数采模块,可以实时采集OBC输入、输出的电压、电流值。如果客户对OBC工作温度采集有需求,CSM温度采集模块也可以集成到测试系统中,满足多种自动化测试需求。
图四 CSM高压数采模块
基于CSM高压数采模块采集的OBC实时输入、输出电压、电流值,上位机软件可以实时计算出OBC的充电效率、输出功率等参数,进一步扩展OBC的测试范围。
图五 参数计算配置界面
OBC测试系统——可扩展性 环境类设备
当客户的测试场景更加全面,需要长时间工作,或者涉及到环境测试项目,得益于VT系统的可扩展性、CANoe对多种协议的支持,我们可以增加相应的通信模块VT2710扩展OBC测试系统,实现自动化的控制OBC的工作环境,进一步满足OBC集成测试需求。
图六 环境设备
图七 水循环冷却设备GUI界面
OBC测试系统——可扩展性 网络测试、诊断测试
OBC工作在高压环境中,在此环境下,OBC CAN网络功能、诊断功能是否会受到干扰影响正常通信需要提前进行测试。
在网络测试方面,基于Vector丰富的测试工具链,以CANoe为上位机的OBC测试系统可以轻松集成网络测试设备如PicoScope、VH6501等,对高压环境下的CAN通信物理层、数据链路层、网络管理进行自动化测试。
图八 PicoScope采集的CAN波形
图九 VH6501 CAN总线干扰测试GUI
在诊断测试方面,高压工作环境中OBC是否能够准确、迅速的上报OBC相关的高压故障尤为重要。以CANoe为上位机的OBC测试系统支持OBC高压故障注入,支持诊断测试、结合vTESTstudio对诊断功能测试用例的编辑,可以自动化的测试OBC的诊断功能。
总结
北汇信息紧跟新能源发展方向,结合多年测试经验,从客户的角度出发在实践中不断优化测试方案,提供了VCU、BMS、Inverter、充电测试等解决方案。作为Vector中国的合作伙伴,得益于Vector中国的大力支持,将Vector能“充电”的特性,从充电互操作性测试延伸到OBC的部件的信号级和功率级测试,能更好地发挥客户已有CANoe和VT以及CSM系统的价值,事半功倍。
基于Vector VT系统、以CANoe为上位机的OBC测试系统,由于CANoe丰富的软硬件接口,方便集成第三方硬件,能够满足OBC充电、放电、DCDC测试需求,兼顾信号级测试、功率级测试。vTESTstudio测试用例编辑操作简单,易上手,可以大大节省客户的测试时间,达到事半功倍的效果。高精度的CSM高压测量模块,采用微秒级的采样周期配合vMeasure exp内置的eMobility Analyzer函数运算,让实时的功率、效率计算变得更简单。