燃料电池HIL测试系统

丰田燃料电池控制器硬件在环(FCU HIL)解决方案

     山东氢探新能源基于德国EUtech 的唯一基于Simulink的燃料电池仿真模型Thermolib+氢探新能源自研CarDYNA燃料电池混动车辆动力学仿真模型,硬件可根据客户要求提供NI、ETAS、A&D等公司硬件平台。提供专业的针对燃料电池电控单元(FCU)硬件在环(HIL)测试的整体解决方案。针对PEMFC控制器FCU,山东氢探新能源可提供不少于600条功能测试用例基于先进的仿真技术为被测FCU搭建实验室条件下的虚拟测试环境,可以模拟实车/实际燃料电池发动机测试中遇到的所有工况范围,在实车/实际燃料电池发动机试验之前即可对FCU功能进行全面测试。

本方案的主要优势点及特点如下:

1.  硬件架构成熟、货架产品

a) 所有硬件采用日本A&D公司为丰田燃料电池控制器HIL测试开发的成熟的硬件,无需任何国内定制开发调理、负载、故障注入等电路及板卡。

b) 24U机柜可承载32ch*16块板卡大型HIL系统。

2. 系统集成度高

a) 每块板卡自带调理、故障注入等硬件电路。

b) 单仿真机机箱最多可支持16个卡槽。

c)  24U机柜完全满足HIL测试所有硬件资源需求(传统HIL系统需要38U机柜)。

3.     硬件系统再配置能力强

a) 用户更换不同型号的被测VCU,无需任何手动配线;

b)  用户对硬件的设置如:量程范围、接口定义都可通过软件实现;

c) 所有硬件(板卡、负载仿真、故障注入)都具备simulink驱动,可通过模型配置

4.     超强CPU

a) Intel Xeon E3-1275 v3 3.5GHz 4Core CPUDDR3 4GB内存

b) 4个核可独立分配模型运算,且支持多任务、分布式并行计算,在simulink模型中实现对此功能的配置与模型分配。

c) 最大模型周期可支持 1MHz ,支持典型的 2-500 kHz模型周期

d) 主机支持多机箱扩展,支持PCI Express Gen3 接口16Gbps传输速率。

5. 现代化交互软件

a) 一个软件登陆界面,解决硬件管理、实验监控、自动测试等问题;

b) 现代化UI设计,用户通过拖拽方式现代化UI建立监控界面;

6. 模型开源

a) 为客户提供开源模型CarDYNA

山东氢探新能源FCU HIL测试系统的基本原理如下图所示。在HIL测试系统中,实时运行的仿真模型取代了真实燃料电池发动机及真实车辆,并通过硬件IO板卡模拟传感器信号发送给真实FCU,同时采集FCU发出的控制命令。


FCU测试需要包含,但不仅限于以下测试项,如下:

FCU

典型测试需求

系统开机自检

系统待机功能测试

空气系统控制

氢气系统控制

背压阀控制

正常关机状态

紧急关机状态

均衡控制功能

诊断功能(状态故障、电气故障、通讯故障诊断等)

IO接口

CAN通讯功能

系统关键组成

1   HELIOS 先进HIL硬件系统

1.1  高性能实时处理器

lIntel Xeon E3-1275 v3 3.5GHz 4Core CPU

l实时操作系统

l4个核可独立分配模型运算,且支持多任务、分布式并行计算,在simulink模型中实现对此功能的配置与模型分配。

l最大模型周期可支持 1MHz ,支持典型的 2-500 kHz模型周期

l主机具备DDR3 4GB内存

l机箱支持16 I/O 板卡,基于PCI Express技术

l主机支持多机箱扩展,支持PCI Express Gen3 接口16Gbps传输速率

l主机自带接口包括:1DP2GigabitEthernet3USB1DI(支持模型/软件访问)、1DO(支持模型/软件访问),互锁(支持模型软件)

l外部电源输入接口(支持模型/软件访问)

1.2  工业级IO板卡:

