本发明涉及电动汽车能量管理领域，尤其涉及对电动汽车中的用电附件的能量耗散进行测试用的测试采集系统及采集方法。
背景技术：
由于能源紧缺和环境恶化现象日益严重，节能环保也越来越受到重视。相对于传统燃油车辆，采用电力作为动力源的电动汽车更为节能环保。但是，目前的电动汽车多是通过选用不同的能量管理策略或优化策略对电动汽车的能量进行管理，从而实现节能的目的。本领域的技术人员在制定管理策略或优化策略时，只针对电动汽车的行驶工况对电动汽车的能量管理策略进行优化，而不考虑电动汽车中的电附件的能耗，节能性差。
技术实现要素：
为提高电动汽车的节能性能，本发明提出一种电动汽车电附件性能测试采集系统，该测试采集系统包括数据采集模块、人机交互模块、控制模块和电源；
所述数据采集模块与所述控制模块连接，所述数据采集模块根据所述控制模块发出的控制指令采集所述电动汽车电附件的状态数据并将该状态数据传输到所述控制模块中；
所述人机交互模块包括与所述控制模块连接的显示装置和信息输入装置，所述显示装置用于显示所述数据采集模块采集到的状态数据以及所述状态数据经所述控制模块处理形成的数据信息，所述信息输入装置用于向所述控制模块输入控制命令；
所述控制模块包括数据处理器和存储器，所述数据处理器根据所述人机交互模块输入的控制命令完成数据处理工作或发出控制指令，所述存储器用于存储所述状态数据及所述数据处理器处理形成的数据信息；
所述电源为所述数据采集模块、所述控制模块及所述人机交互模块供电。
利用该电动汽车电附件性能测试采集系统对电动汽车上电附件状态数据进行采集，并可根据各个电附件的能耗分析需要对电附件的状态数据进行处理，以便于对电动汽车进行整车功率分布统计、单个电附件功率分布统计以及单个电附件工作时间比例统计，这样，本领域技术人员在对电动汽车的能量管理策略进行优化时，可根据电动汽车的行驶工况及电动汽车电附件的能耗制定优化策略，从而实现对电动汽车的能量管理，提高电动汽车的节能性能。
优选地，所述数据采集模块包括传感器和数据采集卡，且所述传感器安装固定在待测试电附件上并通过数据传输线与所述数据采集卡连接，所述传感器采集所述待测电附件的状态数据并将该状态数据转换成状态数据电信号，所述数据采集卡与所述控制模块连接并根据所述控制模块发出的控制指令从所述传感器中采集所述状态数据电信号并将该状态数据电信号传输到所述控制模块中。这样，利用数据传输线在传感器和数据采集卡之间传输信号，可避免信号受损，传输效果好。
优选地，所述传感器包括电流传感器、电压传感器、速度传感器、转角传感器及温度传感器。
优选地，所述控制模块包括格式转换器，该格式转换器与所述数据处理器和所述存储器连接，用于转换所述数据处理器输出的数据存储文件的格式。这样，用户可根据后续的分析需要，通过人机交互模块向控制模块发送格式转换命令，使数据处理器输出的数据存储文件的格式转换为分析所需的格式，方便后续分析时使用，提高分析效率。
进一步地，所述控制模块上设置有网口、VGA接口和USB接口。这样，用户可通过网络对该电动汽车电附件性能测试采集系统进行远程控制，同时可对电动汽车电附件性能测试采集系统采集到的状态数据及对状态数据处理得到的数据信息进行远程备份和管理；可利用VGA接口与显示装置连接，状态数据及状态数据处理得到的数据信息通过VGA接口传输到显示装置中，分辨率高、显示速率快且显示颜色丰富，便于用户观察分析；可通过USB接口连接信息输入装置，连接方便快捷。
优选地，所述显示装置可通过多个窗口进行显示。这样，显示装置同一时间段内可通过多个窗口对不同的数据信息进行实时显示或回放显示，既便于用户实时读取电动汽车在行驶过程中的状态，又便于用户在测试采集完成后了解测试采集时各项数据的变化过程，方便对电动汽车进行分析。
优选地，所述电源为DC-DC电源或车载低压电源，该DC-DC电源或车载低压电源可直接为数据采集模块、人机交互模块及控制模块供电，使用方便。
本发明还提出一种电动汽车电附件性能测试采集方法，该方法包括如下步骤：
