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    汽车 电池 仿真器
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510111669.2

    申请日:

    2015.03.13

    公开号:

    CN104678225A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20150313|||公开
    IPC分类号: G01R31/00 主分类号: G01R31/00
    申请人: 上海理工大学
    发明人: 黄影平; 杨立娜
    地址: 200093上海市杨浦区军工路516号
    优先权:
    专利代理机构: 上海申汇专利代理有限公司31001 代理人: 吴宝根
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510111669.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.08.25|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种汽车电池仿真器,包括模拟产生汽车点火启动电压波形???,模拟产生间歇式电压波形???,模拟产生电池漏电电压波形???;模拟??槟诎ㄉ瓒úㄐ尾问谋浠段б约案鞲霾问姆植脊媛?,包括随机分布和均匀分布,据此生成波形的参数数组。根据设定的波形参数产生的电压波形是符合特定统计规律的随机波形,同时仿真器产生的波形是可以复现的。利用这些电压波形对汽车电子系统进行冲击,以测试汽车电子系统受冲击后的性能。测试更加符合实际运行时可能发生的低电压情况,也可以对测试进行复现。有效的解决了现有的使用固定参数所产生的低电压冲击波形没有实效性,不能涵盖汽车运行中可能的工作情况,不利于汽车电子系统性能质量控制。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种汽车电池仿真器,其特征在于,包括模拟产生汽车点火启动电压波形???,模拟产生间歇式电压波形???,模拟产生电池漏电电压波形???;每个模拟??槟诎ㄉ瓒úㄐ尾问谋浠段б约案鞲霾问姆植脊媛?,模拟??楦莶问姆植脊媛伤婊ㄐ蔚牟问?,每组参数生成一个电压波形,用产生的电压波形对汽车电子系统进行冲击,测试汽车电子系统受冲击后的性能。

    2.  根据权利要求1所述汽车电池仿真器,其特征在于,所述波形参数的分布规律是正态分布或均匀分布。

    3.  根据权利要求1和2所述汽车电池仿真器,其特征在于,所述模拟产生汽车点火启动电压波形??椴牟ㄐ伟ㄋ亩?,参数为V1,V2,V3,V4,V5,T1,T2,T3,T4,Tr1,Tr2,f,M:
    第一段发动机未启动前电池两端的电压波,为直线波,电压为V1,对应时间为T1;
    第二段发动机启动瞬间电压波,为斜线波,从V1降到V2,V2为发动机启动瞬间达到的最低电压,对应时间为T2;
    第三段最低电压维持电压波,为直线波,电压为V2,对应时间T3是最低电压的维持时间,
    第四段发动机启动从最低电压回升到启动完成工作电压波,对应时间为Tr1+T4+Tr2时间和,Tr1为斜线波时间,对应斜线波为从最低电压到电压振荡点;T4为降压正弦振荡波时间,对应振荡波频率为f,振荡幅度为M,V4和V5分别是电压在回升过程中振动的最大和最小电压值;Tr2为斜线波时间,对应斜线波为从电压振荡结束点到启动完毕后的工作电压,V3是发动机启动完毕后的工作电压;
    所述模拟产生间歇式电压波形??椴牟ㄐ危?
    包括正常电池电压波和由于触点接触不良所引起的低电压波,参数为T10,T11,T12,从初始计时到电池两端触点接触良好的维持时间为T10,维持正常电池电压波;由于触点接触不良所引起的低电压的维持时间T12,维持低电压;下次电池两端触点接触良好到再次接触不良时的维持时间T11,维持正常电池电压波;
    所述模拟产生电池漏电电压波形??椴牟ㄐ伟尾ㄐ?,参数为V21,V22,V23,T20,T21,T22,T23,T24,T25:
    第一段零电压的维持时间为T20,电压为零;
    第二段直线电压波,电池两端接触良好时的维持时间为T21,对应电池未漏电前电池两端的电压V21;
    第三段电池放电电压波,斜线波,从电压V21到电池放电结束最低电压为V22,
    对应电池放电时间为T22,                                                ;
    第四段低电压维持直线波,电压为V22,时间为电池放电后维持低电压所经历的时间T23;
    第五段涓流充电电压波,斜线波,从电压V22上升到电池充电后的稳定电压V23,时间为涓流充电时间T24,;
    第六段充电结束后直线电压波,电压为V23,时间为充电结束后电池的稳定工作时间T25。

