電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，包括通信板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和主控制器等。本測試臺架按照實際工況下的數(shù)據(jù)生成模擬信號并輸送至電池管理系統(tǒng)，采集電池管理系統(tǒng)輸出的結(jié)果，對結(jié)果進行分析，得出電池管理系統(tǒng)的檢測精度，以及邏輯控制與故障檢測的準確度等，實現(xiàn)了自動化測試，避免了手動測試的弊端，增加了測試準確度和測試全面性。
【專利說明】電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染和能源消耗的加劇，電動汽車已成為重要的發(fā)展方向。目前電動汽車主要以動力電池組作為核心動力源，在運行過程中需要使用BMS (Battery ManagementSystem,電池管理系統(tǒng))對動力電池組進行管理和安全監(jiān)控。
[0003]與電驅(qū)動技術(shù)、整車控制技術(shù)相比，國內(nèi)外BMS技術(shù)均處于不完全成熟的階段，目前的主要問題集中在:電池的基本參數(shù)電壓、電流和溫度的采集精度不夠理想；高壓絕緣性能檢測精度不足；電池?zé)峁芾砭毣潭炔粔颍还收享憫?yīng)不及時和安全保護不夠完善；部分電氣故障無法檢測與保護等。而BMS設(shè)計的好壞關(guān)系到動力電池組的使用效率、循環(huán)壽命以及整車的安全，因此在BMS的研發(fā)、測試與路試階段，需要提供一套能夠模擬動力電池組全生命周期使用工況的測試設(shè)備，對BMS各項性能指標(biāo)進行全方位、快速的試驗，從而提升BMS的可靠性與縮短產(chǎn)品上市的時間。
[0004]同時隨著電動汽車市場的進一步發(fā)展，整車廠家與運營商也希望對BMS進行統(tǒng)一的需求管理。而目前各BMS廠家的產(chǎn)品規(guī)格不一，給BMS的入網(wǎng)檢測與評判帶來了較大的困難。因此需要提供一套全自動的檢測設(shè)備在入網(wǎng)過程中對BMS的質(zhì)量和性能進行快速、全面的檢測和篩選，從而為電動汽車的安全長效運行提供重要保障。
[0005]目前的BMS檢測設(shè)備具有如下的特點:基本上都是針對特定的BMS產(chǎn)品進行檢測，不具備通用性；受限于手工測試，檢測設(shè)備的模擬電池組子系統(tǒng)不具備全生命周期動力電池組工況的模擬能力，無法對BMS使用周期內(nèi)的有效性檢測進行驗證；不能對各種驅(qū)動信號進行集中協(xié)調(diào)控制，從而無法有效驗證控制策略實現(xiàn)的正確性；BMS電氣故障檢測與保護功能無法驗證；檢測設(shè)備各部件相互獨立，不具備自動化測試與評估的能力；功能性結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，針對不同的BMS需求時檢測設(shè)備的重組成本較高。
實用新型內(nèi)容
[0006]基于上述情況，本實用新型提出了一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，以增加測試準確度。
[0007]一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，
[0008]包括通信板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和主控制器；
[0009]所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述模擬電池組子系統(tǒng)生成所述電池組的仿真信號；
[0010]所述模擬電池組子系統(tǒng)將生成的所述仿真信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)和所述傳感器板卡；
[0011 ] 所述傳感器板卡對所述仿真信號進行檢測；[0012]所述通信板卡采集所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果；
[0013]所述主控制器將所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果與所述傳感器板卡對所述仿真信號的檢測結(jié)果進行比較，得出所述電池管理系統(tǒng)檢測電池參數(shù)的精度。
[0014]本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)搭建了一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，實現(xiàn)了自動化測試，避免了手動測試的弊端，增加了測試準確度，能夠模擬電池組全生命周期各種工況下的信號，從而對電池管理系統(tǒng)進行全面測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架其中一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架其中一個實施例的流程示意圖；
