会充电的CANoe又来了|OBC HiL实践篇

前言

 

 

OBC(On-Board Charger 车载充电机）、DC-DC Converter（直流-直流转换器） 是电动汽车的核心部件，其功能质量对于整车的性能和安全性至关重要。在 OBC、DC-DC Converter 单件开发及整车开发测试过程中，都需要对其进行功能和性能方面进行全面的测试。目前，很多客户将 OBC 充电、OBC 放电、DC-DC Converter（以下简称 DCDC）功能集成到一起，暂且将集成后的控制器称为 OBC。

 

OBC 通常会通过 CAN 报文上报输入电压及电流，输出电压及电流，当前工作状态等信息，并接受其他控制器发送的工作状态要求、输出电压、电流值要求等。

 

基于 OBC 的这些特点，在测试过程中会出现多种测试场景，对应的会使用到多种不同的软硬件测试工具。

 

OBC 典型测试场景

 

• OBC 单独充电功能测试
• DCDC 单独功能测试
• OBC 充电、DCDC 综合功能测试
• OBC 单独放电功能测试
• OBC 环境测试
• OBC CAN 网络功能测试
• OBC 诊断功能测试

 

典型的OBC 充电测试用例

 

 

1. 输出电压误差测试，测试目的：OBC 在恒压输出状态下运行时，其输出电压与设定电压的误差应为±1%
2. 充电效率测试，测试目的：OBC 在额定输入电压、额定负载的状态， 效率应不低于 90%
3. DCDC 额定功率测试，测试目的：在规定的环境条件、额定电压和连续工作情况下，DCDC 达到稳定温升后可输出的最大功率应大于或等于额定功率
4. OBC 交流输出电压精度测试，测试目的：OBC 在稳定交流输出状态下运行时，其输出电压与设定电压的误差

 

在具体测试过程中，比如 OBC 充电测试，有的测试用例是观察 OBC 是否可以识别到 CC、CP 信号，这个用例是一个信号级的测试，有的测试用例是观察 OBC 通过CAN 报文上报的充电输出电压值的，这个用例是一个功率级的测试，而且根据客户需求，可能还需要相应的高压采集设备。

 

基于以上分析，为满足客户的 OBC 自动化测试需求，需要有一个易于扩展的、便于集成的、既可以支持信号级测试、又可以支持功率级测试，还可以支持网络测试、诊断测试等的测试系统。

 

针对上面的分析，我们结合CANoe 强大的仿真、分析、测试功能，以及支持多种通讯协议易于集成、扩展的特点，提出了以 Vector VT HiL 为核心，以 CANoe 为测试执行软件的测试方案。

 

OBC 测试系统——AC 充电接口仿真测试

 

 

以观察 OBC 是否可以识别到 CC、CP 信号，且正确通过 CAN 上报测试为例，我们采用 Vector VT 系统可以方便的进行测试。VT 系统采用模块化的设计，板卡覆盖模拟量输入、输出，数字量输入、输出，继电器模块、电阻仿真及负载仿真等。其板卡资源可以完全覆盖到 OBC 充电接口模拟的需求。OBC 的通信仿真可以采用 Vector VN16 系列 CAN/LIN 总线接口卡或者 VT6104/VT6204 通信板卡。

 

 

 

 图一 VT 板卡充电接口模拟示例

 

VT 机箱最多可支持 12 块板卡，针对OBC 的测试，通常 4 块板卡就可以完全满足测试要求，剩余卡槽可用于后续扩展。板卡配置无缝集成在 CANoe 中，且支持 CAPL 脚本控制，可实现 OBC 所需信号的仿真、采集和故障注入功能，实现自动化测试。

 

 

 

 图二 OBC 充电接口及交互信号仿真控制界面

 

在此基础上，当客户测试范围变更时，基于CANoe 对多种协议的支持、易于集成的特点，我们可以集成相应的设备。

 

OBC 测试系统——高压采集、功率分析

 

 

以观察 OBC 通过 CAN 报文上报的充电输出电压值测试为例，此时，OBC 需要进入充电状态。为此测试系统中需要集成 ACE、DCE、以及高压采集模块。

图三 功率级 OBC 测试系统框图

 

针对客户产品功率的不同，我们可以集成多种不同功率的 ACE、DCE，满足客户OBC 功率级自动化测试的需求。对于高压采集，我们采用 CSM 高压数采模块，可以实时采集 OBC 输入、输出的电压、电流值。如果客户对 OBC 工作温度采集有需求， CSM 温度采集模块也可以集成到测试系统中，满足多种自动化测试需求。

 

 

 

 图四 CSM 高压数采模块

 

基于 CSM 高压数采模块采集的 OBC 实时输入、输出电压、电流值，上位机软件可以实时计算出 OBC 的充电效率、输出功率等参数，进一步扩展 OBC 的测试范围。

 

 

 

 图五 参数计算配置界面

 

OBC 测试系统——可扩展性 环境类设备

 

 

当客户的测试场景更加全面，需要长时间工作，或者涉及到环境测试项目，得益于 VT 系统的可扩展性、CANoe 对多种协议的支持，我们可以增加相应的通信模块VT2710 扩展 OBC 测试系统，实现自动化的控制 OBC 的工作环境，进一步满足 OBC 集成测试需求。

 

 

 

 图六 环境设备

 

图七 水循环冷却设备 GUI 界面

 

OBC 测试系统——可扩展性 网络测试、诊断测试

 

 

OBC 工作在高压环境中，在此环境下，OBC CAN 网络功能、诊断功能是否会受到干扰影响正常通信需要提前进行测试。

 

在网络测试方面，基于Vector 丰富的测试工具链，以CANoe 为上位机的OBC 测试系统可以轻松集成网络测试设备如 PicoScope、VH6501 等，对高压环境下的 CAN 通信物理层、数据链路层、网络管理进行自动化测试。

 

 

 

 图八 PicoScope 采集的 CAN 波形

 

 

 

 图九 VH6501 CAN 总线干扰测试 GUI

在诊断测试方面，高压工作环境中 OBC 是否能够准确、迅速的上报 OBC 相关的高压故障尤为重要。以 CANoe 为上位机的 OBC 测试系统支持 OBC 高压故障注入， 支持诊断测试、结合 vTESTstudio 对诊断功能测试用例的编辑，可以自动化的测试OBC 的诊断功能。

 

总结

 

 

北汇信息紧跟新能源发展方向，结合多年测试经验，从客户的角度出发在实践中不断优化测试方案，提供了 VCU、BMS、Inverter、充电测试等解决方案。作为Vector 中国的合作伙伴，得益于 Vector 中国的大力支持，将 Vector 能“充电”的特性，从充电互操作性测试延伸到 OBC 的部件的信号级和功率级测试，能更好地发挥客户已有 CANoe 和 VT 以及 CSM 系统的价值，事半功倍。

 

基于 Vector VT 系统、以 CANoe 为上位机的 OBC 测试系统，由于 CANoe 丰富的软硬件接口，方便集成第三方硬件，能够满足 OBC 充电、放电、DCDC 测试需求， 兼顾信号级测试、功率级测试。vTESTstudio 测试用例编辑操作简单，易上手，可以大大节省客户的测试时间，达到事半功倍的效果。高精度的 CSM 高压测量模块，采用微秒级的采样周期配合 vMeasure exp 内置的 eMobility Analyzer 函数运算，让实时的功率、效率计算变得更简单。

注：图中部分图片来源于 Vector。