S1：数据采集模块中的不同类型的传感器通过数据传输线与相应类型的数据采集卡连接，并将所述传感器根据测试需要安装固定到待测试电附件上；
S2：当所述传感器为电流传感器、电压传感器、速度传感器或转角传感器时，对所述传感器进行零漂标定；当所述传感器为温度传感器时，对所述传感器进行测量值修正；
S3：通过人机交互模块向控制模块中输入控制命令，且所述控制模块根据所述控制命令向所述数据采集模块发出控制指令，所述数据采集模块根据所述控制指令采集待测试电附件的状态数据并将采集到的状态数据通过所述数据采集卡输送到所述控制模块中；
S4：所述控制模块对所述数据采集模块采集到的状态数据进行处理并存储。
采用该电动汽车电附件性能测试采集方法可在电动汽车行驶过程中采集电动汽车中电附件的状态数据比如工作电流、工作电压、车室内的温度、车室外的温度、车辆行驶速度及转向角度等，并根据后续分析需求对采集到的状态数据进行处理，从而使用户在对电动汽车进行能量管理时，可根据电动汽车电附件的能耗以及电动汽车的行驶工况对电动汽车的能量管理系统进优化，进而提高电动汽车的节能性能。
优选地，在所述步骤S3中，所述数据采集模块在所述电动汽车行驶过程中对所述待测试电附件的状态数据进行实时采集。这样，用户根据采集到的状态数据对电动汽车电附件的能耗进行统计分析时，统计分析结果更为准确。
优选地，在所述步骤S4中，所述控制模块通过数据处理器对所述数据采集模块采集到的状态数据进行处理，并通过格式转换器对所述数据处理器输出的数据存储文件的格式进行转换。这样，用户可根据后续统计分析需要对数据处理器输出的数据存储文件的格式进行转换，以便于后续的统计分析，方便实用。
附图说明
图1为本发明电动汽车电附件性能测试采集系统的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明电动汽车电附件性能测试采集系统包括数据采集模块1、人机交互模块2、控制模块3和电源4。数据采集模块1与控制模块3连接，并根据控制模块3发出的控制指令采集电动汽车电附件的状态数据，该状态数据包括电动汽车中电附件的工作电流和工作电压、电动汽车的车室内外的温度、电动汽车的行驶速度及行驶过程中的转向角度。人机交互模块2与控制模块3连接，用于显示数据采集模块1采集到的状态数据以及该状态数据经控制模块3处理后形成的数据信息，并向控制模块3中输入控制命令。控制模块3根据人机交互模块2输入的控制命令完成数据处理工作或者发出控制指令，并对处理形成的数据信息进行存储。电源4位数据采集模块1、人机交互模块2和控制模块3供电。
数据采集模块1包括传感器11和数据采集卡12，传感器11通过数据传输线13与数据采集卡12连接，且传感器11根据需要安装固定在待测试电附件上，用于采集待测试电附件的状态数据，并将该状态数据转换成状态数据电信号；数据采集卡12嵌置在控制模块3上。传感器11的类型可根据电动汽车中电附件的类型确定，比如，电动汽车中所有用电附件都需配设电流传感器和电压传感器，用于检测用电附件的工作电流和工作电压，从而计算出用电附件的耗电量即能量消耗；电动汽车的车室内和车室外均配设有温度传感器，该温度传感器可优选热电偶传感器，用于检测电动汽车的车室内和车室外的温度，并在空调开启时评价空调的制冷效果和舒适度；电动汽车的驱动系统配设速度传感器，用于检测电动汽车的行驶速度即车速，以分析车速的变化对电动汽车的能耗的影响；电动汽车的转向系统配设转角传感器，用于检测电动汽车的转向角度，以分析电动汽车的转向对其能耗的影响。传感器11的量程及精度根据待测试电附件的特性确定。