新能源汽车动力域 | OBC/DCDC HIL仿真测试

前言

在这个注重环境保护、解决能源危机和智能网联化的时代，汽车产业成为社会关注的焦点。在国家政策的支持下，汽车产业正积极转型推进，朝着节能环保的方向发展。如今，新能源汽车已经与我们的生活紧密相连，同时，随着新能源汽车的兴起，相关配套产业也在不断完善。作为新能源汽车的核心组件，三电系统的控制器进行硬件在环测试验证已经成为新能源汽车开发流程中不可或缺的一部分。

传统的实车测试技术存在测试周期长、测试时间滞后等问题，导致控制器开发周期延长。为了缩短开发周期并使控制器更好地满足使用要求，HIL（Hardware-in-the-Loop）仿真测试技术应运而生，并逐渐取代传统的实车测试技术，成为汽车测试领域的主流技术。

新能源汽车动力域三电HIL仿真测试

HIL测试技术能够在软件和硬件开发的早期阶段快速验证应用层算法功能和基础软件的质量，同时实现极限工况验证和复杂场景的再现。这种技术的应用使得控制器开发过程更加高效，有效地减少了测试时间和成本，并且提供了更准确的测试结果。

OBC/DCDC 控制器整体介绍

OBC（On Board Charger）是车载充电机的简称，主要功能是通过地面交流充电桩和交流充电口将电网电源连接到车载充电机，以给电动电池进行充电。OBC根据电池管理系统（BMS）提供的数据，动态调节充电电流和电压参数，并执行相应的操作，完成充电过程。

双向OBC是一种能够实现充电和逆变功能的OBC。逆变功能的OBC可以分为V2L型和V2G型。

V2L（Vehicle to Load）：通过车载动力电池提供电能，经由OBC和交流充电口，连接到专用的V2L交流电插座板，最终供应给220V用电设备。

V2G（Vehicle-to-Grid）：通过车载动力电池提供电能，经由OBC和交流充电口，连接到地面交流充电桩，然后将电能注入电网。这种方式允许电动车辆将储存的电能返回到电网中。

OBC工作原理示意图

DC/DC变换器（DC/DC converter）是一种能够将一种直流电压转换为其他任意直流电压的装置。其主要功能是将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流电，以供给整车低压电气设备使用，并为小型蓄电池进行充电。

OBC/DCDC 控制器功能介绍

OBC/DCDC具有的主要功能，见下图：

OBC/DCDC子功能拓扑图

OBC/DCDC HIL 仿真测试系统

OBC/DCDC HIL测试可分为两个级别：信号级和功率级。

1.信号级HIL方案：

被测对象：OBC/DCDC控制单元；
支持的充电标准：包括GB/T 18487.1-2015和ISO/IEC 15118等；
交流充电模型：能够模拟充电连接，仿真CC电阻信号和CP频率占空比信号；

特点：采用高速FPGA板卡和FPGA模型，模拟OBC/DCDC的拓扑结构。

OBC/DCDCHIL信号级测试方案

2.功率级HIL方案：

被测对象：OBC/DCDC控制单元+功率单元；
支持国标和欧标的充电测试；
主要设备：
a) 交流模拟器：模拟交流充电桩或电网；
b) 高压直流电源：模拟动力电池组；
c) 高压直流电子负载：模拟空调压缩机、变频器等负载；
d) 交流电子负载：模拟双向OBC的DC/AC功能负载，例如车载冰箱、电饭煲等；
e) 低压直流电子负载：模拟低压直流负载；
f) 冷却设备：模拟OBC/DCDC的冷却装置，例如水冷系统；
g) 功率分析仪：高压数采设备，实时采集OBC输入/输出的电压、电流数值，上位机软件能够实时计算OBC的充电效率、功率因数、输出功率等参数。

OBC/DCDC HIL功率级测试方案