氢燃料电池虚拟测试系统

技术领域

本发明涉及汽车测试领域，尤其是涉及一种氢燃料电池虚拟测试系统。

背景技术

近年来随着氢燃料电池汽车技术的不断突破，国家大力推动氢燃料电池汽车的发展。氢燃料电池系统、电池系统、电驱动系统、整车控制器等系统集成联调台架测试需求不断提升。其中，氢燃料电池台架系统用于氢燃料电池系统测试，动力总成台架系统用于电驱动总成、电池系统、整车控制器系统及零部件测试。但由于氢燃料电池台架属于涉氢环境，氢燃料电池台架系统一般远离其他建筑物，氢燃料电池台架系统和动力总成台架系统之间距离较远，将氢燃料电池接入动力总成台架系统，电压衰减较大，无法准确进行联调测试。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种氢燃料电池虚拟测试系统，该氢燃料电池虚拟测试系统，解决了氢燃料电池台架系统与动力总成台架系统距离较远无法联调测试的问题，且可对所有硬件及控制软件进行验证，具有测试灵活性好、安全系数高以及测试联调效率高等优点。

为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种氢燃料电池虚拟测试系统，所述氢燃料电池虚拟测试系统包括：氢燃料电池台架系统，所述氢燃料电池台架系统包括燃料电池系统，所述燃料电池系统连接有燃料电池采集线束，所述燃料电池采集线束采集所述燃料电池系统的输出电流信号；动力总成台架系统，所述动力总成台架系统包括锂电池模拟器和燃料电池模拟电源，所述锂电池模拟器连接有模拟器采集线束，所述模拟器采集线束采集所述锂电池模拟器的输出电压信号；其中，所述氢燃料电池台架系统和所述动力总成台架系统通过光纤通讯连接，所述氢燃料电池台架系统接收所述模拟器采集线束采集的所述输出电压信号以实时调节所述燃料电池系统的输出电压，所述动力总成台架系统接收所述燃料电池采集线束采集的所述输出电流信号以实时调节所述燃料电池模拟电源的输出电流。

根据本发明实施例的氢燃料电池虚拟测试系统，解决了氢燃料电池台架系统与动力总成台架系统距离较远无法联调测试的问题，且可对所有硬件及控制软件进行验证，台架安全系数高和工作效率高，具有测试灵活性好、安全系数高以及测试联调效率高等优点。

在一些实施例中，所述动力总成台架系统，包括：动力总成控制系统和第一光纤转换器，所述动力总成控制系统与所述第一光纤转换器通讯连接，所述动力总成控制系统与所述锂电池模拟器通讯连接，所述动力总成控制系统与所述燃料电池模拟电源通讯连接以控制所述燃料电池模拟电源的输出电流；所述氢燃料电池台架系统，包括：燃料电池控制系统和第二光纤转换器，所述第二光纤转换器与所述燃料电池控制系统通讯连接，所述动力总成控制系统与所述锂电池模拟器通讯连接以控制所述氢燃料电池系统的输出电压。

在一些实施例中，所述动力总成控制系统，还包括：整车控制器，所述整车控制器与所述动力总成控制系统和所述第一光纤转换器均通过CAN总线通讯连接。

在一些实施例中，所述燃料电池系统构造有燃料电池控制器，所述燃料电池控制器与所述第二光纤转换器通过CAN总线通讯连接，所述整车控制器和所述燃料电池控制器通过所述第一光纤转换器和所述第二光纤转换器光纤连接通讯。

在一些实施例中，所述动力总成台架系统，还包括：电驱动总成；功率分配单元，所述功率分配单元连接于所述燃料电池模拟电源用于分配所述燃料电池模拟电源和所述锂电池模拟器对所述电驱动总成的供电。

在一些实施例中，所述锂电池模拟器和所述功率分配单元之间通过线束电连接，所述模拟器采集线束设有电压传感器，所述模拟器采集线束通过所述电压传感器采集所述锂电池模拟器的输出电压。

在一些实施例中，所述功率分配单元连接和所述锂电池模拟器之间、所述功率分配单元连接和所述电驱动总成之间，以及所述功率分配单元连接和所述燃料电源模拟电源之间均为高压直流电。

在一些实施例中，所述燃料电池系统适于连接有电子负载，所述电子负载分别与所述燃料电池控制系统和所述燃料电池系统通过线束电连接，所述燃料电池采集线束设有电流传感器，所述燃料电池采集线束通过所述电流传感器采集所述燃料电池系统输出电流。

在一些实施例中，所述电驱动总成包括：电机控制器和电机总成，所述电机控制器与所述功率分配单元之间通过高压直流电连接，所述电机总成和所述电机控制器之间通过高压交流电连接。

在一些实施例中，所述电机总成适于连接有测功机，所述电机总成与所述测功机传动连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的氢燃料电池虚拟测试系统的框图；

