新能源汽车电控系统功能测试平台开发的研究

文/郭 璐

0 引言

在我国绿色环保社会构建的背景下，汽车行业也朝着新能源的趋势发展，意在降低能源消耗、保护生态环境。新能源汽车和燃油系统不同，新能源汽车的电控系统发挥的作用更加重要，直接关系了汽车的安全性、稳定性和舒适性，所以如何提升电控系统工作的稳定性备受关注。在科学技术的迅速发展下，基于信息技术、自动化技术搭建的新能源电控系统功能测试平台，能进一步提高故障的诊断效率与精确度，对提升新能源汽车的可靠性有着重要作用。基于此，本文对新能源汽车电控系统功能测试平台的开发进行了研究，以供相关从业人员参考。

1 新能源汽车电控系统功能测试平台开发的重要性

新能源汽车是基于传统燃油汽车制造出来的，是时代发展的必然趋势。传统燃油汽车的电控系统主要功能为空调、方向转向和刹车制动三方面，而新能源汽车中无论是纯电动汽车还是混合动力汽车电控系统的功能都更为复杂，要求对电池、电机和电动系统进行控制，直接决定了新能源汽车的输出功率，关乎汽车性能。同时，新能源汽车的电控系统负责的功能更为复杂，汽车的启停、加减速、转速切换等都需要电控系统来完成，并且电控系统的电量消耗也决定了新能源汽车的续航里程。

因此，对于新能源汽车的电控系统功能要求更为严格。电控系统直接关乎整车的性能、成本及制造水平。由于我国的新能源汽车起步较晚，所以在电机、电控领域的自动化程度较低，相较于电池开发水平更是远远落后，部分电控系统的核心元件缺乏自主生产能力，所以新能源汽车的重要元件仍需进口。随着新能源汽车保有量的不断提升，我国电控系统产业链愈发完善，这为电控系统功能的完善提供了有力支持，所以应加强电控系统功能测试平台的开发，逐步提高国产电控系统的占比率。

此外，在新能源汽车的不断发展过程中，电池、电机和电控系统的成本也在不断提升。由于新能源汽车的逐渐普及，国家对新能源汽车的优惠政策也随之消失，这提高了新能源汽车的成本。而电控系统作为新能源汽车的关键成本组成之一，如何降低电控系统的成本备受关注，这侧面彰显了电控系统功能测试平台构建的必要性。

2 电控系统功能测试平台的硬件构成

硬件构成是功能测试平台构建的重要基础。考虑到功能测试平台的开发初衷，在进行硬件配置时，生产商应考虑后期的优化，在保证基础配置充足的前提下，应做好配置预留，选择对应的硬件，完成配置架构。其中，主要的结构单元由中央处理、电池管理、CAN通讯、安全预警、故障诊断等组成。传统的功能测试平台自动化程度偏低。电控系统功能测试平台在构建时应进一步优化自动化程度，实现装卸、测试、判断、诊断与数据传输的全自动化，具备结合DUT类型自动化调整的能力，确保对不同的电控系统进行针对性测试，满足当下电控系统功能优化的需求，降低因产品功能测试不同而造成的测试成本浪费。

3 电控系统功能测试平台的工作原理

3.1 中央处理单元

中央处理单元需要对DUT的数据进行采集，同时也需要检查DUT的电压、电流、故障码等相关情况，借助信息的分析来调整控制器的操作，如果DUT处在正常运转状态，测试完成后就可进行下一个功能测试，如果测试不合格就需要退回返修区域。由于中央控制单元的工作特性，平台必须具备高频次、高可靠性、高稳定性的特点，才能够将信息的采集、处理、分析、储存及传输功能集于一身，兼容各种配置，进而保障功能测试的成功。

3.2 电源管理单元

电源管理单元分为高压和低压两方面的管理。功能测试平台在运行时，会出现过压、过流或短路的现象，这就需要电源管理单元中的高压管理系统进行电源保护，切断故障线路的电压供应，而低压单元的功能则是负责对低压系统的供电。此外，电源管理单元需具备对功能测试平台和DUT的外部触发功能，从而进行功能检测和电路运行状态的检测。

3.3 矩阵单元和旋变信号单元

矩阵控制单元负责接受中央控制单元的信号，完成对空调、加热、除霜系统的调节。旋变控制单元则是对DUT进行模拟，通过连接DUT的旋转变压器来完成测试。为了实现功能单元控制的最优化，通过设计出旋变信号控制模块，并采用与汽车型号相同的旋转变压器，就能实现真实化的模拟测试，即可单独测试，也可以作为内置功能。

