會(huì)充電的CANoe又來(lái)了|OBC測(cè)試系統(tǒng)

OBC（On-Board Charger車載充電機(jī)）、DC-DC Converter（直流-直流轉(zhuǎn)換器）是電動(dòng)汽車的核心部件，其功能質(zhì)量對(duì)于整車的性能和安全性至關(guān)重要。在OBC、DC-DC Converter單件開發(fā)及整車開發(fā)測(cè)試過(guò)程中，都需要對(duì)其進(jìn)行功能和性能方面進(jìn)行全面的測(cè)試。目前，很多客戶將OBC充電、OBC放電、DC-DC Converter（以下簡(jiǎn)稱DCDC）功能集成到一起，暫且將集成后的控制器稱為OBC。

OBC通常會(huì)通過(guò)CAN報(bào)文上報(bào)輸入電壓及電流，輸出電壓及電流，當(dāng)前工作狀態(tài)等信息，并接受其他控制器發(fā)送的工作狀態(tài)要求、輸出電壓、電流值要求等。

基于OBC的這些特點(diǎn)，在測(cè)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多種測(cè)試場(chǎng)景，對(duì)應(yīng)的會(huì)使用到多種不同的軟硬件測(cè)試工具。

OBC典型測(cè)試場(chǎng)景

• OBC單獨(dú)充電功能測(cè)試
• DCDC單獨(dú)功能測(cè)試
• OBC充電、DCDC綜合功能測(cè)試
• OBC單獨(dú)放電功能測(cè)試
• OBC環(huán)境測(cè)試
• OBC CAN網(wǎng)絡(luò)功能測(cè)試
• OBC診斷功能測(cè)試

典型的OBC充電測(cè)試用例

1）輸出電壓誤差測(cè)試，測(cè)試目的：OBC在恒壓輸出狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其輸出2）電壓與設(shè)定電壓的誤差應(yīng)為±1%

3）充電效率測(cè)試，測(cè)試目的：OBC在額定輸入電壓、額定負(fù)載的狀態(tài)，效率應(yīng)不低于90%

4）DCDC額定功率測(cè)試，測(cè)試目的：在規(guī)定的環(huán)境條件、額定電壓和連續(xù)工作情況下，DCDC達(dá)到穩(wěn)定溫升后可輸出的最大功率應(yīng)大于或等于額定功率

5）OBC交流輸出電壓精度測(cè)試，測(cè)試目的：OBC在穩(wěn)定交流輸出狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其輸出電壓與設(shè)定電壓的誤差

在具體測(cè)試過(guò)程中，比如OBC充電測(cè)試，有的測(cè)試用例是觀察OBC是否可以識(shí)別到CC、CP信號(hào)，這個(gè)用例是一個(gè)信號(hào)級(jí)的測(cè)試，有的測(cè)試用例是觀察OBC通過(guò)CAN報(bào)文上報(bào)的充電輸出電壓值的，這個(gè)用例是一個(gè)功率級(jí)的測(cè)試，而且根據(jù)客戶需求，可能還需要相應(yīng)的高壓采集設(shè)備。

基于以上分析，為滿足客戶的OBC自動(dòng)化測(cè)試需求，需要有一個(gè)易于擴(kuò)展的、便于集成的、既可以支持信號(hào)級(jí)測(cè)試、又可以支持功率級(jí)測(cè)試，還可以支持網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、診斷測(cè)試等的測(cè)試系統(tǒng)。

針對(duì)上面的分析，我們結(jié)合CANoe強(qiáng)大的仿真、分析、測(cè)試功能，以及支持多種通訊協(xié)議易于集成、擴(kuò)展的特點(diǎn)，提出了以Vector VT HiL為核心，以CANoe為測(cè)試執(zhí)行軟件的測(cè)試方案。

OBC測(cè)試系統(tǒng)——AC充電接口仿真測(cè)試

以觀察OBC是否可以識(shí)別到CC、CP信號(hào)，且正確通過(guò)CAN上報(bào)測(cè)試為例，我們采用Vector VT系統(tǒng)可以方便的進(jìn)行測(cè)試。VT系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，板卡覆蓋模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出，繼電器模塊、電阻仿真及負(fù)載仿真等。其板卡資源可以完全覆蓋到OBC充電接口模擬的需求。OBC的通信仿真可以采用Vector VN16系列CAN/LIN總線接口卡或者VT6104/VT6204通信板卡。

圖一 VT板卡充電接口模擬示例

VT機(jī)箱最多可支持12塊板卡，針對(duì)OBC的測(cè)試，通常4塊板卡就可以完全滿足測(cè)試要求，剩余卡槽可用于后續(xù)擴(kuò)展。板卡配置無(wú)縫集成在CANoe中，且支持CAPL腳本控制，可實(shí)現(xiàn)OBC所需信號(hào)的仿真、采集和故障注入功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試。

