本发明涉及电动乘用车高压电池包下线测试设备，尤其涉及一种便携式的对高压电池包的多功能测试仪。
背景技术：
：由于资源的日益紧缺以及环保意识的不断提高，电动乘用车逐渐替代传统汽油汽车的趋势已经不可阻挡。作为电动汽车三大核心技术之一的电池包技术，对于整车的安全性、稳定性和经济性都有很大影响，而保证电池包高压安全的重要技术之一就是下线测试技术。电池包作为电动乘用车重要的高压组件，在整个生产和装配过程中都要严格按照高压安全条例进行操作，但是在下线后必须进行完整的下线测试，才能保证高压安全，下线测试平台的准确性和可靠性对整车的安全性能至关重要。同时由于电池包属于高压危险源，下线测试平台的安全性设计对于操作者的安全保证也是非常重要的。现有电池包测试线有以下不足：1、设计和生产周期长，价格高；2、重复利用的难度较大；3、很难将测试设备移动到现场解决问题。技术实现要素：以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种高压电池包便携式多功能测试仪，可以方便的到现场对电池包进行测试，具有良好的扩展性能，提高了高压电池包的测试效率，确保电池包的高压安全。本发明的技术方案为：本发明揭示了一种高压电池包便携式多功能测试仪，包括主硬件设备和辅硬件设备，其中主硬件设备包括can驱动卡、测试主线束、低压分线盒、低压开关电源、碰撞信号模拟器、网关和电池包低压插头，辅硬件设备包括高压电容负载盒、绝缘电阻测试线缆、高压电池包适配器和高压线缆，can驱动卡与上位机连接，can驱动卡、网关和电池包低压插头之间通过can总线通讯，低压开关电源和低压分线盒连接，低压分线盒和电池包低压插头之间进行信号通讯，高压电容负载盒和绝缘电阻测试线缆连接到高压电池包适配器，高压电池包适配器通过高压线缆连接电池包的高压插头。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，低压分线盒和电池包低压插头之间进行信号通讯包括12v供电kl30信号、高压互锁控制信号、服务插头kl30c控制信号、泵控信号诊断模拟信号、阀控信号诊断模拟信号、kl15上电信号。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，高压电容负载盒模拟电动车整车上的电容性负载，测试高压电池包内部的预充电电路的功能，高压电容负载盒内部是被动放电电路的结构。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，绝缘电阻测试线缆用于测试高压电池包内部的绝缘阻值自检功能。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，高压电池包适配器和高压线缆用于将高压电池包正、负极安全引出，且高压电池包适配器的插孔与万用表表的插头兼容。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，测试仪还包括一软件程序模块，软件程序模块利用capl基于事件触发的程序机制，实现同时基于dbc通信和odx诊断包通信，支持can2.0a/b协议和uds诊断协议：当接收和发送dbc信号时，直接调用dbc数据库，执行can2.0a/b协议；当发送诊断命令和接收诊断资料时，直接调用odx诊断包，执行uds诊断协议。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，软件程序模块在接收到dbc环境变量后，利用仿真节点向混合动力can和动力can总线发送和读取dbc信号的过程，进而完成与电池包控制单元bmc的can2.0a/b通信，其中对报文的处理包括定时器设置和crc校验，按照定时器设定的时序和crc校验进行报文的循环发送。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，软件程序模块在接收到诊断环境变量后，利用仿真节点向动力can总线发送和读取诊断命令的过程，完成与电池包控制单元bmc的uds诊断通信，其中包括对诊断命令库odx中诊断命令的调用，以及对bmc返回的诊断响应进行校验，以保证信息的准确交换。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，软件程序模块通过操作面板上的按键对高压电池包进行准备状态、上高压状态、交流充电状态和总线空闲睡眠状态进行切换，以配合下线测试项的需求。