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作者：Sung-Up Hwang, ControlWorks – “我們選擇NI軟硬件開發(fā)系統(tǒng)來縮短系統(tǒng)開發(fā)時間、保證系統(tǒng)可靠性、簡化自動化測試方案的實施以及維護和維修。” 用高壓電池的模型、仿真的高電壓電流傳感器和溫度傳感器以及仿真的高電壓電池故障，為電池管理系統(tǒng)（BMS）的ECU創(chuàng)建一個用于質(zhì)量診斷的硬件在環(huán)系統(tǒng)。 我們使用HIL系統(tǒng)來測試我們復(fù)雜的實時系統(tǒng)。這項技術(shù)能提供一個平臺，有效地檢查需要動態(tài)模型的測試主機的控制狀態(tài)。 系統(tǒng)概述 我們使用BMS HIL系統(tǒng)來測試用于電動或混合動力汽車的高壓電池，以評估BMS的控制邏輯和故障診斷功能。我們使用Simulink創(chuàng)建了一個電池模型，然后利用LabVIEW仿真接口工具包將電池模型應(yīng)用到開發(fā)平臺。我們也使用NI PXI系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)高效及可靠的運行。 該BMS HIL系統(tǒng)能在各種測試案例中完成質(zhì)量診斷。通過編寫自動測試方案，我們針對電池系統(tǒng)重現(xiàn)了所有可能的測試案例，并使用NI TestStand來組織和管理各個案例方案。 我們使用LabVIEW實現(xiàn)系統(tǒng)的快速部署，使用NI PXI快速產(chǎn)生和采集信號，精確重現(xiàn)電池組電壓的變化，包括BMS中的電流和溫度變化。 另外，通過使用NI TestStand，我們利用BMS性能評估測試實例來實現(xiàn)簡化的自動測試方案。 使用NI產(chǎn)品的優(yōu)勢 我們選擇NI軟硬件開發(fā)平臺來縮短系統(tǒng)開發(fā)時間、保證系統(tǒng)可靠性、精簡自動化測試方案的實施，簡化系統(tǒng)維護和維修過程。同時，NI產(chǎn)品也跟Simulink兼容。 系統(tǒng)硬件配置 BMS HIL系統(tǒng)硬件包括安裝LabVIEW并控制整個系統(tǒng)的計算機、采集和提供信號輸出的實時NI PXI硬件平臺、模仿電池組的電池組電壓生成器和一組信號調(diào)理單元。另外，系統(tǒng)還包括模擬各種測試錯誤的故障注入模塊、為BMS ECU供電的電源和連接HIL仿真系統(tǒng)和ECU的接口箱等。 
圖1：BMS HIL硬件在環(huán)系統(tǒng)硬件配置 系統(tǒng)軟件配置 BMS HIL系統(tǒng)軟件主要分成兩個不同的子系統(tǒng)。我們利用第一個子系統(tǒng)手動地生成錯誤和多種配置來檢查ECU性能；另外一個是自動系統(tǒng)，使用NI TestStand預(yù)先設(shè)定各種錯誤，然后自動檢查ECU性能。
圖2：BMS系統(tǒng)信號流程圖
圖3：BMS HIL仿真系統(tǒng)軟件配置圖 當主計算機接收到用戶發(fā)出的控制指令請求時，PXI實時控制器指定實時信號采集或輸出的規(guī)則。借助現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實時完成指定的任務(wù)。
圖4 BMS HIL系統(tǒng)用戶界面配置
圖5 應(yīng)用LabVIEW仿真接口工具包的電池模型 電池槽電壓、電池溫度和從電池模型中產(chǎn)生的電池組電流，均可利用FPGA來仿真實現(xiàn)。因為FPGA能夠提供高速的性能，我們能提高從每個電池組生成的電流的反應(yīng)速度。
圖6 使用FPGA生成源自電池模型的電池槽電壓輸出 測試方案實施 通過使用NI TestStand（見圖7），我們能依次布置各種發(fā)生于電池系統(tǒng)的錯誤情況和相應(yīng)的配置，從而簡化自動測試方案。
圖7：使用FPGA生成指定溫度和電流輸出
圖8 應(yīng)用NI TestStand執(zhí)行自動測試方案 結(jié)論 使用我們的BMS HIL硬件在環(huán)測試系統(tǒng)可以減少電動車或混合動力車電池測試相關(guān)的費用和風險。該系統(tǒng)也提供測試環(huán)境，包括電池槽電壓、電流和溫度，這些很難共同設(shè)置。另外，應(yīng)用NI產(chǎn)品可以提高硬件可靠性并減少系統(tǒng)開發(fā)時間。 通過應(yīng)用LabVIEW和LabVIEW仿真接口工具包，我們快速實現(xiàn)了用戶界面和使用了Simulink中的應(yīng)用電池模型。通過NI TestStand，我們能配置許多測試案例，從而得出具有可讀性的BMS性能評估和簡化的自動測試方案。 |