[0018]圖4為本實用新型電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架其中一個實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型的保護范圍。
[0020]本實用新型電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)(Hardware-1n_Loop,HIL)測試臺架,如圖1所示，包括通信板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和主控制器。所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述模擬電池組子系統(tǒng)生成所述電池組的仿真信號。所述模擬電池組子系統(tǒng)將生成的所述仿真信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)和所述傳感器板卡。所述傳感器板卡對所述仿真信號進行檢測。所述通信板卡采集所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果。所述主控制器將所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果與所述傳感器板卡對所述仿真信號的檢測結(jié)果進行比較，得出所述電池管理系統(tǒng)檢測電池參數(shù)的精度。
[0021 ] 由以上內(nèi)容可知，本測試臺架首先模擬電池管理系統(tǒng)的測試對象即電池組的各種參數(shù)，生成所述仿真信號，再將仿真信號發(fā)給電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)對仿真信號進行測試，并輸出測試結(jié)果。本測試臺架將電池管理系統(tǒng)的測試結(jié)果與自測結(jié)果比較，將自測結(jié)果作為基準，計算電池管理系統(tǒng)的測試精度。
[0022]作為一個優(yōu)選的實施例，本測試臺架還可以包括整車信號模擬板卡。所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述整車信號模擬板卡生成整車控制信號和充電機連接信號。所述整車信號模擬板卡將生成的所述整車控制信號和充電機連接信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)。所述傳感器板卡采集所述電池管理系統(tǒng)的邏輯控制輸出信號。所述主控制器根據(jù)所述傳感器板卡采集的邏輯控制輸出信號判斷所述電池管理系統(tǒng)邏輯控制的準確度。
[0023]上述整車控制信號和充電機連接信號屬于觸發(fā)電池管理系統(tǒng)進行狀態(tài)切換的邏輯信號，將這兩種信號發(fā)送至電池管理系統(tǒng)，然后采集電池管理系統(tǒng)發(fā)出的信號，判斷其是否發(fā)出正確的邏輯控制信號，從而確定電池管理系統(tǒng)邏輯控制功能的準確性。
[0024]作為一個優(yōu)選的實施例，本測試臺架還可以包括故障注入板卡。所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述故障注入板卡生成故障信號。所述故障注入板卡將生成的所述故障信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)與所述傳感器板卡。所述傳感器板卡和所述通信板卡采集所述電池管理系統(tǒng)對所述故障信號的檢測結(jié)果。所述主控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)對所述故障信號的檢測結(jié)果判斷所述電池管理系統(tǒng)檢測故障的準確度。
[0025]若電池管理系統(tǒng)的測試精度符合要求，則可以進一步利用上述故障注入板卡對電池管理系統(tǒng)進行故障注入，并判斷電池管理系統(tǒng)是否能夠檢測到故障或產(chǎn)生相應(yīng)的保護動作。
[0026]作為一個優(yōu)選的實施例，還包括接口轉(zhuǎn)接板卡。所述通信板卡、所述整車信號模擬板卡、所述模擬電池組子系統(tǒng)、所述傳感器板卡和所述故障注入板卡分別通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡連接所述電池管理系統(tǒng)。
[0027]所述接口轉(zhuǎn)接板卡，顧名思義，起到接口轉(zhuǎn)接的作用，一邊接電池管理系統(tǒng)的各個接口，一邊接本測試臺架的各個板卡。若電池管理系統(tǒng)的規(guī)格變化，則更換相適應(yīng)的接口轉(zhuǎn)接板卡，從而提高了本測試臺架的通用性。
[0028]本測試臺架的測試對象是電動汽車的電池管理系統(tǒng)，另外還可以擴展到電動自行車和儲能電站的電池管理系統(tǒng)，其中電動自行車的電池管理系統(tǒng)稱為保護板。
