利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台技术方案

本发明专利技术涉及一种利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台，人机交互单元采集操作人员的各种操作信息发送给上位机，上位机从整车动力系统获取报文信息;上位机根据选择的整车参数和测试模式计算得到当前及下一时刻的所需负载功率，利用内嵌的可调控制策略以及报文信息，以氢气消耗率最小为目标优化控制整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出，给整车动力系统的各个模块发送工作状态控制命令实现对整车动力系统的控制。充分利用上位机取代整车控制器软硬件，可实现燃料电池动力系统测试平台模拟整车动力系统的测试及其控制策略的调整，便于整车能量控制策略的二次开发。策略的二次开发。策略的二次开发。

【技术实现步骤摘要】
利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台。

技术介绍

[0002]近年来，随着碳达峰和碳中目标要求，燃料电池由于其效率高、零排放和无污染等一系列优点，在氢能领域得到了政府、广大车企和供应商的高度重视，氢燃料电池汽车示范运行日新月异，目前处于商业化的前期。
[0003]在进行燃料电池车的开发过程中，有必要搭建整车动力系统进行燃料电池发动机、DC/DC变换器、锂电池、电机负载、配电系统和车载氢气供给系统的调试，优化和调整其控制策略。目前，各个研发结构和研究单位大多通过整车控制器实物或半实物对燃料电池动力系统测试平台进行开发和测试。由于整车控制器是基于硬件开发的嵌入式控制平台，特别是以PowerPC为控制器进行开发时软件开发门槛较高，不便于快速普及和推广，因此利用上位机取代整车控制器，利用上位机的软件灵活性，可方便进行整车动力系统控制策略的测试和验证，实现控制策略的二次开发。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台，充分利用上位机取代整车控制器软硬件，通过内嵌的控制策略对燃料电池动力系统测试平台进行测试及验证，可实现燃料电池动力系统测试平台模拟整车动力系统的测试及其控制策略的调整，便于整车能量控制策略的二次开发。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台，包括：人机交互单元和监控单元，所述监控单元与所述人机交互单元以及整车动力系统分别通信连接，所述监控单元包括：上位机；所述人机交互单元采集操作人员的各种操作信息发送给所述上位机，所述上位机从整车动力系统获取报文信息;所述上位机根据选择的整车参数和测试模式计算得到当前及下一时刻的所需负载功率，利用内嵌的可调控制策略以及所述报文信息，以氢气消耗率最小为目标优化控制所述整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出，给所述整车动力系统的各个模块发送工作状态控制命令实现对所述整车动力系统进行控制。
[0006]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0007]可选的，所述监控单元还包括：数据采集卡和CAN通信卡；所述上位机通过所述数据采集卡与人机交互单元通信连接；所述上位机通过所述CAN通信卡与所述整车动力系统通信连接。
[0008]可选的，利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台，包括：人机交互单元和监控单元，所述监控单元与所述人机交互单元以及整车动力系统分别通信连接，
所述监控单元包括：上位机；所述人机交互单元采集操作人员的各种操作信息发送给所述上位机，所述上位机从整车动力系统获取报文信息：所述上位机根据选择的整车参数和测试模式计算得到当前及下一时刻的所需负载功率，利用内嵌的可调控制策略以及所述报文信息，以氢气消耗率最小为目标优化控制所述整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出，给所述整车动力系统的各个模块发送工作状态控制命令实现对所述整车动力系统进行控制。
[0009]可选的，所述人机交互单元采集操作人员的各种所述操作信息包括：点火钥匙信号、油门踏板信号、制动踏板信号、碰撞传感器和操作面板控制信号。
[0010]可选的，所述整车动力系统中接收工作状态控制命令的模块包括：可编程负载；所述上位机计算所需负载功率的目标值P为：；其中，为机械传动效率，为车身总质量，β为坡度角，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，C
d
为空气阻力系数，A为迎风面积，V为目标车速值；所述上位机将所述所需负载功率的目标值发给送给所述可编程负载实现所需负载功率的输出。
[0011]可选的，所述上位机确定所述目标车速值V的过程包括：所述上位机采集到有油门踏板被踩下时，对油门踏板信号Vpedal进行滤波处理，结合设置的油门踏板与车速曲线得到所述目标车速值V；所述上位机没有采集到有油门踏板被踩下时，根据所述上位机的操作界面上设定的车速值作为所述目标车速值V。
[0012]可选的，所述整车动力系统中接收工作状态控制命令的模块包括：氢气管理单元、燃料电池控制器、DC/DC变换器和锂电池管理单元；所述上位机控制所述整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出的过程包括：所述上位机从所述锂电池管理单元获取当前时刻锂电池组的SOC值，根据所述SOC值和所述所需负载功率，对内部存储的锂电池组SOC
‑
DC/DC电流控制策略对应表进行查表得到所述DC/DC变换器的目标输出电流I
obj
；所述上位机从所述氢气管理单元实时获取并记录高压氢瓶的氢气消耗率值H
cost
，将所述DC/DC变换器的目标输出电流在0.5*I
obj
到2*I
obj
范围内以设定变化率进行变化调节，将变化调节过程中氢气消耗率最小时对应的所述DC/DC变换器输出电流值作为其最终输出目标电流值I
opt
，将对应的控制命令发送给所述氢气管理单元、燃料电池控制器、DC/DC变换器和锂电池管理单元；利用所述最终输出目标电流值I
opt
值更新锂电池组SOC