    说明书

    说明书汽车电池仿真器
    技术领域
    本发明涉及一种汽车电子系统测试技术,特别涉及一种汽车电池仿真器。
    背景技术
    汽车电子设计开发过程中,汽车电子系统的电磁兼容性(EMC)测试是一项必不可少的内容。例如汽车在点火启动、触点接触不良或是电池缓慢漏电的过程中,供电电压将会下降并产生强烈的波动。这些波动对汽车电子系统性能的影响需要用符合实际状况的电压波形对其进行冲击测试。现有的测试规范中低电压波形的产生都是使用固定波形参数的,例如现有的EMC测试规范(ISO16750-2)中,对汽车点火电压波形的定义采用固定参数生成,这样产生的波形往往和实际运行时出现的波形不符,测试不具有实效性。
    发明内容
    本发明是针对现有的使用固定参数所产生的低电压冲击波形不具有实效性,并不能涵盖汽车运行中可能的工作情况,不利于汽车电子性能质量控制这一局限性的问题,提出了一种汽车电池仿真器,依据统计分布规律随机产生波形参数、具有测量复现性,用于测试汽车电子系统性能的模拟汽车供电电压实际状况的汽车电池仿真器。该电池仿真器可模拟产生:汽车启动时的点火电压,由电池端子触点接触不良等原因引起的间歇式电压,以及缓慢的电池漏电电压等三种状况下的低电压波形。
    本发明的技术方案为:一种汽车电池仿真器,包括模拟产生汽车点火启动电压波形???,模拟产生间歇式电压波形???,模拟产生电池漏电电压波形???;每个模拟??槟诎ㄉ瓒úㄐ尾问谋浠段б约案鞲霾问姆植脊媛?,模拟??楦莶问姆植脊媛伤婊ㄐ蔚牟问?,每组参数生成一个电压波形,用产生的电压波形对汽车电子系统进行冲击,测试汽车电子系统受冲击后的性能。
    所述随机分布是均匀分布或正态分布。
    所述模拟产生汽车点火启动电压波形??椴牟ㄐ伟ㄋ亩?,参数为V1,V2,V3,V4,V5,T1,T2,T3,T4,Tr1,Tr2,f,M:
    第一段发动机未启动前电池两端的电压波,为直线波,电压为V1,对应时间为T1;
    第二段发动机启动瞬间电压波,为斜线波,从V1降到V2,V2为发动机启动瞬间达到的最低电压,对应时间为T2;
    第三段最低电压维持电压波,为直线波,电压为V2,对应时间T3是最低电压的维持时间,
    第四段发动机启动从最低电压回升到启动完成工作电压波,对应时间为Tr1+T4+Tr2时间和,Tr1为斜线波时间,对应斜线波为从最低电压到电压振荡点;T4为降压正弦振荡波时间,对应振荡波频率为f,振荡幅度为M,V4和V5分别是电压在回升过程中振动的最大和最小电压值;Tr2为斜线波时间,对应斜线波为从电压振荡结束点到启动完毕后的工作电压,V3是发动机启动完毕后的工作电压;
    所述模拟产生间歇式电压波形??椴牟ㄐ危?
    包括正常电池电压波和由于触点接触不良所引起的低电压波,参数为T10,T11,T12,从初始计时到电池两端触点接触良好的维持时间为T10,维持正常电池电压波;由于触点接触不良所引起的低电压的维持时间T12,维持低电压;下次电池两端触点接触良好到再次接触不良时的维持时间T11,维持正常电池电压波;
    所述模拟产生电池漏电电压波形??椴牟ㄐ伟尾ㄐ?,参数为V21,V22,V23,T20,T21,T22,T23,T24,T25,
    第一段零电压的维持时间为T20,电压为零;
    第二段直线电压波,电池两端接触良好时的维持时间为T21,对应电池未漏电前电池两端的电压V21;
    第三段电池放电电压波,斜线波,从电压V21到电池放电结束最低电压为V22,
    对应电池放电时间为T22,                                               ;
    第四段低电压维持直线波,电压为V22,时间为电池放电后维持低电压所经历的时间T23;