根据本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例，系统还包括安全组件，安全组件包括软件操作面板中的急停按钮、低压分线盒上的急停开关、等电位线连接。本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的高压电池包便携式多功能测试仪包括硬件组件和软件模块，上位机通过操作面板，通过can驱动卡和测试主线束与电池包控制单元(bmc)进行can通信，进而实现对电池包的上、下电控制及相关测试参数的发送和读取，并结合低压分线盒和辅助测试设备的开关控制，实现硬线测试信号的输入，最终完成对电池包的下线测试。传统的电池包测试中通常只是使用一种can通信协议，当需要使用多种协议时就必须频繁切换软件载体，软件成本较高，测试效率较低。而本发明提高了软件算法的集成度，将不同的协议集成在同一软件载体中，同时提高了高压电池的测试效率，在不需要切换软件载体的情况下可以完成所有电气测试。本发明的测试仪具有移动便捷、操作界面友好、软件集成度高、安全可靠、方案简单等特点，能够快速、准确的完成各项测试，比如绝缘阻值检测、预充电路检测、碰撞信号紧急切断试验、高压互锁试验、服务插头试验等，以及完成对电池包控制单元bmc进行诊断，确保了电池包的高压安全。附图说明在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例的系统原理图。图2示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的基于dbc通信、走can2.0a/b协议的程序流程图。图3示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的基于odx通信、走uds诊断协议的程序流程图。图4示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的电池包高压状态切换流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。高压电池包便携式多功能测试仪需要完成的主要测试项列表如下所示。il1a：cmc编址测试eol1：冷却系统气密性测试il1b：模组温度测试eol2：电池包箱体气密性测试il1c：单体电压测试eol3：等电位测试il2：控制器软硬件版本测试eol4：绝缘强度测试il3：绝缘强度测试eol5：绝缘阻值测试il4a：高压模式切换测试eol6：高压插头互锁测试il4b：预充电路测试eol7a：充电测试il5：碰撞信号测试eol7b：脉冲测试il6：绝缘监控测试eol8：单体电压测试il7：低压插头互锁及kl30c测试eol9：信息录入测试图1示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的一实施例的原理，请参见图1，本实施例的高压电池包便携式多功能测试仪包括主硬件设备和辅助测试设备。测试仪与上位机(例如笔记本电脑)采用usb通讯，低压区域和高压区域分离为左右两区，减少高压信号对低压信号的干扰。主硬件设备包括can驱动卡(例如vectorvn1640acanoe驱动卡)、测试主线束、低压分线盒、低压12v开关电源、碰撞信号模拟器、网关、电池包低压插头。主硬件设备中的所用接插件均为整车标准接插件和香蕉插头，方便插拔并保证连接可靠。笔记本电脑(上位机)上有canoe操作面板，can驱动卡通过usb接口和笔记本电脑连接。can驱动卡、网关和电池包低压插头之间通过can总线通讯。低压12v开关电源和低压分线盒连接。低压分线盒和电池包低压插头之间进行各种信号的通讯，包括：12v供电kl30信号、高压互锁控制信号、服务插头kl30c控制信号、泵控信号诊断模拟信号、阀控信号诊断模拟信号、kl15上电信号、kl31等电位线信号。碰撞信号模拟器连接电池包低压插头。在测试时接好电池包低压插头，将can驱动卡的usb数据线与笔记本电脑连接，低压12v开关电源连接到电源插座上，等电位夹钳与电池包壳体接地螺栓连接，完成了低压硬件系统的接线，简单方便。辅助测试设备包括高压电容负载盒、绝缘电阻测试线缆、高压电池包适配器和高压线缆。高压电容负载盒和绝缘电阻测试线缆连接到高压电池包适配器，高压电池包适配器通过高压线缆连接电池包的高压插头。高压电容负载盒主要是模拟电动车整车上的电容性负载，使用两根耐压1000v导线与电池包高压正极、负极连接，测试高压电池包内部的预充电电路的功能。