本發(fā)明涉及電動汽車能量管理領域，尤其涉及對電動汽車中的用電附件的能量耗散進行測試用的測試采集系統(tǒng)及采集方法。

背景技術：

由于能源緊缺和環(huán)境惡化現(xiàn)象日益嚴重，節(jié)能環(huán)保也越來越受到重視。相對于傳統(tǒng)燃油車輛，采用電力作為動力源的電動汽車更為節(jié)能環(huán)保。但是，目前的電動汽車多是通過選用不同的能量管理策略或優(yōu)化策略對電動汽車的能量進行管理，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。本領域的技術人員在制定管理策略或優(yōu)化策略時，只針對電動汽車的行駛工況對電動汽車的能量管理策略進行優(yōu)化，而不考慮電動汽車中的電附件的能耗，節(jié)能性差。

技術實現(xiàn)要素：

為提高電動汽車的節(jié)能性能，本發(fā)明提出一種電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)，該測試采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、控制模塊和電源；

所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)所述控制模塊發(fā)出的控制指令采集所述電動汽車電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將該狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿隹刂颇K中；

所述人機交互模塊包括與所述控制模塊連接的顯示裝置和信息輸入裝置，所述顯示裝置用于顯示所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及所述狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)所述控制模塊處理形成的數(shù)據(jù)信息，所述信息輸入裝置用于向所述控制模塊輸入控制命令；

所述控制模塊包括數(shù)據(jù)處理器和存儲器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述人機交互模塊輸入的控制命令完成數(shù)據(jù)處理工作或發(fā)出控制指令，所述存儲器用于存儲所述狀態(tài)數(shù)據(jù)及所述數(shù)據(jù)處理器處理形成的數(shù)據(jù)信息；

所述電源為所述數(shù)據(jù)采集模塊、所述控制模塊及所述人機交互模塊供電。

利用該電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)對電動汽車上電附件狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，并可根據(jù)各個電附件的能耗分析需要對電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，以便于對電動汽車進行整車功率分布統(tǒng)計、單個電附件功率分布統(tǒng)計以及單個電附件工作時間比例統(tǒng)計，這樣，本領域技術人員在對電動汽車的能量管理策略進行優(yōu)化時，可根據(jù)電動汽車的行駛工況及電動汽車電附件的能耗制定優(yōu)化策略，從而實現(xiàn)對電動汽車的能量管理，提高電動汽車的節(jié)能性能。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器和數(shù)據(jù)采集卡，且所述傳感器安裝固定在待測試電附件上并通過數(shù)據(jù)傳輸線與所述數(shù)據(jù)采集卡連接，所述傳感器采集所述待測電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將該狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述控制模塊連接并根據(jù)所述控制模塊發(fā)出的控制指令從所述傳感器中采集所述狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號并將該狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號傳輸?shù)剿隹刂颇K中。這樣，利用數(shù)據(jù)傳輸線在傳感器和數(shù)據(jù)采集卡之間傳輸信號，可避免信號受損，傳輸效果好。

優(yōu)選地，所述傳感器包括電流傳感器、電壓傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器及溫度傳感器。

優(yōu)選地，所述控制模塊包括格式轉(zhuǎn)換器，該格式轉(zhuǎn)換器與所述數(shù)據(jù)處理器和所述存儲器連接，用于轉(zhuǎn)換所述數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式。這樣，用戶可根據(jù)后續(xù)的分析需要，通過人機交互模塊向控制模塊發(fā)送格式轉(zhuǎn)換命令，使數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式轉(zhuǎn)換為分析所需的格式，方便后續(xù)分析時使用，提高分析效率。