‑
DC/DC电流控制策略对应表。
[0013]可选的，所述上位机采集到点火钥匙信号为ON档时，所述上位机的控制过程包括：所述上位机控制高低压配电装置的开关状态使锂电池组与DC/DC变换器的输出端
相连，给所述整车动力系统的其它单元进行高压和低压电源供电；所述上位机判断是否采集到有油门踏板被踩下，根据油门踏板信号或者设定值计算目标车速值V；所述上位机计算得到所需负载功率P的目标值，将所述所需负载功率的目标值发送给可编程负载实现所需负载功率P的输出。
[0014]可选的，所述上位机采集到点火钥匙信号为OFF档时，所述上位机的控制过程包括：上位机与所述整车动力系统的燃料电池控制器、氢气管理单元和锂电池管理单元进行通信，获取最低环境温度T
air
：若T
air
＞2℃，所述上位机分别给燃料电池控制器和可编程负载发送关机命令和功率清零命令，当所述上位机接收到燃料电池控制器发送过来的关机完成和请求下电命令后，所述上位机依次给氢气管理单元和电池管理单元分别发送关闭氢瓶命令和锂电池组断开输出命令，控制高低压配电装置断开可编程负载及锂电池组与DC/DC变换器输出端之间的连接，以及断开铅酸电池的输出；若0℃＜T
air
≤2℃，所述上位机分别给燃料电池控制器和可编程负载发送关机命令和功率清零命令，当所述上位机接收到燃料电池控制器发送过来的关机完成信号后，上位机依次给氢气管理单元和燃料电池控制器分别发送关闭氢瓶命令和吹扫除水控制命令，所述上位机启动定时第一设定时长，当收到燃料电池控制器发送过来的吹扫结束和下电请求信号后，所述上位机给所述电池管理单元发送锂电池组断开输出命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用上位机取代整车控制器的燃料电池动力系统测试平台，其特征在于，所述测试平台包括：人机交互单元和监控单元，所述监控单元与所述人机交互单元以及整车动力系统分别通信连接，所述监控单元包括：上位机；所述人机交互单元采集操作人员的各种操作信息发送给所述上位机，所述上位机从整车动力系统获取报文信息;所述上位机根据选择的整车参数和测试模式计算得到当前及下一时刻的所需负载功率，利用内嵌的可调控制策略以及所述报文信息，以氢气消耗率最小为目标优化控制所述整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出，给所述整车动力系统的各个模块发送工作状态控制命令实现对所述整车动力系统的控制。2.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述监控单元还包括：数据采集卡和CAN通信卡；所述上位机通过所述数据采集卡与人机交互单元通信连接；所述上位机通过所述CAN通信卡与所述整车动力系统通信连接。3.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述监控单元还包括：驱动卡；所述上位机通过所述驱动卡与所述整车动力系统的高低压配电装置相连，利用所述驱动卡输出设定的带负载能力的电平信号控制所述高低压配电装置内部开关的通断，进而控制所述整车动力系统的强弱电的供电与断电的切换。4.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述人机交互单元采集操作人员的各种所述操作信息包括：点火钥匙信号、油门踏板信号、制动踏板信号、碰撞传感器和操作面板控制信号。5.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述整车动力系统中接收工作状态控制命令的模块包括：可编程负载；所述上位机计算所需负载功率的目标值P为：；其中，为机械传动效率，为车身总质量，β为坡度角，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，C
d
为空气阻力系数，A为迎风面积，V为目标车速值；所述上位机将所述所需负载功率的目标值发送给所述可编程负载实现所需负载功率的输出。6.根据权利要求5所述的测试平台，其特征在于，所述上位机确定所述目标车速值V的过程包括：所述上位机采集到有油门踏板被踩下时，对油门踏板信号Vpedal进行滤波处理，结合设置的油门踏板与车速曲线得到所述目标车速值V；所述上位机没有采集到有油门踏板被踩下时，根据所述上位机的操作界面上设定的车速值作为所述目标车速值V。7.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述整车动力系统中接收工作状态控制命令的模块包括：氢气管理单元、燃料电池控制器、DC/DC变换器和锂电池管理单元；所述上位机控制所述整车动力系统的燃料电池发动机和锂电池组的功率输出的过程
包括：所述上位机从所述锂电池管理单元获取当前时刻锂电池组的SOC值，根据所述SOC值和所述所需负载功率，对内部存储的锂电池组SOC
‑
DC/DC电流控制策略对应表进行查表得到所述DC/DC变换器的目标输出电流I
obj
；所述上位机从所述氢气管理单元实时获取并记录高压氢瓶的氢气消耗率值H
cost
，将所述DC/DC变换器的目标输出电流在0.5*I
obj
到2*I
obj
范围内以设定变化率进行变化调节，将变化调节过程中氢气消耗率最小时对应的所述DC/DC变换器输出电流值作为其最终输出目标电流值I
opt
，将对应的控制命令发送给所述氢气管理单元、燃料电池控制器、DC/DC变换器和锂电池管理单元；利用所述最终输出目标电流值I
opt
值更新锂电池组SOC
‑
DC/DC电流控制策略对应表。8.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述上位机采集到点火钥匙信号为ON档时，所述上位机的控制过程包括：所述上位机控制高低压配电装置的开关状态使锂电池组与DC/DC变换器的输出端相连，给所述整车动力系统的其它单元进行高压和低压电源供电；所述上位机判断是否采集到有油门踏板被踩下，根据油门踏板信号或者设定值计算目标车速值V；所述上位机计算得到所需负载功率P的目标值，将所述所需负载功率的目标值发送给可编程负载实现所...

【专利技术属性】
技术研发人员：全琎，胡雄晖，叶麦克，陈辞，全书海，
申请(专利权)人：武汉海亿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：