比如，驱动电机功率需求大，温度对驱动电机性能的影响明显，需要采集的状态数据包括工作电流、工作电压和温度，其中，电流传感器需要选用高精度的大量程的高精度电流传感器，电压传感器需选用700V的高精度电压传感器；空调电机的功率需求较小，温升现象不明显，只需要采集其工作电流和工作电压，由于空调电机由电池组供电，故需要选用一个大量程高精度的电压传感器，由于空调电机的功率小，工作电流较小，故需要选用一个小量程高精度的闭环电流传感器；电动轿车的转向电机，由低压电源供电，电压低，功率较小，电流也较小，而且不是一直处于工作状态，因此不用考虑温度升高对电机性能的影响，只需要选用小量程高精度的电压传感器和闭环电流传感器采集其工作电流和工作电压；电动轿车的制动电机，由低压电源供电，电压低，功率较小，电流也较小，而且不是一直处于工作状态，因此不用考虑温度升高对制动电机性能的影响，只需要选用小量程高精度的电压传感器和闭环电流传感器采集其工作电流和工作电压；低压电器部件(灯光系统、仪表、音响系统、电动雨刮器、电动车窗等)，均由低压电源供电，每一个低压用电部件的电压低，功率小，电流也很小，而且各个低压部件之间是并联的，因此需要选用一个小量程高精度电压传感器采集工作电压，每一个低压用电部件需串联一个小量程的高精度闭环电流传感器采集各个低压用电部件的工作电流，低压电器部件总的供电端需要串联一个量程稍大的高精度闭环电流传感器采集低压电器部件总的工作电流。根据传感器11采集的状态数据的类型选用相应类型的数据采集卡12，比如，电流传感器通过数据传输线与电流采集卡连接，电压传感器通过数据传输线与电压采集卡连接，速度传感器通过数据传输线与车速采集卡连接。用于连接传感器和数据采集卡的数据传输线的长度可根据需要确定，以满足不同车型的测试采集需要。优选地，数据传输线13选用屏蔽线缆，以避免状态数据电信号在传输过程中受损。
人机交互模块2包括显示装置21和信息输入装置22。其中，显示装置21用于显示数据采集模块1采集到的状态数据以及状态数据经控制模块3处理后形成的数据信息。优选地，显示装置21可通过多个窗口对不同的数据信息进行实时显示和回放显示，既便于用户实时读取电动汽车在行驶过程中的状态，又便于用户在测试采集完成后了解测试采集时各项数据的变化过程，方便用户进行深入分析。信息输入装置22包括键盘和鼠标，这样，用户可通过键盘输入命令，比如测试时长、采样率的大小及最大采样率；可利用鼠标在电动汽车电附件测试采集系统的控制界面上点击相关按键以输入控制命令，比如，点击开始键以使该电动汽车电附件测试采集系统开始运行，点击采集通道以选择符合采集要求的采集通道。
控制模块3包括数据处理器31和存储器32。其中，数据处理器31根据用户通过人机交互模块2输入的控制命令向数据采集模块1发出控制指令，以使数据采集模块1启动采集电动汽车电附件的状态数据并将采集到的状态数据传输到数据处理器31中进行处理。数据处理器31对数据采集模块1采集到的状态数据进行处理时，可根据电动汽车中各个电附件的能耗分析需求进行处理。由于能耗分析需求包括瞬时最大电流输出、瞬时功率消耗、平均能耗以及温度对能耗的影响，在对电动汽车电附件进行能耗分析时，需要获取电动汽车中各个电附件在一段时间内的最大电压、最小电压、平均电压、最大电流、最小电流、平均电流，故，数据处理器31在对数据采集模块1采集到的状态数据进行处理时，需进行平均值、最大值、最小值、标准差及均方根值计算。例如，整个测试采集过程是13分钟，从中选取连续10s的测试数据，并根据该段测试数据对电动汽车进行整车功率分布统计、单个电附件功率分布统计以及单个电附件工作时间比例统计。其中，整车功率分布统计指的是，在多次实验循环下，根据各个电附件的工作电流和工作电压计算出其功率，将电动汽车中所有电附件的功率相加即可得到整车功率，并以百分比为纵轴，以整车功率为横轴得出整车功率分布。单个电附件功率分布统计是指根据单个电附件的工作电流和工作电压计算出该电附件的功率，并以百分比为纵轴，以该单个电附件的功率为横轴得出该单个电附件功率分布。单个电附件工作时间比例统计是指单个电附件在整个测试采集过程中，消耗能量的工作时间占整个测试采集时间的比例。存储器32用于存储数据采集模块1采集到的电动汽车电附件的状态数据以及该状态数据经数据处理器31处理形成的数据信息，以便于用户在测试采集完成后对测试采集到的数据进行回放分析。