一种电动汽车动力电子多功能测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车技术领域，尤其是电动汽车的动力电池、电机驱动的性能检测，具体而言涉及一种电动汽车动力电子多功能测试系统。
【背景技术】
[0002]新能源汽车研发过程中的一些关键技术，如参数匹配和控制策略的优化研究一直处于仿真阶段，进一步的验证需要一个真实的试验环境；有些关键技术，目前只能是定性的、预见性的分析，或者初步遇到，最终将如何解决，尚需要一定的手段和技术平台。尤其是电池组及其管理系统和电机控制系统作为新能源汽车关键技术之一，其性能试验更需要在真实的平台上完成。
[0003]现有的相关检测研究或产品，如《电动汽车用动力电池组性能测试系统》，出自《电源技术》2004年11期；《电动汽车动力驱动系统模拟测试台行架》，出自湖南晟通科技集团有限公司专利，第201120491770.2号中国专利“电动汽车动力驱动系统模拟测试台行架”，它们仅仅分别对电池或动力驱动进行测试，其功能单一，集成度不高，尤其是不能真实反映电机或负载在新能源汽车上的特性，更不能测试动力电池组与电机之间的匹配性能。
[0004]目前，还有一些公开的技术方案，如同济大学《一种新型动力电池模拟装置》，专利号:CN201120217129.X ;如浙江荣鑫电源科技有限公司《一种单体蓄电池模拟装置》，专利号:201220021014.8，这些方案仅构造一个模拟电池装置，用于电池管理系统的测试，但普遍缺乏对热管理的控制检测；而电池组的测试用一个模拟放电装置进行检测，不能真实反映电池组带电机负载下特性；而驱动电机的测试，往往用电网上的能量作为电机驱动力，它不能反映真实电池组不同工况下，驱动负载的特性。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中电动汽车动力电子测试所存在的问题或不足，本发明目的在于提供一种电动汽车动力电子多功能测试系统，采用分布式控制方式，提供电动汽车动力电子测试的研究平台。
[0006]为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0007]—种电动汽车动力电子多功能测试系统，包括主控制机以及电机驱动子系统、电池管理子系统、动力电池组、模拟电池组、充电装置、DC/DC/AC模块、电机测量装置、可调负载，所述电机驱动子系统、电池管理子系统、动力电池组、模拟电池组、充电装置、DC/DC/AC模块、电机测量装置及可调负载均采用分布模块方式设置，且每个分布模块中均包括一微控制器，所述主控制机控制各分布模块的微处理器以实现对整个测试系统的控制，各分布模块的微处理器与主控制机通过CAN通讯网络和CAN-USB转换器进行数据通讯以将相关数据上传至主控制机，其中:
[0008]所述电池管理子系统与动力电池组、模拟电池组、充电装置构成充电闭环控制子系统，其中:充电装置连接至所述动力电池组以对其充电并通过所述电池管理子系统监测充电参数；所述电池管理子系统可选择地连接至动力电池组和模拟电池组中的一个并提供电池参数监测、充放电管理与保护；所述动力电池组为一可调电池组，其组合电压输出值为24V?420V ;所述模拟电池组为一可调标准源；所述动力电池组和模拟电池组中一个可选择地连接至所述DC/DC/AC模块，用于向所述电机驱动子系统提供电压；
[0009]所述DC/DC/AC模块包括DC/DC模块及DC/AC模块，分别用于提供直流电压输出和交流电压输出；
[0010]所述电机驱动子系统与可调负载、电机测量装置构成一电机闭环控制子系统，其中:所述电机驱动子系统包括一由所述动力电池组或模拟电池组供电驱动的电机；所述可调负载作为所述电机的负载，在所述主控制机的控制下模拟电动汽车的不同工况；所述电机测量装置包括用于检测电机运行参数的传感器组，分别检测电机的下述运行参数:电压、电流、轴温度、电机转速与位置、输出扭矩、电机功率，检测的数据上传至所述主控制机；
[0011]所述主控制机作为控制中心，通过所述CAN通讯网络实时接收并记录所述充电装置、动力电池组/模拟电池组、电池管理子系统以及电机驱动子系统的状态和动力特性数据，并进行实时显示和统计分析。