進一步地，所述控制模塊上設置有網(wǎng)口、VGA接口和USB接口。這樣，用戶可通過網(wǎng)絡對該電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)進行遠程控制，同時可對電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)及對狀態(tài)數(shù)據(jù)處理得到的數(shù)據(jù)信息進行遠程備份和管理；可利用VGA接口與顯示裝置連接，狀態(tài)數(shù)據(jù)及狀態(tài)數(shù)據(jù)處理得到的數(shù)據(jù)信息通過VGA接口傳輸?shù)斤@示裝置中，分辨率高、顯示速率快且顯示顏色豐富，便于用戶觀察分析；可通過USB接口連接信息輸入裝置，連接方便快捷。

優(yōu)選地，所述顯示裝置可通過多個窗口進行顯示。這樣，顯示裝置同一時間段內(nèi)可通過多個窗口對不同的數(shù)據(jù)信息進行實時顯示或回放顯示，既便于用戶實時讀取電動汽車在行駛過程中的狀態(tài)，又便于用戶在測試采集完成后了解測試采集時各項數(shù)據(jù)的變化過程，方便對電動汽車進行分析。

優(yōu)選地，所述電源為DC-DC電源或車載低壓電源，該DC-DC電源或車載低壓電源可直接為數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊及控制模塊供電，使用方便。

本發(fā)明還提出一種電動汽車電附件性能測試采集方法，該方法包括如下步驟：

S1：數(shù)據(jù)采集模塊中的不同類型的傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與相應類型的數(shù)據(jù)采集卡連接，并將所述傳感器根據(jù)測試需要安裝固定到待測試電附件上；

S2：當所述傳感器為電流傳感器、電壓傳感器、速度傳感器或轉(zhuǎn)角傳感器時，對所述傳感器進行零漂標定；當所述傳感器為溫度傳感器時，對所述傳感器進行測量值修正；

S3：通過人機交互模塊向控制模塊中輸入控制命令，且所述控制模塊根據(jù)所述控制命令向所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)出控制指令，所述數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)所述控制指令采集待測試電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過所述數(shù)據(jù)采集卡輸送到所述控制模塊中；

S4：所述控制模塊對所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理并存儲。

采用該電動汽車電附件性能測試采集方法可在電動汽車行駛過程中采集電動汽車中電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)比如工作電流、工作電壓、車室內(nèi)的溫度、車室外的溫度、車輛行駛速度及轉(zhuǎn)向角度等，并根據(jù)后續(xù)分析需求對采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，從而使用戶在對電動汽車進行能量管理時，可根據(jù)電動汽車電附件的能耗以及電動汽車的行駛工況對電動汽車的能量管理系統(tǒng)進優(yōu)化，進而提高電動汽車的節(jié)能性能。

優(yōu)選地，在所述步驟S3中，所述數(shù)據(jù)采集模塊在所述電動汽車行駛過程中對所述待測試電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時采集。這樣，用戶根據(jù)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)對電動汽車電附件的能耗進行統(tǒng)計分析時，統(tǒng)計分析結果更為準確。

優(yōu)選地，在所述步驟S4中，所述控制模塊通過數(shù)據(jù)處理器對所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，并通過格式轉(zhuǎn)換器對所述數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式進行轉(zhuǎn)換。這樣，用戶可根據(jù)后續(xù)統(tǒng)計分析需要對數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式進行轉(zhuǎn)換，以便于后續(xù)的統(tǒng)計分析，方便實用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)的結構框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊1、人機交互模塊2、控制模塊3和電源4。數(shù)據(jù)采集模塊1與控制模塊3連接，并根據(jù)控制模塊3發(fā)出的控制指令采集電動汽車電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，該狀態(tài)數(shù)據(jù)包括電動汽車中電附件的工作電流和工作電壓、電動汽車的車室內(nèi)外的溫度、電動汽車的行駛速度及行駛過程中的轉(zhuǎn)向角度。人機交互模塊2與控制模塊3連接，用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊1采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及該狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)控制模塊3處理后形成的數(shù)據(jù)信息，并向控制模塊3中輸入控制命令?？刂颇K3根據(jù)人機交互模塊2輸入的控制命令完成數(shù)據(jù)處理工作或者發(fā)出控制指令，并對處理形成的數(shù)據(jù)信息進行存儲。電源4位數(shù)據(jù)采集模塊1、人機交互模塊2和控制模塊3供電。

