CN203689120U - 一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，包括电池管理系统，电池管理系统与电池单元模拟设备和硬件在回路仿真系统连接，电池单元模拟设备与硬件在回路仿真系统连接，主控板与标定测量设备和硬件在回路仿真系统连接，硬件在回路仿真系统与测试PC上位机连接，测试PC上位机与标定测量设备连接，硬件在回路仿真系统模拟替代电池单体和从控板。本实用新型的有益效果为：可以对新能源纯电动汽车电池管理系统的主控板和从控板进行较为全面的测试，包括正常系的各种工况功能测试和异常系的功能测试，采用了小容量的电池单元模拟设备仅模拟一块从控板所负责采集的电池单体的电压、温度信号，大大降低了整套设备的成本。

Description

一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统。

背景技术

新能源汽车的发展前景广阔，必然会成为未来世界的主要交通出行工具。新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一，随着新能源汽车的技术提高，市场普及和快速发展，对其关键零部件的产品性能、可靠性、安全性也提出越来越高的要求。动力电池和电池管理系统作为新能源电动汽车核心部件，负责汽车的能量供给和蓄存，影响着电动汽车的性能，寿命和安全。尤其是电池管理系统（一般采用分布式的结构，由一个主控板和多个从控板构成）控制着动力电池的复杂的充放电过程，担负着对动力电池的各种异常状态的检测和应对处理，对于保证动力电池安全、高效运行起着决定性作用。因此，在装车前对整个电池管理系统进行全面的功能测试是非常有必要的。

目前对新能源电动汽车电池管理系统的实验室测试主要是硬件在环设备和电池单元模拟设备来模拟全部电池单体的电流、电压、温度等信号，并将它们分别接入电池管理系统主控板和全部从控板。这种方法造价昂贵，电池单元模拟设备的高压会对操作人员的安全造成威胁。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，包括标定测量设备、电池管理系统、电池单元模拟设备、硬件在回路仿真系统和测试PC上位机，所述电池管理系统包括主控板和从控板，所述主控板通过内部CAN与从控板连接，所述主控板通过导线与标定测量设备连接，所述主控板通过导线与硬件在回路仿真系统连接，所述电池管理系统通过导线与电池单元模拟设备连接，所述电池管理系统通过内部CAN与硬件在回路仿真系统连接，所述电池单元模拟设备通过机柜通讯CAN与硬件在回路仿真系统连接，硬件在回路仿真系统通过网线与测试PC上位机连接，测试PC上位机通过USB线与标定测量设备连接，所述电池单元模拟设备模拟一块从控板负责的电池单体的电压和温度，所述硬件在回路仿真系统模拟替代的电池单体和从控板。

进一步的，所述硬件在回路仿真系统包括程控电源、总线通信板卡、数模转换调理板卡、模数转换板卡、PWM及数字I/O板卡、温度仿真板卡、故障模拟仿真板卡、虚拟仿真模型和实时控制下位机。

进一步的，所述硬件在回路仿真系统通过运行在实时控制下位机中的虚拟仿真模型来模拟所述替代的电池单体和从控板。

进一步的，所述虚拟仿真模型包括整车模型、电机模型、交流充电机模型、直流充电机模型、电池模型和从控板模型，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型。

进一步的，所述电池单元模拟设备配有故障注入模块，所述故障注入模块模拟短路、线缆漏电和电池极性接反故障。

进一步的，所述电池单元模拟设备配有电流检测单元，所述电流检测单元检测均衡电流和漏电流。

本实用新型的有益效果为：可以对新能源纯电动汽车电池管理系统的主控板和从控板进行较为全面的测试，包括正常系的各种工况功能测试和异常系的功能测试，采用了小容量的电池单元模拟设备仅模拟一块从控板所负责采集的电池单体的电压、温度信号，大大降低了整套设备的成本。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统的结构框图。

图中：

1、标定测量设备；2、电池管理系统；3、主控板；4、从控板；5、电池单元模拟设备；6、硬件在回路仿真系统；7、程控电源；8、总线通信板卡；9、数模转换调理板卡；10、模数转换板卡；11、PWM及数字I/O板卡；12、测试PC上位机；13、温度仿真板卡；14、故障模拟仿真板卡；15、虚拟仿真模型；16、实时控制下位机；17、内部CAN；18、机柜通讯CAN；19、替代的电池单体和从控板。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例所述的一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，包括标定测量设备1、电池管理系统2、电池单元模拟设备5、硬件在回路仿真系统6和测试PC上位机12，所述电池管理系统2包括主控板3和从控板4，所述主控板3通过内部CAN17与从控板4连接，所述主控板3通过导线与标定测量设备1连接，所述主控板3通过导线与硬件在回路仿真系统6连接，所述电池管理系统2通过导线与电池单元模拟设备5连接，所述电池管理系统2通过内部CAN17与硬件在回路仿真系统6连接，所述电池单元模拟设备5通过机柜通讯CAN18与硬件在回路仿真系统6连接，硬件在回路仿真系统6通过网线与测试PC上位机12连接，测试PC上位机12通过USB线与标定测量设备1连接，所述电池单元模拟设备5模拟一块从控板4负责的电池单体的电压和温度，所述硬件在回路仿真系统6模拟替代的电池单体和从控板19；所述硬件在回路仿真系统6包括程控电源7、总线通信板卡8、数模转换调理板卡9、模数转换板卡10、PWM及数字I/O板卡11、温度仿真板卡13、故障模拟仿真板卡14、虚拟仿真模型15和实时控制下位机16；所述硬件在回路仿真系统6通过运行在实时控制下位机16中的虚拟仿真模型15来模拟所述替代的电池单体和从控板19；所述虚拟仿真模型15包括整车模型、电机模型、交流充电机模型、直流充电机模型、电池模型和从控板模型，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型；所述电池单元模拟设备5配有故障注入模块，所述故障注入模块模拟短路、线缆漏电和电池极性接反故障；所述电池单元模拟设备5配有电流检测单元，所述电流检测单元检测均衡电流和漏电流。