[0012]进一步的实施例中，所述CAN通讯网络采用CAN2.0总线，其中的CANH和CANL之间连接两个120Ω的电阻用于总线阻抗匹配。
[0013]进一步的实施例中，所述各分布模块中的微处理器采用51系列单片机AT89C52作为主控芯片(MCU)实现控制，其CAN通信采用主控芯片AT89C52+CAN控制器+CAN收发器的方式实现，其中CAN控制器采用独立的CAN控制器SJA1000，CAN收发器采用PCA82C250。
[0014]进一步的实施例中，所述各分布模块中的微处理器采用DSP芯片TMS320LF2812实现控制，其CAN通信采用DSP芯片TMS320LF2812+CAN收发器的方式实现，其中CAN收发器采用高速CAN收发器TJA1050，所述DSP芯片TMS320LF2812内嵌eCAN模块。
[0015]进一步的实施例，所述电池管理子系统包括第一微处理器、第一数据采集模块、第一 CAN收发器、第一实时时钟模块(RTC)、继电器与报警模块、均衡充电器以及多个单体电池温度采集卡，其中:
[0016]所述第一数据采集模块与第一微处理器的A/D输入口端连接，该第一数据采集模块包括电流传感器、电压传感器以及温度传感器分别用于监测动力电池组的充放电电流、电池总电压、电池最高和最低温度；
[0017]所述第一实时时钟模块(RTC)与第一微处理器的一 I/O端口连接用于提供时钟信号;
[0018]所述继电器与报警模块与第一微处理器的另一 I/O端口连接用于提供充放电保护以及故障报警信号，故障报警包括电池电压过高/过低报警、充放电电流过高报警、温度过高/过低报警、不平衡压差报警、不平衡温差报警、绝缘电阻过低报警；
[0019]所述第一微处理器内嵌的eCAN模块与第一 CAN收发器连接、并通过所述CAN通讯网络接收多个单体电池温度采集卡采集来的温度数据以及与主控制机之间的通信；
[0020]所述第一微处理器的PffM控制端口与均衡充电器连接用于提供均衡充电控制；
[0021]所述第一微处理器的PCI端口与一上位机连接，用于电池管理子系统的功能调试。
[0022]进一步的实施例中，所述第一微处理器基于第一数据采集模块采集的数据估算动力电池组的SOC (Source Of Charge)，所述继电器与报警模块基于动力电池组的SOC执行充放电保护和故障报警，从而防止过充电或过放电等情况对电池组造成损坏，延长电池组的使用寿命。在另一些实施例中，所述第一微处理器还通过一 I/O端口连接一声光指示装置，以声音/光信号表征充/放电或故障。
[0023]进一步的实施例中，所述电机驱动子系统包括第二微处理器、第二 CAN收发器、第二实时时钟模块(RTC)、隔离驱动器以及信号调理模块，其中:
[0024]所述信号调理模块包括第一、第二信号调理电路，其中第一信号调理电路用于对电机测量装置测得的电压、电流、轴温度、输出扭矩、电机功率信号进行信号调理后，输入所述第二微处理器的A/D端口，第二信号调理电路用于对电机测量装置测得的电机测量装置测得的电机转速与位置信号进行调理后，输入所述第二微处理器的CAP端口，该CAP端口作为微控制器的捕获与比较端口，用于接收电机的转速及位置信号；
[0025]所述第二实时时钟模块(RTC)与第二微处理器的一 I/O端口连接用于提供时钟信号;
[0026]所述第二微处理器的PffM控制端口连接所述隔离驱动器以提供所述电机的驱动控制；
[0027]所述第二微处理器内嵌的eCAN模块与所述第二 CAN收发器连接、并且通过所述CAN通讯网络与所述主控制机数据交互；
[0028]所述第二微处理器的PCI端口与一上位机连接，用于电机驱动子系统的功能调试。
[0029]进一步的实施例中，所述隔离驱动器为光电隔离器和光耦中的一种。
[0030]进一步的实施例中，所述模拟电池包括一第三微处理器、一温度箱、一 420V高压箱、一组可调恒压源、一组可调恒流及一模拟电芯源，所述第三微处理器采用STM32F103ZET6芯片；所述温度箱、420V高压箱、可调恒压源、可调恒流源和模拟电芯分别与所述第三微处理器连接，所述第三微处理器经所述CAN通讯网络与所述主控制机数据通讯，由主控制机控制调节模拟电池组