    第五段涓流充电电压波,斜线波,从电压V22上升到电池充电后的稳定电压V23,时间为涓流充电时间T24,;
    第六段充电结束后直线电压波,电压为V23,时间为充电结束后电池的稳定工作时间T25。
    本发明的有益效果在于:本发明汽车电池仿真器,所产生的冲击波形符合特定统计规律的随机波形,更加符合实际运行时可能发生的低电压波形,使汽车电子性能测试更加符合实际可能出现的情况。同时产生的波形是可以复现的,从而保证了测试的可复现性。它有效的解决了现有的使用固定参数所产生的低电压冲击波形没有实效性,并不能涵盖汽车运行中可能的工作情况,不利于汽车电子系统性能质量控制这一问题。
    附图说明
    图1 为本发明实施例中发动机点火启动时电压波形及参数图;
    图2为本发明实施例中间歇式电压波形及参数图;
    图3 为本发明实施中漏电电压波形及参数图。
    具体实施方式
    本发明实施例的汽车电池仿真器包括模拟产生汽车点火启动电压波形???,模拟产生间歇式电压波形???,模拟产生电池漏电电压波形???,三种模拟??榘此婊植脊媛缮瓒ú问闹肿拥愫头段?,产生波形的参数数组,根据产生的波形参数生成电压波形,对汽车电子系统进行冲击,以测试汽车电子系统受冲击后的性能,然后可得到检测汽车电子系统对每组冲击波形的性能反应,找出汽车电子系统的薄弱点或故障点。图1为汽车发动机点火启动时电压波形及参数图。图2是间歇式电压波形及参数图,它可用于检测汽车电池两端触点接触不良所引起的电压波动情况。包括安装错误、配线或是连接器的损坏等所产生的接触不良。汽车漏电电压波形及参数图如图3所示,它可用于检测汽车由缓慢的电池放电、到维持一个低电压再到涓流充电所引起的电压波动变化。比如当汽车发动机已经关闭但如车灯和收音机等某些汽车荷载仍然保留的情况。
    1、通过对汽车点火启动电压,间歇式电压,电池漏电电压三种状况下的电池电压波形的分析,根据某知名汽车企业制订的电磁兼容标准,针对于电池电压为12v的发动机,确定它们的电压波形分别如图1、图2、图3所示,以及决定引起波形变化的参数包括电压幅值V,频率f,时间T等。
    图1 为本发明实施例中发动机点火启动时电压波形及参数,它模拟了汽车发动机点火启动时电压的波动情况。决定汽车点火启动电压波形的参数有V1,V2,V3,V4,V5,T1,T2,T3,T4,Tr1,Tr2,f,M等共13个参数。它们会随系统配置、电力负载、电池的充放电状态和周围的环境温度等因素而随机变化。其中:V1是发动机未启动前电池两端的电压,变化范围为10 V~14V ;V2是发动机启动瞬间达到的最低电压,变化范围为1V~8V;V3是发动机启动完毕后的工作电压12 V;V4,V5分别是电压在回升过程中振动的最大和最小电压值,V4的变化范围为4V~10V, V5的变化化范围为3V~8V;T1是从初始计时到发动机启动所经历的时间,变化范围为15ms~19999ms;T2是发动机启动瞬间下降至最低电压所经历的时间5ms;T3是最低电压的维持时间, 变化范围为5ms~105ms; Tr1+T4+Tr2是发动机启动过程中从最低电压开始回升到启动完成经历的时间和, Tr1的变化范围为20ms~150ms ,Tr2为500ms ,T4的变化范围为1sec~31sec;f是正弦波动电压的频率4Hz,振幅M是波动电压的峰-峰值, 其变化范围为1 V~2V。
    图2为本发明实施例中间歇式电压波形及参数图;它模拟了由汽车电池两端触点接触不良所引起的电压波动情况。它包括安装错误、配线或是连接器的损坏等所产生的接触不良。决定汽车间歇式电压波形的参数如图2所示,有T10,T11,T12等共3个参数。对于电池电压为12V的发动机,在时间为5分钟的测试过程中:T10是从初始计时到电池两端触点接触良好的维持时间60sec;T12是由于触点接触不良所引起的低电压的维持时间,T11是下次电池两端触点接触良好到再次接触不良时的维持时间,对于T11和T12的每一个最大值,设置不同的种子值,都会随机生成一个序列结果。其中:,