具体使用时，测试PC上位机12通过网线与硬件在回路仿真系统6相连，以TCP/IP协议与其通信；硬件在回路仿真系统6与电池单元模拟设备5通过机柜通讯CAN 18相连，以CAN协议通讯；电池管理系统2的主控板3与从控板4之间以CAN线相连，以内部CAN协议通讯；以仿真模型替代的电池单体和从控板19与BMS主控板3之间通过BMS内部CAN 17通讯；标定测量设备1与测试PC上位机12通过USB相连；标定测量设备1与电池管理系统2之间采用标准的CCP通讯协议，可实时读写电池管理系统主控单元控制器内部的数据并将这些数据用于控制回环或观测。

电池管理系统2是由主控板3和一块从控板4构成，是真实的控制器硬件，它通过线束连入硬件在路仿真系统6和电池单元模拟设备5，电池管理系统主控板3和从控板4之间是通过BMS内部CAN 17通讯，从控板4将采集到的温度、电压报文发给主控板3，主控板3将均衡信息发回给从控板4来处理。

以仿真模型替代的电池单体和从控板19可用来模拟除一块真实的从控板之外的全部从控板及其所负责的电池单体，模拟的虚拟仿真模型15运行于硬件在环仿真系统6的实时控制下位机16中，这些仿真的电池单体的电压和温度信号发送至BMS内部CAN 17上，继而电池管理系统主控板3经过该CAN接收到真实从控板4之外的全部从控板4的电压和温度信号值。

电池单元模拟设备5用来高精度地模拟仅满足一块从控板所负责的电池单体的电压和温度，每一个单体电池都配有一个电负载，可以模拟主动和被动的负载均衡功能；电池单元模拟设备5模拟的电压和温度信号通过线束接至电池管理系统的一块从控板4。

硬件在回路仿真系统6的组件一方面是用来对电池管理系统主控板单元的输出的主正继电器等驱动信号进行采集，之后将这些信息传递给虚拟仿真模型15。另一方面，依据虚拟仿真模型15中的控制策略，虚拟仿真模型15的输出反馈信号及电流、电压传感器的采集信号，充电机的激活和连接确认等信号经数模转换再回馈给电池管理系统主控单元，完成整个控制的回环。

虚拟仿真模型15与在硬件回路仿真系统6协同工作，将电信号和总线信号发送给电池管理系统主控板3和从控板4，同时测量电池管理系统2输出的电信号和总线信号，并将结果传递给下位机中的虚拟仿真模型15继续处理，依据虚拟仿真模型15中的控制策略，虚拟仿真模型15的输出经数模转换再回馈给电池管理系统，完成整个控制的回环，为整个电池管理系统提供了车辆的各种运行工况，可以完整地对电池管理系统主控单元正常系的功能测试(控制策略实现)。

硬件在回路仿真系统6的组件故障模拟仿真板卡14可以用来模拟多种主控单元的常见故障，包括信号的开路，短路及虚接，电池单元模拟设备5可模拟电池单体的短路，线缆漏电，反接等故障，另辅以该系统提供的多种制造故障的方式，如CAN信号手工设定值发送故障值，在虚拟仿真模型15中手工设定主控单元回馈信号故障行为，可完成对整个电池管理系统的异常系的功能测试（故障诊断和故障处理）。

测试PC上位机12上运行着工程管理、测试管理和自动化执行的相关软件，提供给人机接口给用户。由于采用了小容量的电池单元模拟设备5仅模拟一块从控板所负责采集的电池单体的电压、温度信号，使得整套测试设备的成本降低大概150-180万元人民币。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，包括标定测量设备（1）、电池管理系统（2）、电池单元模拟设备（5）、硬件在回路仿真系统（6）和测试PC上位机（12），其特征在于：所述电池管理系统（2）包括主控板（3）和从控板（4），所述主控板（3）通过内部CAN（17）与从控板（4）连接，所述主控板（3）通过导线与标定测量设备（1）连接，所述主控板（3）通过导线与硬件在回路仿真系统（6）连接，所述电池管理系统（2）通过导线与电池单元模拟设备（5）连接，所述电池管理系统（2）通过内部CAN（17）与硬件在回路仿真系统（6）连接，所述电池单元模拟设备（5）通过机柜通讯CAN（18）与硬件在回路仿真系统（6）连接，硬件在回路仿真系统（6）通过网线与测试PC上位机（12）连接，测试PC上位机（12）通过USB线与标定测量设备（1）连接，所述硬件在回路仿真系统（6）包括程控电源（7）、总线通信板卡（8）、数模转换调理板卡（9）、模数转换板卡（10）、PWM及数字I/O板卡（11）、温度仿真板卡（13）、故障模拟仿真板卡（14）、虚拟仿真模型（15）和实时控制下位机（16）。

2.根据权利要求1所述的新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，其特征在于：所述虚拟仿真模型（15）包括整车模型、电机模型、交流充电机模型、直流充电机模型、电池模型和从控板模型，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型。

3.根据权利要求2所述的新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，其特征在于：所述电池单元模拟设备（5）配有故障注入模块。

4.根据权利要求3所述的新能源车辆电池管理系统主从控板硬件在环测试系统，其特征在于：所述电池单元模拟设备（5）配有电流检测单元。

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