附图标记：

氢燃料电池虚拟测试系统100；电子负载200；测功机300；氢燃料电池台架系统110；

动力总成台架系统120；燃料电池系统111；燃料电池控制系统112；

第二光纤转换器113；燃料电池控制器101；

锂电池模拟器121；燃料电池模拟电源122；动力总成控制系统123；

第一光纤转换器124；整车控制器103；电驱动总成125；功率分配单元126；

电机控制器106；电机总成107；电流传感器210；电压传感器310。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考附图描述根据本发明实施例提供的氢燃料电池虚拟测试系统。

如图1所示为本发明一个实施例提供的氢燃料电池虚拟测试系统100的结构框图，氢燃料电池虚拟测试系统100包括氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120。

氢燃料电池台架系统110包括燃料电池系统111，燃料电池系统111连接有燃料电池采集线束，燃料电池采集线束采集燃料电池系统111的输出电流信号。动力总成台架系统120包括锂电池模拟器121和燃料电池模拟电源122，锂电池模拟器121连接有模拟器采集线束，模拟器采集线束采集锂电池模拟器121的输出电压信号。其中，氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120通过光纤通讯连接，氢燃料电池台架系统110接收模拟器采集线束采集的输出电压信号以实时调节燃料电池系统111的输出电压，动力总成台架系统120接收燃料电池采集线束采集的输出电流信号以实时调节燃料电池模拟电源122的输出电流。

举例而言，氢燃料电池虚拟测试系统100包括氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120两个系统，氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120分别处于两地的实验室中，两地之间间隔大于30米，最多可达40km，氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120之间通过第一光纤转换器124和第二光纤转换器113进行数据传输。氢燃料电池台架系统110通过采集燃料电池系统111的输出电流并通过光纤传输的方式将电流信号实时传输给动力总成台架系统120，动力总成台架系统120实时输出直流电到功率分配单元126.动力总成台架系统120通过电压传感器310将采集锂电池模拟器121的输出电压，并将电压信号通过两个光纤转换器实时传输给氢燃料电池台架系统110，氢燃料电池台架系统110通过电子负载200实时调节燃料电池系统111输出的电压值。

根据本发明实施例的氢燃料电池虚拟测试系统100，通过构造氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120，且氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120之间采用光纤通讯连接，无需实际功率线，从而避免了长距离动力线连接的电压衰减和CAN通讯线的信号衰减，安全系数更高。而氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120之间通过光纤传输通讯，不受通讯距离的限制，最远距离可达40千米，且信号延时小于200us，满足联调测试需求。并且氢燃料电池台架系统110和动力总成台架系统120可以分别布置在两地，既可以联调运行又可以独立运行，通过燃料电池采集线束采集燃料电池系统111的输出电流信号，模拟器采集线束采集锂电池模拟器121的输出电压信号，利用锂电池模拟器121模拟车辆的锂电池，燃料电池模拟电源122模拟车辆的燃料电池，测试联调的灵活性好，工作效率高。

因此，根据本发明实施例的氢燃料电池虚拟测试系统100，解决了氢燃料电池台架系统与动力总成台架系统距离较远无法联调测试的问题，且可对所有硬件及控制软件进行验证，具有测试灵活性好、安全系数高以及测试联调效率高等优点。

在一些实施例中，如图1所示，动力总成台架系统120包括：动力总成控制系统123和第一光纤转换器124，动力总成控制系统123与第一光纤转换器124通讯连接，动力总成控制系统123与锂电池模拟器121通讯连接，动力总成控制系统123与燃料电池模拟电源122通讯连接以控制燃料电池模拟电源122的输出电流，从而模拟燃料电池的输出电流。氢燃料电池台架系统110包括燃料电池控制系统112和第二光纤转换器113，第二光纤转换器113与燃料电池控制系统112通讯连接，动力总成控制系统123与锂电池模拟器121通讯连接以控制氢燃料电池系统111的输出电压，从而模拟氢燃料电池的输出电压。

动力总成控制系统123通过与第一光纤转化器124通讯连接，可以实现电信号和光信号的互相转换，再通过第一光纤转换器124和第二光纤转换器113之间的光纤传输系统的数据交换和指令传输，从而控制锂电池模拟器121的输出电流，模拟出锂电池的工作状态和性能；燃料电池控制系统112与第二光纤转换器113通讯连接同样可以实现电信号和光信号的互相转换，再通过第一光纤转换器124和第二光纤转换器113之间的光纤传输系统的数据交换和指令传输，从而控制氢燃料电池系统111的输出电压，模拟出燃料电池的输出电源。当动力总成台架系统120通过第一光纤转换器124将氢燃料电池台架系统110的输出电流分配给各系统，燃料电池控制系统112通过第二光纤控制器113将动力总成台架系统120输出电压进行调节控制。

