会充电的CANoe又来了|OBC HiL实践篇

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之一

其功能质量对于整车充电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，提供了以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系统可以方便地进行测试。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，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，满足客户的OBC功率级自动化测试需求。
 

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：文中部分图片来自于Vector。

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