CN104793169A - 一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，包括壳体、设在壳体内的驱动板和控制板；所述壳体的左侧面设有用于与电池包线束接插连接的装置输入端口，右侧面设有用于与电池管理系统线束连接的装置输出端口。该故障注入装置能够进行各个不同故障类型的注入，实现完全电气特性故障诊断，且不存在安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池管理系统开发技术，具体涉及一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置。
背景技术
新能源汽车是未来汽车工业发展的趋势和重点方向，而新能源汽车电池开发技术一直新能源汽车研发的重点，电池作为新能源汽车的动力来源，其各种参数决定着整车的动力状态，因而对电池各种参数的管控极为重要，必须由电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）来进行管控。
电池作为将化学能转化为电能的储能装置，其不稳定因素比较大，因而要求BMS必须具备完善的诊断功能，以保证车辆行驶和人员的安全。而BMS所具有的诊断一般分为以下两种：一种是电池异常状态诊断，另一种为电气特性故障诊断。电池异常状态诊断一般为电池性能的诊断（如：电压过高、温度过高等），电气特性故障诊断一般是指对硬件电气线路的诊断（如：采样线开路、短路等）。目前，电池异常状态诊断主要是由BMS上层软件将电池的最大特性安全参数设计为门限值进行的状态判断诊断，通常可以在代码测试或硬件在环测试中完成，不存在测试实施难点；而电气特性故障诊断则与当前整车电路系统硬线连接状态有关，对其进行高压采样线开路、绝缘、低压线开路、短路等故障诊断功能验证时，通常只能在电池包调试阶段进行手动的插拔短接方式进行测试，容易造成操作人员插接错误引起的触电、电池短路和BMS被烧毁等安全隐患，同时手工插拔短接方式存在电气特性故障诊断不完全的情况，且无法测试BMS的诊断响应周期。
因而，需要研发一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，以便较好地完成电气特性故障诊断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，其能够进行各个不同故障类型的注入，实现完全电气特性故障诊断，且不存在安全隐患。
本发明所述新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，包括壳体、设在壳体内的驱动板和控制板；所述壳体的左侧面设有用于与电池包线束接插连接的装置输入端口，右侧面设有用于与电池管理系统线束连接的装置输出端口。
所述控制板上设有用于与CAN总线连接的CAN接口、与CAN接口连接的CAN收发器外围电路、与CAN收发器外围电路连接的CAN收发器、与CAN收发器连接的CAN控制器、与CAN收发器连接的微处理器、与微处理器连接的控制输出端子。
所述驱动板上设有驱动输入端子，该驱动输入端子通过线束与所述控制板上的控制输出端子连接；所述驱动板上还设有与驱动输入端子连接的译码器、与译码器连接的继电器矩阵控制电路、分别与继电器矩阵控制电路连接的继电器矩阵和绝缘电阻矩阵、与继电器矩阵连接的输入接线端子、与绝缘电阻矩阵连接的输出接线端子；所述输入接线端子与所述壳体上的装置输入端口连接，所述输出接线端子与所述壳体上的装置输出端口连接。
所述驱动板上还设有电源模块，用于为驱动板以及控制板提供电源。
本发明所述故障注入装置的工作过程如下：通过上位机输入故障注入类型、故障注入时间等参数，CAN总线将指令传给控制板上的CAN接口接收，其发送报文信号给 CAN收发器外围电路，CAN收发器外围电路将报文信号传递给CAN收发器，CAN收发器再将报文信号传递给CAN控制器，经过CAN控制器对报文信号进行译码处理后，发送给微处理器，微处理器发出信号，经过控制输出端子输出给驱动板上的驱动输入端子。驱动输入端子接受到微处理器的信号之后，由译码器处理之后其输出电平给继电器矩阵控制电路，由继电器矩阵控制电路来对继电器矩阵和绝缘电阻矩阵中的各个继电器进行控制组合，以实现不同故障的注入。
本发明所述故障注入装置具有如下优点：1、所述故障注入装置只需根据故障注入需要，确定好故障类型、故障注入时间，其通过继电器矩阵控制器实现各个继电器之间的不同组合，以实现不同故障类型的注入，实现完全电气特性故障诊断，且能够测试BMS的诊断响应周期。2、采用所述故障注入装置进行故障注入，不再需要手工插拔短接，不会出现接插错误引起的触电、电池短路甚至BMS被烧毁的情况，避免了测试时的安全隐患。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为驱动板的结构示意图。