    。
    图3 为本发明实施例中漏电电压波形及参数。它模拟了由缓慢的电池放电、到维持一个低电压再到涓流充电所引起的电压波动变化。比如当汽车发动机已经关闭但如车灯和收音机等某些汽车荷载仍然保留的情况。决定汽车漏电电压波形的参数如图3所示,有V21,V22,V23,T20,T21,T22,T23,T24,T25,等共9个参数。其中:V21是电池未漏电前电池两端的电压12 V;V22是电池放电结束到涓流充电前所维持的低电压,变化范围为0~10 v;V23是电池充电后的稳定电压12 v;T20为零电压的维持时间10sec;T21为电池两端接触良好时的维持时间60sec;T22为电池放电时间, ,s和V是单位;T23为电池放电后维持低电压所经历的时间1s;T24为涓流充电时间, ;T25为充电结束后电池的稳定工作时间60sec。如果T21,T25能够在更短时间周期内完成操作的话,那么这个??榈乃惺奔渖瓒ǘ伎梢允实钡丶跣?。它是在所有的操作模式(例如on/off,open/close)通过的前提下所进行地模拟仿真,是用来验证每一个重要模式正确功能的。
    以下实施步骤以发动机点火启动电压随机波形的生成为例对本发明进行具体阐述。
    1)、对生成的三种电池电压波形进行相应的程序编写。利用LabVIEW中随机数生成函数产生V1,V2,V3,V4,V5,T1,T2,T3,T4,Tr1,Tr2,f,M等13个参数的序列。假定要产生100个波形,13个参数取相同的采样数量100,这100个采样值均服从特定的随机分布(均匀分布或正态分布),并将其保存到13个独立的(1×100)维数组中,每一个数组列特定下标所对应的13个参数决定一个电压波形,这样产生的100个波形形状大体相同,但存在差异,而且具有随机性,这样产生的每个参数序列取决于预先确定的平均值和范围(均匀分布),或方差(正态分布)。例如对于图1中的参数V2,可根据电压下降的实际情况确定均值为3.5V,变化范围为2.5V~4.5V,方差为0.5V。
    2)、在LabVIEW中设计汽车电池仿真系统操作界面,实现对汽车点火启动电压,间歇式电压,电池漏电电压三种状况下的电池电压波形进行选择。
    3)、设计汽车电池仿真系统每一个波形生成的子功能界面,在此操作界面上,显示有该电压波形生成所需的参数设置选项菜单,如电压、时间、频率设计汽车电池仿真系统每一个波形生成的子功能界面,在此操作界面上,显示有该电压波形生成所需的参数设置选项菜单,如电压、时间、频率和数据存储路径等参数设置窗口等,用户可以根据实际测试需求在下拉菜单中选择每个参数的分布规律,以及该分布所需要的种子点。在测试的不同阶段可选择不同的分布:平均分布和正态分布。当初次进行测试时,平均分布是一个合理的选择,因为它将给测试组中每一个值均等的可能。而当经过若干次测试后已经证明某一个参数在某个值附近会产生故障,那么要生成的参数组将主要偏离这个点附近。在这种情况下,选择正态分布,设置合理的均值和方差即可。参数设置完毕后点击“加载参数”,系统运行后产生的波形将在右侧窗口显示。产生的电压波形通过程控功率电源驱动汽车电子系统,对汽车电子系统进行冲击,测试汽车电子系统受冲击后的性能。
    4)、将上述确定的决定波形的13个(1×100)维的数组记录下来,通过EXCEL表格的形式输出,在需要重复测试的时候,例如发现故障的情况下,通过对V1,V2,V3,V4,V5,T1,T2,T3,T4,Tr1,Tr2,f,M这13个参数以固定值的产生波形的方式,可以对其之前所生成的100个电压波形进行复现,实现测量的复现性。

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