數(shù)據(jù)采集模塊1包括傳感器11和數(shù)據(jù)采集卡12，傳感器11通過數(shù)據(jù)傳輸線13與數(shù)據(jù)采集卡12連接，且傳感器11根據(jù)需要安裝固定在待測試電附件上，用于采集待測試電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將該狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號；數(shù)據(jù)采集卡12嵌置在控制模塊3上。傳感器11的類型可根據(jù)電動汽車中電附件的類型確定，比如，電動汽車中所有用電附件都需配設電流傳感器和電壓傳感器，用于檢測用電附件的工作電流和工作電壓，從而計算出用電附件的耗電量即能量消耗；電動汽車的車室內(nèi)和車室外均配設有溫度傳感器，該溫度傳感器可優(yōu)選熱電偶傳感器，用于檢測電動汽車的車室內(nèi)和車室外的溫度，并在空調(diào)開啟時評價空調(diào)的制冷效果和舒適度；電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)配設速度傳感器，用于檢測電動汽車的行駛速度即車速，以分析車速的變化對電動汽車的能耗的影響；電動汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配設轉(zhuǎn)角傳感器，用于檢測電動汽車的轉(zhuǎn)向角度，以分析電動汽車的轉(zhuǎn)向?qū)ζ淠芎牡挠绊?。傳感?1的量程及精度根據(jù)待測試電附件的特性確定。比如，驅(qū)動電機功率需求大，溫度對驅(qū)動電機性能的影響明顯，需要采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括工作電流、工作電壓和溫度，其中，電流傳感器需要選用高精度的大量程的高精度電流傳感器，電壓傳感器需選用700V的高精度電壓傳感器；空調(diào)電機的功率需求較小，溫升現(xiàn)象不明顯，只需要采集其工作電流和工作電壓，由于空調(diào)電機由電池組供電，故需要選用一個大量程高精度的電壓傳感器，由于空調(diào)電機的功率小，工作電流較小，故需要選用一個小量程高精度的閉環(huán)電流傳感器；電動轎車的轉(zhuǎn)向電機，由低壓電源供電，電壓低，功率較小，電流也較小，而且不是一直處于工作狀態(tài)，因此不用考慮溫度升高對電機性能的影響，只需要選用小量程高精度的電壓傳感器和閉環(huán)電流傳感器采集其工作電流和工作電壓；電動轎車的制動電機，由低壓電源供電，電壓低，功率較小，電流也較小，而且不是一直處于工作狀態(tài)，因此不用考慮溫度升高對制動電機性能的影響，只需要選用小量程高精度的電壓傳感器和閉環(huán)電流傳感器采集其工作電流和工作電壓；低壓電器部件(燈光系統(tǒng)、儀表、音響系統(tǒng)、電動雨刮器、電動車窗等)，均由低壓電源供電，每一個低壓用電部件的電壓低，功率小，電流也很小，而且各個低壓部件之間是并聯(lián)的，因此需要選用一個小量程高精度電壓傳感器采集工作電壓，每一個低壓用電部件需串聯(lián)一個小量程的高精度閉環(huán)電流傳感器采集各個低壓用電部件的工作電流，低壓電器部件總的供電端需要串聯(lián)一個量程稍大的高精度閉環(huán)電流傳感器采集低壓電器部件總的工作電流。根據(jù)傳感器11采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)的類型選用相應類型的數(shù)據(jù)采集卡12，比如，電流傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與電流采集卡連接，電壓傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與電壓采集卡連接，速度傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與車速采集卡連接。用于連接傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)傳輸線的長度可根據(jù)需要確定，以滿足不同車型的測試采集需要。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸線13選用屏蔽線纜，以避免狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號在傳輸過程中受損。

