新能源汽車電控系統功能測試平臺開發的研究

文/郭 璐

0 引言

在我國綠色環保社會構建的背景下，汽車行業也朝著新能源的趨勢發展，意在降低能源消耗、保護生態環境。新能源汽車和燃油系統不同，新能源汽車的電控系統發揮的作用更加重要，直接關系了汽車的安全性、穩定性和舒適性，所以如何提升電控系統工作的穩定性備受關注。在科學技術的迅速發展下，基于信息技術、自動化技術搭建的新能源電控系統功能測試平臺，能進一步提高故障的診斷效率與精確度，對提升新能源汽車的可靠性有著重要作用。基于此，本文對新能源汽車電控系統功能測試平臺的開發進行了研究，以供相關從業人員參考。

1 新能源汽車電控系統功能測試平臺開發的重要性

新能源汽車是基于傳統燃油汽車制造出來的，是時代發展的必然趨勢。傳統燃油汽車的電控系統主要功能為空調、方向轉向和剎車制動三方面，而新能源汽車中無論是純電動汽車還是混合動力汽車電控系統的功能都更為復雜，要求對電池、電機和電動系統進行控制，直接決定了新能源汽車的輸出功率，關乎汽車性能。同時，新能源汽車的電控系統負責的功能更為復雜，汽車的啟停、加減速、轉速切換等都需要電控系統來完成，并且電控系統的電量消耗也決定了新能源汽車的續航里程。

因此，對于新能源汽車的電控系統功能要求更為嚴格。電控系統直接關乎整車的性能、成本及制造水平。由于我國的新能源汽車起步較晚，所以在電機、電控領域的自動化程度較低，相較于電池開發水平更是遠遠落后，部分電控系統的核心元件缺乏自主生產能力，所以新能源汽車的重要元件仍需進口。隨著新能源汽車保有量的不斷提升，我國電控系統產業鏈愈發完善，這為電控系統功能的完善提供了有力支持，所以應加強電控系統功能測試平臺的開發，逐步提高國產電控系統的占比率。

此外，在新能源汽車的不斷發展過程中，電池、電機和電控系統的成本也在不斷提升。由于新能源汽車的逐漸普及，國家對新能源汽車的優惠政策也隨之消失，這提高了新能源汽車的成本。而電控系統作為新能源汽車的關鍵成本組成之一，如何降低電控系統的成本備受關注，這側面彰顯了電控系統功能測試平臺構建的必要性。

2 電控系統功能測試平臺的硬件構成

硬件構成是功能測試平臺構建的重要基礎。考慮到功能測試平臺的開發初衷，在進行硬件配置時，生產商應考慮后期的優化，在保證基礎配置充足的前提下，應做好配置預留，選擇對應的硬件，完成配置架構。其中，主要的結構單元由中央處理、電池管理、CAN通訊、安全預警、故障診斷等組成。傳統的功能測試平臺自動化程度偏低。電控系統功能測試平臺在構建時應進一步優化自動化程度，實現裝卸、測試、判斷、診斷與數據傳輸的全自動化，具備結合DUT類型自動化調整的能力，確保對不同的電控系統進行針對性測試，滿足當下電控系統功能優化的需求，降低因產品功能測試不同而造成的測試成本浪費。

3 電控系統功能測試平臺的工作原理

3.1 中央處理單元

中央處理單元需要對DUT的數據進行采集，同時也需要檢查DUT的電壓、電流、故障碼等相關情況，借助信息的分析來調整控制器的操作，如果DUT處在正常運轉狀態，測試完成后就可進行下一個功能測試，如果測試不合格就需要退回返修區域。由于中央控制單元的工作特性，平臺必須具備高頻次、高可靠性、高穩定性的特點，才能夠將信息的采集、處理、分析、儲存及傳輸功能集于一身，兼容各種配置，進而保障功能測試的成功。

3.2 電源管理單元

電源管理單元分為高壓和低壓兩方面的管理。功能測試平臺在運行時，會出現過壓、過流或短路的現象，這就需要電源管理單元中的高壓管理系統進行電源保護，切斷故障線路的電壓供應，而低壓單元的功能則是負責對低壓系統的供電。此外，電源管理單元需具備對功能測試平臺和DUT的外部觸發功能，從而進行功能檢測和電路運行狀態的檢測。

3.3 矩陣單元和旋變信號單元

矩陣控制單元負責接受中央控制單元的信號，完成對空調、加熱、除霜系統的調節。旋變控制單元則是對DUT進行模擬，通過連接DUT的旋轉變壓器來完成測試。為了實現功能單元控制的最優化，通過設計出旋變信號控制模塊，并采用與汽車型號相同的旋轉變壓器，就能實現真實化的模擬測試，即可單獨測試，也可以作為內置功能。