图3为控制板的结构示意图。
图中：1-装置输入端口，2-壳体，3-驱动板，4-控制板，5-CAN接口，6-装置输出端口，7-输入接线端子，8-继电器矩阵，9-绝缘电阻矩阵，10-输出接线端子，11-电源模块，12-译码器，13-驱动输入端子，14-继电器矩阵控制电路，15-控制输出端子，16-微处理器，17-CAN控制器，18-CAN收发器，19-CAN收发器外围电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，所述新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，包括壳体2、设在壳体内的驱动板3和控制板4；所述壳体2的左侧面设有用于与电池包线束接插连接的装置输入端口1，右侧面设有用于与电池管理系统线束接插的装置输出端口6。
如图3所示，所述控制板4上设有用于与CAN总线连接的CAN接口5、与CAN接口连接的CAN收发器外围电路19、与CAN收发器外围电路连接的CAN收发器18、与CAN收发器连接的CAN控制器17、与CAN收发器连接的微处理器16、与微处理器连接的控制输出端子15。
如图2所示，所述驱动板3上设有驱动输入端子13，该驱动输入端子通过线束与所述控制板上的控制输出端子15连接；所述驱动板上还设有与驱动输入端子连接的译码器12、与译码器连接的继电器矩阵控制电路14、分别与继电器矩阵控制电路连接的继电器矩阵8和绝缘电阻矩阵9、与继电器矩阵连接的输入接线端子7、与绝缘电阻矩阵连接的输出接线端子10；所述输入接线端子7与所述壳体上的装置输入端口1连接，所述输出接线端子10与所述壳体上的装置输出端口6连接。
所述驱动板上还设有电源模块11，用于为驱动板以及控制板提供电源。
本发明所述故障注入装置的工作过程如下：通过上位机（具有人机交互界面，例如计算机）输入故障注入类型、故障注入时间等参数，通过CAN总线将指令传给控制板上的CAN接口5接收，其发送报文信号（每帧报文含64个信号，每个信号长度为1bit）给 CAN收发器外围电路19，CAN收发器外围电路将报文信号传递给CAN收发器18，CAN收发器再将报文信号传递给CAN控制器17，经过CAN控制器17对报文信号进行译码处理后，发送给微处理器16，微处理器发出信号，经过控制输出端子15输出给驱动板上的驱动输入端子13。
所述驱动输入端子13接受到微处理器的信号之后传递给译码器12，由译码器处理之后输出电平给继电器矩阵控制电路14，由继电器矩阵控制电路来对继电器矩阵8和绝缘电阻矩阵9中的各个继电器进行控制组合（各继电器的通断响应周期小于5ms），以实现不同故障的注入，其故障注入类型包括：高压采样线开路、低压线开路、对电源短路、对地短路、高压绝缘等。
本发明通过继电器矩阵控制电路14控制所述继电器矩阵8中的各种继电器组合，实现高压采样线开路、低压线开路、对电源短路、对地短路及各种信号线间的短路等类型的故障注入。
在需要对BMS进行绝缘检测功能测试时，通过继电器矩阵控制电路14控制所述绝缘电阻矩阵9中的各种继电器组合，实现8kΩ～600kΩ步长为1kΩ的电阻注入。
Claims (1)
1.一种新能源汽车电池管理系统测试用故障注入装置，其特征在于：包括壳体（2）、设在壳体内的驱动板（3）和控制板（4）；所述壳体（2）的左侧面设有用于与电池包线束接插连接的装置输入端口（1），右侧面设有用于与电池管理系统线束连接的装置输出端口（6）；
所述控制板（4）上设有用于与CAN总线连接的CAN接口（5）、与CAN接口连接的CAN收发器外围电路（19）、与CAN收发器外围电路连接的CAN收发器（18）、与CAN收发器连接的CAN控制器（17）、与CAN收发器连接的微处理器（16）、与微处理器连接的控制输出端子（15）；
所述驱动板（3）上设有驱动输入端子（13），该驱动输入端子通过线束与所述控制板上的控制输出端子（15）连接；所述驱动板上还设有与驱动输入端子连接的译码器（12）、与译码器连接的继电器矩阵控制电路（14）、分别与继电器矩阵控制电路连接的继电器矩阵（8）和绝缘电阻矩阵（9）、与继电器矩阵连接的输入接线端子（7）、与绝缘电阻矩阵连接的输出接线端子（10）；所述输入接线端子（7）与所述壳体上的装置输入端口（1）连接，所述输出接线端子（10）与所述壳体上的装置输出端口（6）连接；
所述驱动板上还设有电源模块（11），用于为驱动板以及控制板提供电源。
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