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1、 服务客户 持续创新 创造价值 1 / 6 新能源汽车动力系统控制器硬件在环测试新能源汽车动力系统控制器硬件在环测试解决方案解决方案 相比较传统汽车，新能源电动汽车（包括纯电动汽车与混合动力电动汽车）动力系统增加了电机驱动系统、电池及其管理系统、整车控制器等关键零部件。如图 1 所示，为一种常见的插电式混合动力汽车拓扑结构，与传统汽车相比，动力系统复杂程度增加，控制器数量增多，控制器测试的工作量与难度也相应增加。 图 1 一种常见的插电式混合动力汽车拓扑结构 新能源电动汽车对动力系统的动力性、经济性、制动性、排放性、可靠性等方面都有很高要求，需要对动力系统进行全面的测试，主要包括： 动力性测
2、试：动力性测试： 最大输出功率 最大扭矩 加速时间 最大爬坡度 最高车速 经济性测试：经济性测试： 燃油消耗率 平均燃油消耗量 服务客户 持续创新 创造价值 2 / 6 电池能量消耗率 平均电池能量消耗量 制动性测试制动性测试 制动能量回收功能 制动加速度 制动距离 制动时方向稳定性 其它其它测试测试 相关排放物含量 安全防护 通信 故障诊断 在传统的电动汽车动力系统测试中，需要使用大功率直流电源、测功机、功率分析仪、电池检测、数据采集等设备，并需要专门的配套实验室。即使有了测试环境与测试工具，传统的测试方法还存在以下问题： 耗费大量电能并产生废旧电池 测试过程繁琐，耗费大量人力物力 电机、
3、电池等在极端运行环境下有较大的安全风险 测试重现性较差，无法进行自动化测试 使用硬件在环(HIL)测试方法，结合传统测试方法，将新能源电动汽车动力系统测试分成两个关键步骤： 1. 各个控制器的 HIL 测试，包括电池管理系统的 HIL 测试，电机控制器的 HIL 测试、整车控制器的 HIL 测试以及多个控制器的集成 HIL 测试，经过这个步骤，可以发现各个控制器存在的大部分问题，大幅降低后续大功率测试的风险与成本； 2. 整车动力系统的联合测试，利用 HIL 设备与传统测试台架相结合的联合测试台，对整车动力系统进行联合测试，用于验证动力系统的动力性、经济性、制动性、排放性、可靠性等指标，同时，
4、对动力系统的通信、安全防护、故障诊断等进行全面测试。 相比较传统测试方法，联合测试方法可以更早地发现问题，降低风险与成本，使测试更加全面的同时缩短测试周期。 服务客户 持续创新 创造价值 3 / 6 整车控制器整车控制器 HIL 测试的基本原理测试的基本原理 整车控制器 HIL 测试的基本原理是通过 HIL 设备模拟整车控制器所需的传感器信号，同时采集整车控制器发出的控制信号，整车控制器与运行在 HIL 设备中的车辆模型构成闭环，由此实现整车控制器的硬件在环测试。硬件在环测试设备主要由三部分组成：实时硬件仿真平台、试验管理软件及车辆实时仿真模型，系统组成示意图如图 2 所示。 图 2 HIL
5、 测试系统 在 HIL 测试系统中运行的车辆实时仿真模型基于 MATLAB/Simulink 开发，模型结构如图 3 所示。针对不同的应用领域，模型中各个子系统的详细程度会有所差别。 服务客户 持续创新 创造价值 4 / 6 图 3 车辆仿真模型 整车控制器整车控制器 HIL 测试项目测试项目 整车逻辑控制测试 能量管理功能的测试 扭矩分配功能的测试 通信网关功能的测试 车辆驾驶功能测试，包含起动、加减速、换挡、停车等过程 诊断功能的测试 整车动力系统的联合测试整车动力系统的联合测试 HIL 测试设备与传统大功率测试台架联合使用，构成联合测试台，如图 4 所示，为一种典型的电动汽车动力系统联
6、合测试台结构图。在传统测试中，测功机模拟车辆向电机提供负载，测功机控制台按照人工指令或者指令脚本控制测功机的转速与扭矩，功率分析仪通过采集电压、电流、转速、扭矩等信息计算得到动力系统的动力性、经济性、制动性等指标。 服务客户 持续创新 创造价值 5 / 6 图 4 电动汽车动力系统联合测试台 利用联合测试台，除了以上传统测试项目外，还可以进行以下测试项目： 1. 极限工况测试，利用 HIL 测试设备而不需要电机与测功机的参与模拟车辆超速、超载、紧急制动等极限工况，测试动力系统各控制器在极限工况下是否符合要求。 2. 故障诊断测试 通过 HIL 设备仿真直流母线电压超过极限值，观察各控制器的故
7、障及报警状态； 通过 HIL 设备仿真电池、电机温度超过极限值，观察各控制器故障及报警状态； 通过 HIL 设备仿真电池、电机电流超过极限值，观察各控制器故障及报警状态； 通过 HIL 设备的故障注入单元断开各个控制器之间的 CAN 总线，观察故障及报警状态，判断故障诊断功能是否符合要求。 3. 复杂工况自动测试， 测功机控制台具备基本的自动控制功能， 但仅仅是测功机的转速控制或者扭矩控制，测功机与被测动力系统无法形成闭环，通过运行在 HIL 设备中的实时仿真模型对测功机控制台和动力系统各控制器进行综合控制，测功机与被测动力系统形成闭环，从而实现复杂工况自动测试。 4. 通信功能测试，利用 HIL 设备的 CAN 节点仿真功能仿真发动机、变速器、仪表盘等需要 CAN 通信的设备与整车控制器等进行 CAN 通信，测试各控制器的通信功能是否符合要求。 服务客户 持续创新 创造价值 6 / 6 利用利用 HIL 测试测试新能源电动汽车动力系统控制器新能源电动汽车动力系统控制器的优势：的优势： 模拟新能源电动汽车的各种工况，包括极限工况； 模拟复杂的故障模式，快速复现故障模式； 将部分测试过程从传统测试台架中分离，提前发现问题； 实现多个控制器的集成测试； 降低大功率测试的风险，降低测试成本； 自动化测试并生成测试报告，缩短测试周期； 易于维护和扩展测试能力。