所有IO板卡满足如下通用的技术要求:

l所有IO信号无需调理板卡。

l所有板卡都有对应的Simulink库文件,实现通过模型及软件方式配置板卡输入、输出、内部参数配置。

l每块板卡支持自身故障诊断,故障状态不少于40个。

l每块板卡可硬件拨叉开关设置板卡编号

l每块板卡具备指示灯指示4种工作状态。

l所有板卡自带故障设置功能,无需外围硬件支持,具备对地、对电源、悬空


l
故障开关可通过simulink模型或者软件进行设置,同时可以读取故障状态。

l输入输出接口都可连接负载箱体、通过软件设置即可实现对内部/外部负载开源、内部/外部电源的上下拉开关、反馈开关、内部/外部电源的短接设置。

l所有板卡都具备过电流保护及互锁保护功能

1.3  现代化集中式软件

一个登陆界面实现对HELIOS系统的硬件管理、实验监控界面的开发、自动化测试实现。软件系统架构如下:



系统管理软件



试验监控软件,现代化UI



自动测试软件


2   CarDYNA燃料电池仿真整车动力学仿真模型

CarDYNA基于多体动力学的凯恩方法,借助于Matlab/Simulink平台模型开发,可用于传统车辆以及新能源车辆相关控制系统的开发,在模型在环(MIL)阶段辅助客户完成控制策略的快速验证;在硬件在环(HIL)阶段用于控制器功能测试。CarDYNA仿真模型分为两大部分:开放架构式的仿真模型、部件分类化的参数化文件;方便模型与参数的管理。CarDYNA模型根据不同的需求,可配置为专用于新能源汽车的纯电动/混合动力整车模型;专用于传统燃油发动机的发动机动力学仿真模型(柴油机满足国六排放系统要求)、用于底盘相关的复杂车辆动力学仿真模型等。


CarDYNA车辆动力学模型针对新能源整车(纯电、混合动力、燃料电池)仿真模型架构清晰,可实现对VCUFCUBMSMCU的开发和测试,提供完整的模块。同时考虑该项目中的具体需求,定制了某些模块。总体而言,实时仿真车辆模型包含:软件控制单元模型、动力与能源系统模型、传动系统模型、底盘系统模型、道路\驾驶员\操纵工况模型、IO模型。

详情关注:http://www.fuelcellin.com/index.php/home/index/product_desc/10


3   Thermolib燃料电池系统仿真模型

Thermolib燃料电池系统级仿真模型是德国Eutech Scientifc公司为燃料电池系统仿真开发的专用模型。该模型是基于MATLAB®/Simulink®的热力学及燃料电池系统建模和仿真工具箱,主要用于燃料电池控制策略开发(MIL)、燃料电池控制器HIL测试、燃料电池系统仿真验证(模极毒化与老化、气体扩散影响等)。该模型基于工程热物理方法对燃料电池系统进行建模;提供丰富的燃料电池仿真所必须的模型库、气相及液相物质的热力学数据库等基于Thermolib所搭建的燃料电池系统级仿真模型架构:

基于simulink的模型库


3.1  Thermolib模型特色

Thermolib燃料电池系统级仿真模型特点如下:


ü应用行业:

n解决燃料电池(SOFC\DMFC\PEMFC)系统级仿真

n整车集成热管理;

n热力学过程;

ü基于工程热物理基本原理建模;

ü具备热力学状态及其变换计算模块:

ü提供丰富的Matlab/Simulink模型库

n反应器/电堆、热交换器、泵、增压器、压缩机、各类阀、混合器、罐、储罐、锂电模型;

n通用电堆模型支持电流控制、液冷系统可配置、转换率可变等电堆。

n支持SOFC\DMFC\PEMFC等专用电堆模型;


                     n压力反馈的冷却系统库。


n热力学状态及变化、平衡模型库;

n源模块支持混合物质、纯物质、湿润空气等选择

手机:18610567442(陈先生)座机:0531-88289902

邮箱: support@fuelcellin.com

地址: 山东省济南市历下区齐鲁文化创意基地17号楼124室1-2层