在一些实施例中，如图1所示，动力总成控制系统123还包括整车控制器103，整车控制器103与动力总成控制系统120和第一光纤转换器124均通过CAN总线通讯连接。整车控制器103可以采集动力总成台架系统120中的电压和电流信号，通过对这些数据的分析和处理进而对其他部分进行控制。第一光纤转换器124充当信号转换和传输的媒介，将整车控制器103的指令和数据转换为光信号通过CAN总线传输给动力总成控制系统120，同时将动力总成控制系统120反馈的信息转换为电信号并通过CAN总线传输给整车控制器130。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池系统111构造有燃料电池控制器101，燃料电池控制器101与第二光纤转换器113通过CAN总线通讯连接，整车控制器103和燃料电池控制器101通过第一光纤转换器124和第二光纤转换器113光纤连接通讯。燃料电池控制器101可以对燃料电池系统111的管理控制，涉及各环节的管理、协调、监控和通信，确保整个系统的可靠和高效地运行。通过CAN总线的连接，燃料电池控制器101可以通过第二光纤转换器124接收到整车控制器103发送的状态信息和实时数据，整车控制器103同样也会接收到来自燃料电池控制器101的信息。通过第一光纤转换器124和第二光纤转换器113连接通讯代替传统的台架CAN通讯，通讯效率高，不受通讯波特率的限制且使通讯距离进一步延长。

在一些实施例中，如图1所示，动力总成台架系统120还包括电驱动总成125和功率分配单元126，功率分配单元126连接于燃料电池模拟电源122用于分配燃料电池模拟电源122和锂电池模拟器121对电驱动总成125的供电。根据实际需求，功率分配单元126可以控制和调节电能的分配比例，将燃料模拟电源122和锂电池模拟器121输出的高压直流电分配到电驱动总成125中进行合理的供电。利用燃料模拟电源122和锂电池模拟器121可以模拟真实的动力总成台架系统120的工作环境，可以模拟出在车辆不同的工况下对电驱动总成125的供电特性。

在一些实施例中，如图1所示，锂电池模拟器121和功率分配单元126之间通过线束电连接，模拟器采集线束设有电压传感器310，模拟器采集线束通过电压传感器310采集锂电池模拟器121的输出电压。电压传感器310通过连接的模拟器采集线束，可以检测到电池模拟器的电压，将锂电池模拟器121的输出电压传输到功率分配单元126，以便进行电能的分配和控制，而通过在模拟器采集线束之间设置电压传感器310，可以实时测量锂电池模拟器121的输出电压变化，对输出电压进行检测和反馈，确保功率分配的准确性和实时性。当功率分配单元126接收到锂电池模拟器121输出电压，就会将电能分配给电驱动总成125或其他需要供电的地方。

在一些实施例中，如图1所示，功率分配单元126连接和锂电池模拟器121之间、功率分配单元126连接和电驱动总成125之间，以及功率分配单元126连接和燃料电源模拟电源122之间均为高压直流电。功率分配单元126与连接的各部分之间均为高压直流电，保证了在各部分之间的统一的电气特性，提高了系统的一致性和兼容性。而采用高压直流电的供电方式，可以提供更加稳定的电力传输和供应，稳定的电力输出可以确保氢燃料电池虚拟测试系统100的正常运行。且高压直流电作为电力供给方式，在传输和使用过程中具有较高的安全性，通过高压直流电，可以有效地减少电力传输过程中可能引发的安全风险。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池系统111适于连接有电子负载200，电子负载200分别与燃料电池控制系统112和燃料电池系统111通过线束电连接，燃料电池采集线束设有电流传感器210，燃料电池采集线束通过电流传感器210采集燃料电池系统111输出电流。电子负载200可通过控制电阻负载200的大小来实现对负载电流的控制，电子负载200可以通过线束电连接实现燃料电池系统111产生的电能传递给电子负载200，燃料电池控制系统112通过线束电实现与电子负载200通信，对电子负载200的工作状态进行控制和检测，再通过线束电实现信号的传输。而燃料电池采集线束设置有电流传感器210，电子负载200可以通过电流传感器210采集燃料电池系统111输出的电流，可以实时监测系统的电流变化，对燃料电池系统111的性能进行评估和测试，确保电流输出的准确性和实时性较高。

在一些实施例中，如图1所示，电驱动总成125包括电机控制器106和电机总成107，电机控制器106与功率分配单元126之间通过高压直流电连接，电机总成107和电机控制器106之间通过高压交流电连接。电机控制器106的负责控制电机总成107的运行状态和性能，确保电机总成107的正常运行，满足系统对动力输出的需求，电机总成107的主要功能是将电能转化为机械能提供动力。高压直流电在氢燃料电池虚拟测试系统100中可以提供稳定的电力输出，能够满足电机控制器106对电能的供应需求，而电机总成107与电机控制器106之间通过高压交流电连接，可以将电机控制器106提供的电能传送到电机总成107，实现较高的电能传输效率。

在一些实施例中，如图1所示，电机总成107适于连接有测功机300，例如测试机可以为模拟车辆，电机总成107与测功机300传动连接。将电机总成107与测功机300通过传动轴连接，测功机300可以对电机总成107的性能进行准确地车辆和评估，测功机300可以模拟实际工况下的负载和运行条件，通过测功机300模拟车辆在不同工况下的形式状况，使电机控制器106控制电机总成107输出对应的功率参数，从而调整电机总成107的功率输出。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。