人機交互模塊2包括顯示裝置21和信息輸入裝置22。其中，顯示裝置21用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊1采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)控制模塊3處理后形成的數(shù)據(jù)信息。優(yōu)選地，顯示裝置21可通過多個窗口對不同的數(shù)據(jù)信息進行實時顯示和回放顯示，既便于用戶實時讀取電動汽車在行駛過程中的狀態(tài)，又便于用戶在測試采集完成后了解測試采集時各項數(shù)據(jù)的變化過程，方便用戶進行深入分析。信息輸入裝置22包括鍵盤和鼠標，這樣，用戶可通過鍵盤輸入命令，比如測試時長、采樣率的大小及最大采樣率；可利用鼠標在電動汽車電附件測試采集系統(tǒng)的控制界面上點擊相關按鍵以輸入控制命令，比如，點擊開始鍵以使該電動汽車電附件測試采集系統(tǒng)開始運行，點擊采集通道以選擇符合采集要求的采集通道。

控制模塊3包括數(shù)據(jù)處理器31和存儲器32。其中，數(shù)據(jù)處理器31根據(jù)用戶通過人機交互模塊2輸入的控制命令向數(shù)據(jù)采集模塊1發(fā)出控制指令，以使數(shù)據(jù)采集模塊1啟動采集電動汽車電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器31中進行處理。數(shù)據(jù)處理器31對數(shù)據(jù)采集模塊1采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理時，可根據(jù)電動汽車中各個電附件的能耗分析需求進行處理。由于能耗分析需求包括瞬時最大電流輸出、瞬時功率消耗、平均能耗以及溫度對能耗的影響，在對電動汽車電附件進行能耗分析時，需要獲取電動汽車中各個電附件在一段時間內(nèi)的最大電壓、最小電壓、平均電壓、最大電流、最小電流、平均電流，故，數(shù)據(jù)處理器31在對數(shù)據(jù)采集模塊1采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理時，需進行平均值、最大值、最小值、標準差及均方根值計算。例如，整個測試采集過程是13分鐘，從中選取連續(xù)10s的測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)該段測試數(shù)據(jù)對電動汽車進行整車功率分布統(tǒng)計、單個電附件功率分布統(tǒng)計以及單個電附件工作時間比例統(tǒng)計。其中，整車功率分布統(tǒng)計指的是，在多次實驗循環(huán)下，根據(jù)各個電附件的工作電流和工作電壓計算出其功率，將電動汽車中所有電附件的功率相加即可得到整車功率，并以百分比為縱軸，以整車功率為橫軸得出整車功率分布。單個電附件功率分布統(tǒng)計是指根據(jù)單個電附件的工作電流和工作電壓計算出該電附件的功率，并以百分比為縱軸，以該單個電附件的功率為橫軸得出該單個電附件功率分布。單個電附件工作時間比例統(tǒng)計是指單個電附件在整個測試采集過程中，消耗能量的工作時間占整個測試采集時間的比例。存儲器32用于存儲數(shù)據(jù)采集模塊1采集到的電動汽車電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及該狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器31處理形成的數(shù)據(jù)信息，以便于用戶在測試采集完成后對測試采集到的數(shù)據(jù)進行回放分析。存儲器32在存儲數(shù)據(jù)時，根據(jù)采集時間以及采集對象進行分類存儲，比如，將一次測試采集過程中采集到的空調(diào)系統(tǒng)的工作電流和工作電壓存儲到一個文件中，以便于用戶查找數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)處理器31和存儲器32之間設置格式轉(zhuǎn)換器33，且該格式轉(zhuǎn)換器33與數(shù)據(jù)處理器31和存儲器32連接，并將數(shù)據(jù)處理器31輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式后輸送到存儲器32中進行存儲。比如，在需要用excel對采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理時，可通過格式轉(zhuǎn)換器33將數(shù)據(jù)處理器31輸出的數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為xls的格式后再進行存儲，這樣，可使用不同的軟件對該電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進行分析或處理。優(yōu)選地，控制模塊3上設置有連接網(wǎng)線用的網(wǎng)口，這樣，用戶可通過網(wǎng)絡對控制模塊3進行遠程控制，從而實現(xiàn)對電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)進行遠程控制，同時可實現(xiàn)對電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)及處理得到的數(shù)據(jù)信息進行遠程備份和管理。優(yōu)選地，控制模塊3上設置有多個數(shù)據(jù)傳輸用的USB接口，這樣信息輸入裝置22中的鼠標和鍵盤可分別通過一個USB接口與控制模塊3連接，連接方便，同時還可以通過USB接口連接用于備份或存儲數(shù)據(jù)的外部存儲設備。優(yōu)選地，控制模塊3上設置有連接顯示裝置21用的VGA接口，以便于顯示裝置21與控制模塊3直接連接，從而避免顯示數(shù)據(jù)失真。

