[實用新型]一種高精度的燃料電池控制器全功能硬件在環測試平臺

有效

• 申請號: 202022926950.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN214225760U
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 江維海;李丞;李曉偉;朱仲文;周煉;魏慶;孫鉑奇;聶振華
• 申請（專利權）人: 中汽研揚州汽車工程研究院有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 李彥彥

本實用新型提供了一種高精度的燃料電池控制器全功能硬件在環測試平臺，包括硬件在環仿真系統、上位機系統、以及燃料電池控制器；燃料電池控制器與硬件在環仿真系統雙向連接，硬件在環仿真系統的輸出端與燃料電池控制器連接；硬件在環仿真系統包括燃料電池系統模塊、仿真實時機、以及信號轉換模塊，燃料電池系統模塊與仿真實時機的輸出端，信號轉換模塊與仿真實時機雙向連接，信號轉換模塊與燃料電池控制器雙向連接。本實用新型的測試平臺構成了與實車相同的工作條件，最大程度保證了測試的真實性，且不受實際系統工況條件、安全要求及測試成本的限制，進而可以對燃料電池控制器FCU的軟、硬件及控制策略進行全方位的測試。

技術領域

本實用新型屬于新能源技術領域，尤其是涉及一種高精度的燃料電池控制器全功能硬件在環測試平臺。

背景技術

氫能因其能量密度高、清潔無污染的優點被認為是替代傳統能源的理想能源之一。其中質子交換膜燃料電池(PEMFC)不僅具有氫能的所有優點，而且還具有冷啟動快、功率密度高、工作溫度低、工作噪聲低等優點，因而成為國內外的研究熱點。質子交換膜燃料電池以氫氣為燃料，以質子交換膜作為電解質，通過電化學反應直接把化學能轉化為電能。而目前制約燃料電池產品化的主要難題體現在耐久性、功率密度、環境適應性及經濟成本等方面。其中燃料電池控制器(Fuel cell Control Unit，FCU)作為燃料電池系統的主控單元，是控制燃料電池系統安全、可靠、高效運行的重要技術。 FCU的主要功能包括：空氣系統管理、氫氣系統管理、水熱管理、電動附件管理及故障診斷等。

其中硬件在環測試(Hardware-in-the-loop)是控制器V型開發流程中的關鍵一環，通過實時運行的虛擬的燃料電池模塊替代真實的測試臺架或實車對象，再通過I/O接口與燃料電池控制器(FCU)形成閉環，在降低了測試成本的同時且具有良好的擴展性，從而可以有效驗證控制器功能，提高了測試的安全性，縮短開發周期。

可見，硬件在環測試對于燃料電池控制器(FCU)的開發及燃料電池系統耐久性和功率密度等各方面性能的提升至關重要。目前，國內市場上缺少完善的燃料電池HIL測試系統，現有產品多側重于部分功能的實現，模塊精度也較低，適用于功能驗證而不適用于性能測試，且尚未形成完整的商業化的測試流程。如公開號：CN204667175U，該專利將燃料電池控制器硬件在環實時測試平臺分為測試用例裝置、仿真主機和實時處理器三部分，實現了對燃料電池系統的實時測試，降低了測試成本，且具有良好的通用性，但其僅限于功能的實現，測試的精度無法保證的同時也缺乏完整的自動化測試系統。

針對以上不足，本發明的目的是在于提供一種高精度、全功能的燃料電池控制器硬件在環仿真測試平臺，包含硬件在環仿真子系統、上位機系統及燃料電池控制器FCU。硬件在環仿真子系統包括燃料電池系統模塊、仿真實時機及數字信號板卡、模擬信號板卡、CAN總線板卡、PWM板卡和故障注入板卡。上位機系統包括自動化測試系統、測試管理系統及上位機PC硬件。硬件在環仿真系統模擬真實的高精度燃料電池系統，以模塊替代真實的燃料電池系統，并通過上位機系統進行管理和監控。燃料電池控制器FCU通過各類型板卡與仿真系統連接，構成閉環，構成了與實車相同的工作條件，最大程度保證了測試的真實性，且不受實際系統工況條件、安全要求及測試成本的限制，進而可以對燃料電池控制器FCU的軟、硬件及控制策略進行全方位的測試。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種高精度的燃料電池控制器全功能硬件在環測試平臺，以解決國內市場上缺少完善的燃料電池HIL測試系統，現有產品多側重于部分功能的實現，模塊精度也較低，適用于功能驗證而不適用于性能測試，且尚未形成完整的商業化的測試流程的問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種高精度的燃料電池控制器全功能硬件在環測試平臺，包括硬件在環仿真系統、上位機系統、以及燃料電池控制器；

所述燃料電池控制器與硬件在環仿真系統雙向連接，所述硬件在環仿真系統的輸出端與上位機系統連接；