高压电容负载盒内部采用被动放电电路设计，具体为1个耐压450v、容量520μf的电容器，并联4个10kω/20w的绕线电阻进行被动放电，以及1个led指示灯对电容器的剩余电量进行指示，被动放电的设计使得电容器在试验后能够迅速将存储电量放掉，保证对人的安全。绝缘电阻测试线缆例如是380kω/420kω绝缘电阻测试线缆，用于测试高压电池包内部的绝缘阻值自检功能，电池包内部的绝缘阻值自检功能是电动乘用车在使用过程中重要的确保高压安全的手段，所以电池包下线后必须对其自检功能进行确认，方法是使用两种在报警阈值(400kω)上下的电阻判断其报警功能。首先将420kω电阻线缆连接在高压正极和接地之间，上高压后通过操作面板检测是否有绝缘故障报警，有报警说明自检功能存在问题，没有报警的话，再将380kω电阻线缆连接在高压负极和接地之间，上高压后通过操作面板检测是否有绝缘故障报警，有报警说明自检功能正常，没有报警说明自检功能存在问题。自检功能存在问题的电池包不能报交，需要送到返修区进行分析和返工。高压电池包适配器和高压线缆用于将高压电池包正、负极安全引出，同时适配器的插孔与万用表表笔香蕉头完全兼容，使用十分方便而且安全性高。辅助测试设备所选元器件(例如线缆、夹头、香蕉头等)均满足高耐压强度，保证操作过程安全可靠。所有硬件均采用模块化设计，便于维护和新功能的扩展。多功能测试仪还包括一套软件程序模块，主要包括基于canoe9.0开发的操作面板以及后台运行的capl程序，可以同时基于dbc通信和odx诊断包通信，支持can2.0a/b协议和uds诊断协议，通过capl编程实现两种协议的兼容运行，主要控制功能包括电池包高压上、下电操作和电池包工作模式切换(bmsrequest区域)，电池包工作状态指示(kombilampindicator、soc、hvoutput、bms_internal_iso_check区域)，基于dbc的canbus信号读取与发送(bmsdbcstatus区域)，基于odx的电池包控制单元bmc的诊断(bmsdiagnoseinfo区域)，涵盖了电池包下线测试的控制功能。如图2所示，通过canoe操作面板，利用仿真节点向hcan(混合动力can)和acan(动力can)总线发送和读取dbc信号的过程，进而完成与电池包控制单元bmc的can2.0a/b通信。程序的核心是各个报文的定时器设置和crc校验，严格按照设定的时序和校验进行报文的循环发送，保证信息的准确交换。这一处理的具体实现如下：首先运行canoe软件，并开始restbussimulation仿真环境的运行，这时两路can线(hcan和acan)仿真节点内的capl程序开始运行(图2中的第一列和第三列)；同时操作面板开始激活，等待按键输入操作(图2中的第二列).图2中第二列的运行方式为：当操作面板上有按键输入操作后，对应的环境变量将发生改变。环境变量改变后会对变量进行判断是来自于hcandbc还是acandbc，然后触发capl程序中的环境变量响应函数，在响应函数中对报文中的信号赋值进行更改，实现命令的发送。由于图2中的第一列和第三列的流程类似，所以此处以第一列hcan运行为例来说明。hcan的capl程序开始运行后，首先会开启报文定时器，需要为每一条报文设置一个专用定时器，以精确的控制报文的发送循环周期，如果定时器的时间设置有误，发出的报文将无法被bms正确接收。这些报文是用于模拟整车上其他控制器发给bms的信号，提供给电池包完整的测试环境。开启定时器后，每一个报文的专有定时器都会按照一定的时间周期(如100ms)，进行周期性的事件触发，每次触发后，都会运行定时器的响应函数。定时器的响应函数的主要功能是接收从控制面板传来的hcan环境变量，并为即将发送的报文做crc校验，这个并非通常说的crc校验，一般的是由can设备硬件自动完成的。这个响应函数中的crc校验是一套软件算法，计算得出的是一个字节的crc值，并作为报文的第一个字节随报文一同发出。在报文crc校验后，向hcan总线发送报文，只有当crc校验通过，即计算出的crc值与bms自己算出的值匹配，bms才会接受这个报文，否则将作为无效报文被bms丢弃，以此机制保证通信的准确无误。最后读取hcan总线报文，确认bms的反馈值，并在操作面板上显示。如图3所示，通过canoe操作面板，利用仿真节点向acan(动力can)总线发送和读取诊断命令的过程，进而完成与电池包控制单元bmc的uds诊断通信。程序的核心是对诊断命令库odx中诊断命令的准确调用，以及对bmc返回的诊断响应进行校验，保证信息的准确交换。这一处理的具体实现如下：首先运行canoe软件，并开始restbussimulation仿真环境的运行，这时acan仿真节点内的capl程序开始运行。