存储器32在存储数据时，根据采集时间以及采集对象进行分类存储，比如，将一次测试采集过程中采集到的空调系统的工作电流和工作电压存储到一个文件中，以便于用户查找数据。优选地，在数据处理器31和存储器32之间设置格式转换器33，且该格式转换器33与数据处理器31和存储器32连接，并将数据处理器31输出的数据转换格式后输送到存储器32中进行存储。比如，在需要用excel对采集到的状态数据进行处理时，可通过格式转换器33将数据处理器31输出的数据的格式转换为xls的格式后再进行存储，这样，可使用不同的软件对该电动汽车电附件性能测试采集系统采集到的数据进行分析或处理。优选地，控制模块3上设置有连接网线用的网口，这样，用户可通过网络对控制模块3进行远程控制，从而实现对电动汽车电附件性能测试采集系统进行远程控制，同时可实现对电动汽车电附件性能测试采集系统采集到的状态数据及处理得到的数据信息进行远程备份和管理。优选地，控制模块3上设置有多个数据传输用的USB接口，这样信息输入装置22中的鼠标和键盘可分别通过一个USB接口与控制模块3连接，连接方便，同时还可以通过USB接口连接用于备份或存储数据的外部存储设备。优选地，控制模块3上设置有连接显示装置21用的VGA接口，以便于显示装置21与控制模块3直接连接，从而避免显示数据失真。
电源4选用DC-DC电源即直流电源，该DC-DC电源上设置有与数据采集模块1和控制模块3连接用的供电接口，且该DC-DC电源可根据数据采集模块1和控制模块3工作电压输出的相应的电压，比如5V、12V和24V。这样，电动汽车电附件性能测试采集系统只需配设一个电源4即可满足不同模块的供电电压需求，使用方便。当然，电源4也可以选用车载低压电源。
下面，对采用上述电动汽车电附件性能测试采集系统对电动汽车电附件性能测试采集方法进行详细说明。
该电动汽车电附件性能测试采集方法包括如下步骤：
S1：数据采集模块中不同类型的传感器与相应类型的数据采集卡连接，且将传感器根据测试需要安装固定到待测试电附件上。传感器包括电流传感器、电压传感器、速度传感器、转角传感器及温度传感器，其中，电流传感器通过数据传输线与电流采集卡连接，电压传感器通过数据传输线与电压采集开连接，速度传感器通过数据传输线与速度采集卡连接，转角传感器通过数据传输线与转角采集卡连接，温度传感器通过数据传输线与温度采集卡连接。
S2：对电流传感器、电压传感器、速度传感器及转角传感器进行零漂标定，对温度传感器进行测量值修正，以完成传感器的校正工作。其中，零漂标定是指在开始测试前，将传感器悬空测试并将该传感器的当前读数标记为零。对温度传感器进行测量值修正指的是将温度传感器放置在一个可精确测定的已知温度的环境中一段时间，比较温度传感器输出的温度值与环境温度是否一致，并计算出测量误差作为该温度传感器的修正值对其测量值进行修正。
S3：通过人机交互模块向控制模块中输入控制命令，且控制模块根据接收到的控制命令向数据采集模块发出控制指令，数据采集模块中的传感器根据控制指令采集待测试电附件的状态数据并将采集到的状态数据转换成状态数据电信号，数据采集模块中的数据采集卡从传感器中采集状态数据电信号并将该状态数据电信号输送到控制模块中。优选地，数据采集模块在电动汽车行驶过程中，对待测试电附件的状态数据进行实时采集，以提高统计分析的准确性。优选地，电动汽车的行驶工况可根据测试需要进行设置，以便于对在不同的行驶工况下行驶的电动汽车的电附件的状态数据进行采集。
S4：控制模块对数据采集模块采集到的状态数据进行处理并存储。优选地，控制模块通过数据处理器对数据采集模块采集到的状态数据进行处理，并通过格式转换器对数据处理器输出的数据存储文件的格式进行转换。这样，用户可根据后续的处理分析需要，利用格式转换器将数据处理器输出的数据存储文件的格式转换成处理分析需要的格式，比如转换成excel表格文件，以便于后续分后分析使用，方便实用。