[0029]電動汽車的電池管理系統(tǒng)的接口包括電壓溫度采集接口、母線電流采集接口、整車信號輸入接口、邏輯控制輸出接口、整車CAN總線接口和充電CAN總線接口。所述通信板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡采集所述整車CAN總線接口和所述充電CAN總線接口輸出的仿真信號檢測結(jié)果和故障信號檢測結(jié)果；所述整車信號模擬板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述整車信號輸入接口輸入所述整車控制信號和所述充電機連接信號；所述模擬電池組子系統(tǒng)通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述電壓溫度采集接口、所述母線電流采集接口和所述傳感器板卡發(fā)送所述仿真信號；所述傳感器板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡接收所述邏輯控制輸出接口輸出的邏輯控制信號；所述故障注入板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述電壓溫度采集接口、所述母線電流采集接口和所述整車信號輸入接口注入所述故障信號。
[0030]模擬電池組子系統(tǒng)生成的仿真信號，一路經(jīng)所述接口轉(zhuǎn)接板卡發(fā)送至電池管理系統(tǒng)，一路發(fā)送至傳感器板卡用來自測。所述仿真信號優(yōu)選地包括模擬所述電池組單體電池電壓與溫度的電壓信號和溫度信號，及模擬所述電池組母線電流的母線電流信號。電壓信號和溫度信號被送至電壓溫度采集接口，母線電流信號被送至母線電流采集接口。電池管理系統(tǒng)的內(nèi)部器件對電壓信號、溫度信號和母線電流信號進行檢測，并將檢測結(jié)果通過整車CAN總線接口和充電CAN總線接口輸出。
[0031]為了便于展示主控制器的結(jié)果，并提供人機交互終端，本測試臺架還可以包括人機交互終端，連接所述主控制器，用于展示所述主控制器的比較結(jié)果和判斷結(jié)果，并接收命令配置所述測試用例中測試工況的測試工步，人機交互終端上優(yōu)選地采用LabView控制界面。
[0032]作為一個優(yōu)選的實施例，所述主控制器為基于PXI總線的PXI主控制器。所述PXI主控制器通過PXI總線分別與所述通信板卡、整車信號模擬板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和故障注入板卡相連。
[0033]圖2所示是本測試臺架的一個實施例，在本實施例中，所述通信板卡、所述整車信號模擬板卡、所述模擬電池組子系統(tǒng)、所述傳感器板卡和所述故障注入板卡、所述PXI主控制器、所述測試用例庫和所述人機交互終端組合在一起，形成HIL主機柜，所述接口轉(zhuǎn)接板卡放置于HIL主機柜之外，以便于更換。下面介紹本測試臺架的測試流程。
[0034]如圖3所示，首先，PXI主控制器從測試用例庫中讀取測試工況，并運行電動汽車動力電池組工況模擬組件，模擬組件將讀取的測試工況分解成合適的測試工步集合，PXI主控制器針對每個測試工步控制模擬電池組子系統(tǒng)和整車信號模擬板卡的輸出，仿真BMS的實際工況，然后PXI主控制器通過傳感器板卡獲取仿真輸出的值(真實值)，通過通信板卡獲取BMS采集結(jié)果(測量值)，并進行比較，如果BMS采集結(jié)果與真實值不符或者誤差超出閾值，則記錄下一個不合格指標(biāo)，最后判斷是否已完成所有工步的測試，如果未完成則重復(fù)上述工步測試過程，如果已完成則匯總所有的不合格記錄并生成測試報表，將測試結(jié)果和報表顯示到Labview控制界面上。本流程能夠?qū)MS的各項精度指標(biāo)及狀態(tài)切換做出準確的檢測。
[0035]圖4則在簡單流程的基礎(chǔ)上加入了故障注入的流程，在圖3的基礎(chǔ)上，如果特定工步的精度檢測指標(biāo)符合要求，則進一步對BMS每個信號輸入通道注入故障，如果BMS不能夠檢測到注入的故障或無法產(chǎn)生相應(yīng)的保護動作，則記錄下該保護失效錯誤，最后判斷是否還有信號輸入通道未實施故障注入，如果有則開啟下一信號輸入通道的故障注入檢測流程，至此就完成了單工步的故障注入檢測，在所有工步不合格項匯總時需要加入故障注入檢測錯誤以判斷BMS對故障的響應(yīng)是否合格。