電源4選用DC-DC電源即直流電源，該DC-DC電源上設置有與數(shù)據(jù)采集模塊1和控制模塊3連接用的供電接口，且該DC-DC電源可根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊1和控制模塊3工作電壓輸出的相應的電壓，比如5V、12V和24V。這樣，電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)只需配設一個電源4即可滿足不同模塊的供電電壓需求，使用方便。當然，電源4也可以選用車載低壓電源。

下面，對采用上述電動汽車電附件性能測試采集系統(tǒng)對電動汽車電附件性能測試采集方法進行詳細說明。

該電動汽車電附件性能測試采集方法包括如下步驟：

S1：數(shù)據(jù)采集模塊中不同類型的傳感器與相應類型的數(shù)據(jù)采集卡連接，且將傳感器根據(jù)測試需要安裝固定到待測試電附件上。傳感器包括電流傳感器、電壓傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器及溫度傳感器，其中，電流傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與電流采集卡連接，電壓傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與電壓采集開連接，速度傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與速度采集卡連接，轉(zhuǎn)角傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與轉(zhuǎn)角采集卡連接，溫度傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與溫度采集卡連接。

S2：對電流傳感器、電壓傳感器、速度傳感器及轉(zhuǎn)角傳感器進行零漂標定，對溫度傳感器進行測量值修正，以完成傳感器的校正工作。其中，零漂標定是指在開始測試前，將傳感器懸空測試并將該傳感器的當前讀數(shù)標記為零。對溫度傳感器進行測量值修正指的是將溫度傳感器放置在一個可精確測定的已知溫度的環(huán)境中一段時間，比較溫度傳感器輸出的溫度值與環(huán)境溫度是否一致，并計算出測量誤差作為該溫度傳感器的修正值對其測量值進行修正。

S3：通過人機交互模塊向控制模塊中輸入控制命令，且控制模塊根據(jù)接收到的控制命令向數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)出控制指令，數(shù)據(jù)采集模塊中的傳感器根據(jù)控制指令采集待測試電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)并將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號，數(shù)據(jù)采集模塊中的數(shù)據(jù)采集卡從傳感器中采集狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號并將該狀態(tài)數(shù)據(jù)電信號輸送到控制模塊中。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集模塊在電動汽車行駛過程中，對待測試電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時采集，以提高統(tǒng)計分析的準確性。優(yōu)選地，電動汽車的行駛工況可根據(jù)測試需要進行設置，以便于對在不同的行駛工況下行駛的電動汽車的電附件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集。

S4：控制模塊對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理并存儲。優(yōu)選地，控制模塊通過數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，并通過格式轉(zhuǎn)換器對數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式進行轉(zhuǎn)換。這樣，用戶可根據(jù)后續(xù)的處理分析需要，利用格式轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)處理器輸出的數(shù)據(jù)存儲文件的格式轉(zhuǎn)換成處理分析需要的格式，比如轉(zhuǎn)換成excel表格文件，以便于后續(xù)分后分析使用，方便實用。