3.4 信号检测单元

信号检测单元的主要作用是推动功能测试，是DUT的关键元件，负责对电压、电流及温度的采样，集中于不同母线的采样。而温度采样则主要集中在DUT的各个驱动模块。信号检测单元结合检测出的电压、电流及温度信息，判断是否存在过压、过热或过流的现象，一旦出现立即启动保护功能，避免对电路造成伤害。

3.5 DAN通信单元

对于电控系统来说，通信效果是否良好直接决定了汽车运行的稳定性，所以DUT中通常包含多个不同模块功能的CAN通信，分别负责驱动、绝缘检测等功能，为了实现资源配置的最优化，功能测试平台配备了双路CAN通信模块，这一配置目的是确保功能测试工程能够进行CAN通道的选择和切换。

3.6 其他功能单元3.6.1故障诊断单元

故障诊断单元的主要作用就是故障的诊断与记录，主要针对测试平台和DUT进行故障诊断，这一设计是为了更快速地锁定测试中的故障与异常，进而提高测试效率。DUT故障诊断的依据是电控系统自身测试软件进行的故障分类，通过类别划分实现故障的快速诊断，并且故障也分为大类别和子类别，通过诊断大类别进而锁定子类别，加快了诊断、锁定与排查的过程。

3.6.2 安全预警单元

在进行功能测试时，高压预警、人工误碰预警等功能是必须配备的，既能预防意外事件的发生，也能避免高压上电或短路造成的触电事故，是保障测试顺利进行的重要单元。

3.6.3 机械连接和传输单元

机械连接与传输单元发挥的作用是针对不同型号的DUT装卸的自动化调整和连接，也能够针对设定距离之内的产品进行传输和控制。

3.6.4负载管理单元

不同DUT的电气功能和测试要求各不相同，所以通过负载管理单元进行相对应的适配，从而满足不同的功能测试。

3.6.5 功能扩展单元

就目前来看，电气控制系统的功能仍然不够完善，所以功能扩展单元的作用就是为技术更新做好准备，也就是说在技术更新的条件下实现对测试功能的延展。同时，功能扩展单元的存在，也满足了电气系统新增功能的测试需求，降低了功能单独测试的成本，也提高了功能测试的精确性。

4 电气系统功能测试平台中软件控制流程的开发

4.1 总流程的控制

软件控制流程的开发直接影响了功能测试平台的自动化程度和测试精准程度。软件算法要具备对关键指标参数和DUT性能参数控制和处理的能力。功能测试平台的软件流程不仅能实现对相关数据、运行状态等重要信息的收集，还需要在此基础上判断DUT的功能状态，最后将数据传输出去，还要实现对测试平台的电流、电压等关键参数的控制，对高压、过流等现象进行及时的预警，如此才能保障功能测试平台的稳定运转。就总流程的控制软件开发来说，平台应具备产品识别、工程调用、自动测试、结果评估、故障诊断、故障分析、数据输出等功能，这就需要结合实际情况进行软件控制流程的开发。

4.2 工装调用流程控制

在测试总流程过程中，工程调用流程是其中较为关键的一环。这一流程分为指标收集、分析、判断、调用及连接5个步骤。因此，功能测试系统应借助射频技术、激光测距技术等方式完成指标收集，选取较具代表性的指标，并筛选指标的特征信息后进行分析，分析识别后再启动连接指令，这一连接过程需结合产品的电气连接特性，通过锁定特性坐标来实现连接，从而提升连接的可靠性。

4.3 自动测试流程控制

自动测试功能是测试平台的重要功能，所以流程的软件控制是开发重点，也是实现自动化功能测试平台开发的关键一环。开启自动化程序后，首先进行上电检测指令的调用，对电流、电压等关键参数进行检查，参数标准后才能进行功能测试，并且通过对测量数据和存储数据的比对，发出对DUT的合格判定，这一过程需要重复性开展，自动化测试系统应确保数据判断的精准度，从而提高功能检测的效率。

5 结语

综上所述，本文对新能源汽车电控系统功能测试平台的价值进行了阐述，并结合了多功能的硬件配置和软件控制算法进行了功能测试平台的开发，在完成对电控单元功能测试的基础上，实现了对电控系统功能的升级，进一步完善了电控系统的故障诊断、快速锁定等方面的功能，使电控系统的功能进一步完善，使其更加满足新能源汽车的使用需求，进一步提高汽车工作的稳定性和可靠性，对降低电控系统成本、提高工作效率都有着一定的促进作用。