[0036]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 包括通信板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和主控制器； 所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述模擬電池組子系統(tǒng)生成所述電池組的仿真信號； 所述模擬電池組子系統(tǒng)將生成的所述仿真信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)和所述傳感器板卡； 所述傳感器板卡對所述仿真信號進行檢測； 所述通信板卡采集所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果； 所述主控制器將所述電池管理系統(tǒng)對所述仿真信號的檢測結(jié)果與所述傳感器板卡對所述仿真信號的檢測結(jié)果進行比較，得出所述電池管理系統(tǒng)檢測電池參數(shù)的精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 還包括整車信號模擬板卡； 所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述整車信號模擬板卡生成整 車控制信號和充電機連接信號； 所述整車信號模擬板卡將生成的所述整車控制信號和充電機連接信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)； 所述傳感器板卡采集所述電池管理系統(tǒng)的邏輯控制輸出信號； 所述主控制器根據(jù)所述傳感器板卡采集的邏輯控制輸出信號判斷所述電池管理系統(tǒng)邏輯控制的準確度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 還包括故障注入板卡； 所述主控制器按照所述電池管理系統(tǒng)所管理的電池組的實際運行工況控制所述故障注入板卡生成故障信號； 所述故障注入板卡將生成的所述故障信號發(fā)送至所述電池管理系統(tǒng)與所述傳感器板卡; 所述傳感器板卡和所述通信板卡采集所述電池管理系統(tǒng)對所述故障信號的檢測結(jié)果; 所述主控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)對所述故障信號的檢測結(jié)果判斷所述電池管理系統(tǒng)檢測故障的準確度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 還包括接口轉(zhuǎn)接板卡； 所述通信板卡、所述整車信號模擬板卡、所述模擬電池組子系統(tǒng)、所述傳感器板卡和所述故障注入板卡分別通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡連接所述電池管理系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 所述仿真信號包括模擬所述電池組單體電池電壓與溫度的電壓信號和溫度信號，及模擬所述電池組母線電流的母線電流信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 所述電池管理系統(tǒng)的接口包括電壓溫度采集接口、母線電流采集接口、整車信號輸入接口、邏輯控制輸出接口、整車CAN總線接口和充電CAN總線接口 ；所述通信板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡采集所述整車CAN總線接口和所述充電CAN總線接口輸出的仿真信號檢測結(jié)果和故障信號檢測結(jié)果； 所述整車信號模擬板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述整車信號輸入接口輸入所述整車控制信號和所述充電機連接信號； 所述模擬電池組子系統(tǒng)通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述電壓溫度采集接口、所述母線電流采集接口和所述傳感器板卡發(fā)送所述仿真信號； 所述傳感器板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡接收所述邏輯控制輸出接口輸出的邏輯控制信號; 所述故障注入板卡通過所述接口轉(zhuǎn)接板卡向所述電壓溫度采集接口、所述母線電流采集接口和所述整車信號輸入接口注入所述故障信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 還包括人機交互終端，連接所述主控制器，用于展示所述主控制器的比較結(jié)果和判斷結(jié)果，并接收命令配置所述測試用例中測試工況的測試工步。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)測試臺架，其特征在于， 所述主控制器為基于PXI總線的PXI主控制器； 所述PXI主控制器通過PX I總線分別與所述通信板卡、整車信號模擬板卡、模擬電池組子系統(tǒng)、傳感器板卡和故障注入板卡相連。
【文檔編號】G01R35/00GK203673055SQ201320614441
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】魏增福, 劉新天, 何耀, 蘇偉, 劉世念, 鐘國彬, 范圣平, 呂旺燕, 李欣 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 合肥工業(yè)大學(xué)