圖二 OBC充電接口及交互信號(hào)仿真控制界面

在此基礎(chǔ)上，當(dāng)客戶測(cè)試范圍變更時(shí)，基于CANoe對(duì)多種協(xié)議的支持、易于集成的特點(diǎn)，我們可以集成相應(yīng)的設(shè)備。

OBC測(cè)試系統(tǒng)——高壓采集、功率分析

以觀察OBC通過(guò)CAN報(bào)文上報(bào)的充電輸出電壓值測(cè)試為例，此時(shí)，OBC需要進(jìn)入充電狀態(tài)。為此測(cè)試系統(tǒng)中需要集成ACE、DCE、以及高壓采集模塊。

圖三 功率級(jí)OBC測(cè)試系統(tǒng)框圖

針對(duì)客戶產(chǎn)品功率的不同，我們可以集成多種不同功率的ACE、DCE，滿足客戶OBC功率級(jí)自動(dòng)化測(cè)試的需求。對(duì)于高壓采集，我們采用CSM高壓數(shù)采模塊，可以實(shí)時(shí)采集OBC輸入、輸出的電壓、電流值。如果客戶對(duì)OBC工作溫度采集有需求，CSM溫度采集模塊也可以集成到測(cè)試系統(tǒng)中，滿足多種自動(dòng)化測(cè)試需求。

圖四 CSM高壓數(shù)采模塊

基于CSM高壓數(shù)采模塊采集的OBC實(shí)時(shí)輸入、輸出電壓、電流值，上位機(jī)軟件可以實(shí)時(shí)計(jì)算出OBC的充電效率、輸出功率等參數(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)展OBC的測(cè)試范圍。

圖五 參數(shù)計(jì)算配置界面

OBC測(cè)試系統(tǒng)——可擴(kuò)展性 環(huán)境類設(shè)備

當(dāng)客戶的測(cè)試場(chǎng)景更加全面，需要長(zhǎng)時(shí)間工作，或者涉及到環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目，得益于VT系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、CANoe對(duì)多種協(xié)議的支持，我們可以增加相應(yīng)的通信模塊VT2710擴(kuò)展OBC測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制OBC的工作環(huán)境，進(jìn)一步滿足OBC集成測(cè)試需求。

圖六 環(huán)境設(shè)備

圖七 水循環(huán)冷卻設(shè)備GUI界面

OBC測(cè)試系統(tǒng)——可擴(kuò)展性 網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、診斷測(cè)試

OBC工作在高壓環(huán)境中，在此環(huán)境下，OBC CAN網(wǎng)絡(luò)功能、診斷功能是否會(huì)受到干擾影響正常通信需要提前進(jìn)行測(cè)試。

在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試方面，基于Vector豐富的測(cè)試工具鏈，以CANoe為上位機(jī)的OBC測(cè)試系統(tǒng)可以輕松集成網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)備如PicoScope、VH6501等，對(duì)高壓環(huán)境下的CAN通信物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。

圖八 PicoScope采集的CAN波形

圖九 VH6501 CAN總線干擾測(cè)試GUI

在診斷測(cè)試方面，高壓工作環(huán)境中OBC是否能夠準(zhǔn)確、迅速的上報(bào)OBC相關(guān)的高壓故障尤為重要。以CANoe為上位機(jī)的OBC測(cè)試系統(tǒng)支持OBC高壓故障注入，支持診斷測(cè)試、結(jié)合vTESTstudio對(duì)診斷功能測(cè)試用例的編輯，可以自動(dòng)化的測(cè)試OBC的診斷功能。

總結(jié)

北匯信息緊跟新能源發(fā)展方向，結(jié)合多年測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，從客戶的角度出發(fā)在實(shí)踐中不斷優(yōu)化測(cè)試方案，提供了VCU、BMS、Inverter、充電測(cè)試等解決方案。作為Vector中國(guó)的合作伙伴，得益于Vector中國(guó)的大力支持，將Vector能“充電”的特性，從充電互操作性測(cè)試延伸到OBC的部件的信號(hào)級(jí)和功率級(jí)測(cè)試，能更好地發(fā)揮客戶已有CANoe和VT以及CSM系統(tǒng)的價(jià)值，事半功倍。

基于Vector VT系統(tǒng)、以CANoe為上位機(jī)的OBC測(cè)試系統(tǒng)，由于CANoe豐富的軟硬件接口，方便集成第三方硬件，能夠滿足OBC充電、放電、DCDC測(cè)試需求，兼顧信號(hào)級(jí)測(cè)試、功率級(jí)測(cè)試。vTESTstudio測(cè)試用例編輯操作簡(jiǎn)單，易上手，可以大大節(jié)省客戶的測(cè)試時(shí)間，達(dá)到事半功倍的效果。高精度的CSM高壓測(cè)量模塊，采用微秒級(jí)的采樣周期配合vMeasure exp內(nèi)置的eMobility Analyzer函數(shù)運(yùn)算，讓實(shí)時(shí)的功率、效率計(jì)算變得更簡(jiǎn)單。

注：圖中部分圖片來(lái)源于Vector。