3.4 信號檢測單元

信號檢測單元的主要作用是推動功能測試，是DUT的關鍵元件，負責對電壓、電流及溫度的采樣，集中于不同母線的采樣。而溫度采樣則主要集中在DUT的各個驅動模塊。信號檢測單元結合檢測出的電壓、電流及溫度信息，判斷是否存在過壓、過熱或過流的現象，一旦出現立即啟動保護功能，避免對電路造成傷害。

3.5 DAN通信單元

對于電控系統來說，通信效果是否良好直接決定了汽車運行的穩定性，所以DUT中通常包含多個不同模塊功能的CAN通信，分別負責驅動、絕緣檢測等功能，為了實現資源配置的最優化，功能測試平臺配備了雙路CAN通信模塊，這一配置目的是確保功能測試工程能夠進行CAN通道的選擇和切換。

3.6 其他功能單元3.6.1故障診斷單元

故障診斷單元的主要作用就是故障的診斷與記錄，主要針對測試平臺和DUT進行故障診斷，這一設計是為了更快速地鎖定測試中的故障與異常，進而提高測試效率。DUT故障診斷的依據是電控系統自身測試軟件進行的故障分類，通過類別劃分實現故障的快速診斷，并且故障也分為大類別和子類別，通過診斷大類別進而鎖定子類別，加快了診斷、鎖定與排查的過程。

3.6.2 安全預警單元

在進行功能測試時，高壓預警、人工誤碰預警等功能是必須配備的，既能預防意外事件的發生，也能避免高壓上電或短路造成的觸電事故，是保障測試順利進行的重要單元。

3.6.3 機械連接和傳輸單元

機械連接與傳輸單元發揮的作用是針對不同型號的DUT裝卸的自動化調整和連接，也能夠針對設定距離之內的產品進行傳輸和控制。

3.6.4負載管理單元

不同DUT的電氣功能和測試要求各不相同，所以通過負載管理單元進行相對應的適配，從而滿足不同的功能測試。

3.6.5 功能擴展單元

就目前來看，電氣控制系統的功能仍然不夠完善，所以功能擴展單元的作用就是為技術更新做好準備，也就是說在技術更新的條件下實現對測試功能的延展。同時，功能擴展單元的存在，也滿足了電氣系統新增功能的測試需求，降低了功能單獨測試的成本，也提高了功能測試的精確性。

4 電氣系統功能測試平臺中軟件控制流程的開發

4.1 總流程的控制

軟件控制流程的開發直接影響了功能測試平臺的自動化程度和測試精準程度。軟件算法要具備對關鍵指標參數和DUT性能參數控制和處理的能力。功能測試平臺的軟件流程不僅能實現對相關數據、運行狀態等重要信息的收集，還需要在此基礎上判斷DUT的功能狀態，最后將數據傳輸出去，還要實現對測試平臺的電流、電壓等關鍵參數的控制，對高壓、過流等現象進行及時的預警，如此才能保障功能測試平臺的穩定運轉。就總流程的控制軟件開發來說，平臺應具備產品識別、工程調用、自動測試、結果評估、故障診斷、故障分析、數據輸出等功能，這就需要結合實際情況進行軟件控制流程的開發。

4.2 工裝調用流程控制

在測試總流程過程中，工程調用流程是其中較為關鍵的一環。這一流程分為指標收集、分析、判斷、調用及連接5個步驟。因此，功能測試系統應借助射頻技術、激光測距技術等方式完成指標收集，選取較具代表性的指標，并篩選指標的特征信息后進行分析，分析識別后再啟動連接指令，這一連接過程需結合產品的電氣連接特性，通過鎖定特性坐標來實現連接，從而提升連接的可靠性。

4.3 自動測試流程控制

自動測試功能是測試平臺的重要功能，所以流程的軟件控制是開發重點，也是實現自動化功能測試平臺開發的關鍵一環。開啟自動化程序后，首先進行上電檢測指令的調用，對電流、電壓等關鍵參數進行檢查，參數標準后才能進行功能測試，并且通過對測量數據和存儲數據的比對，發出對DUT的合格判定，這一過程需要重復性開展，自動化測試系統應確保數據判斷的精準度，從而提高功能檢測的效率。

5 結語

綜上所述，本文對新能源汽車電控系統功能測試平臺的價值進行了闡述，并結合了多功能的硬件配置和軟件控制算法進行了功能測試平臺的開發，在完成對電控單元功能測試的基礎上，實現了對電控系統功能的升級，進一步完善了電控系統的故障診斷、快速鎖定等方面的功能，使電控系統的功能進一步完善，使其更加滿足新能源汽車的使用需求，進一步提高汽車工作的穩定性和可靠性，對降低電控系統成本、提高工作效率都有著一定的促進作用。