当操作面板上与诊断功能对应的按键有输入操作时，就会改变对应的诊断环境变量值，进而触发capl程序中诊断环境变量响应函数。诊断响应函数触发后，函数内部会去调用odx诊断包中的命令和参数地址，比如读取电池包的绝缘阻值，使用读取命令“0x22”+绝缘阻值参数地址“0x1e17”。调用完成后，会将诊断信息以can报文的形式通过acan发送给bmc，这种诊断信息can报文的格式与dbc通信的格式有所区别，报文数据中包含的不是信号，而是命令，使用的协议是uds协议。当bmc接收到诊断报文后，会解析内部的诊断命令和参数，并根据命令和参数，将参数值以can报文的格式通过acan返回给canoe。canoe收到诊断响应后，会首先判断响应是否有效，根据uds协议，返回的命令值为发出的命令加上0x40，则响应有效，返回的为0x7f，则响应无效，如读取电池包的绝缘阻值，有效的返回值为“0x62”+“0x1e17”+“阻值”，无效的返回值为“0x7f”+“0x22”+“0x1e17”。如果返回值有效，则显示在操作面板上。图2和图3示出了本发明的高压电池包便携式多功能测试仪的软件创新技术：在同一个canoe操作环境下，使用了can2.0a/b和uds这两种can通信协议相结合的方法。为了实现高压电池包的各项下线测试项，只用传统的can2.0a/b通信协议是远远不够的，因为在测试中不仅需要使用整车正常工况下通信用的dbc信号，还需要只有在分析整车故障时使用的诊断命令信号。在传统的测试方法中，一般只有使用其中一种通信方式来进行测试，而不同的通信协议往往需要不同的软件载体，这增加了软件成本，降低了测试效率。而本发明使用了两种通信方式在同一个软件载体中相结合的方法，通过capl编程实现两种协议的兼容：1.当接收和发送dbc信号时，直接调用dbc数据库，走can2.0a/b协议；2.当发送诊断命令和接收诊断资料时，直接调用odx诊断包，走uds诊断协议；3.利用capl基于事件触发的程序机制，实现两种协议的兼容运行。由于acan上需要同时传输两种协议的信号：dbc信号和诊断信号，为了保证信号传输的准确性，需要在程序中对事件触发的环境变量加以区分，分为dbc环境变量和诊断环境变量，触发不同的环境变量来调用不同的程序。请参见图4，利用操作面板上bms_request区域的按键，对高压电池包进行standby准备状态、hv_on上高压状态、accharging交流充电状态和sleep总线空闲睡眠状态进行切换，以配合各项下线测试项的需求。这一处理的具体实现如下：运行canoe软件，并开始restbussimulation仿真环境的运行，这时canoe软件与bms系统开始进行通信。通过软件操作面板可以看出，bms的实际状态为错误模式，仪表故障指示灯亮起，这是通过bms在hcan发出的报文bms_hyb_02::bms_istmodus＝5判断出来的。对电池包的kl15硬线信号进行刷新，即完成一次重新的上下电，模拟整车上的钥匙启动信号；这时通过软件操作面板可以看出，bms的实际状态为上高压准备模式(standby)，仪表故障指示灯熄灭，这是通过bms在hcan发出的报文bms_hyb_02::bms_istmodus＝0判断出来的。然后开始进行模式切换：通过勾选操作面板上的hv_on按键，使信号msg_hyb_01::mo_bms_sollmodus＝1，并通过hcan发给bms，这个信号是模拟整车上发动机控制器的，bms收到这个高压使能信号后，会将高压继电器吸合，并返回信号bms_hyb_02::bms_istmodus＝1，表明电池包进入上高压模式(即放电模式)；通过勾选操作面板上的ac_charging按键，使信号msg_hyb_01::mo_bms_sollmodus＝4，并通过hcan发给bms，bms收到这个交流充电使能信号后，会将高压继电器吸合，并返回信号bms_hyb_02::bms_istmodus＝4，表明电池包进入ac充电模式；通过勾选操作面板上的sleep按键，并切断kl15信号，这时hcan和acan节点的capl程序中所有的定时器将关闭，canoe停止向can线上发送报文，同时bms在切断kl15信号后，将进入睡眠状态，也停止向can线上发送报文。此外，系统还实现了安全性设计，比如所用高压元器件的耐压强度、软件操作面板中的急停按钮、低压分线盒上的急停开关、等电位线连接等，保证了整个测试平台在操作过程中的安全可靠。尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。当前第1页12