CN107861071A - 新能源车辆bms系统与电池包联合测试的电池测试平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，包括电能循环和测试系统、测试PC上位机、TMU温度管理单元、标定测量设备、虚拟下位机、低压电池、高压配电盒、电池包、BCU电池管理单元和MMU电池管理从控单元，TMU温度管理单元、高压配电盒、BCU电池管理单元和MMU电池管理从控单元均与电池包连接，测试PC上位机分别与电能循环和测试系统、标定测量设备、虚拟下位机和BCU电池管理单元连接；测试PC上位机还连接有上位机主机箱。本发明的有益效果：整套系统采用真实电池包、电能循环和测试系统，以及真实的电池管理系统，可实行多种工况的复杂测试试验，大大提高测试的实时性和结果的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体来说，涉及一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统。
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。电池包与电池管理系统作为新能源车的核心部件，他们的性能决定了整车的性能、安全和寿命。电池包担负着整车的动力源泉，电池管理系统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，对电池包和电池管理系统进行全面的功能与性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BMS测试主要是在硬件在环设备上用模型来模拟整车及电池包环境。这种方式好处是所有的信号都是有模型产生的电压、电流信号来模拟，可模拟各种极端工况，测试过程很简单方便。但所有的信号都采用模拟信号，会大大的影响测试的真实性、数据的可靠性，同时测试的内容也非常有限。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，包括电能循环和测试系统、测试PC上位机、TMU温度管理单元、标定测量设备、虚拟下位机、低压电池、高压配电盒、电池包、BCU电池管理单元和MMU电池管理从控单元，其中，所述TMU温度管理单元、高压配电盒、BCU电池管理单元和MMU电池管理从控单元均与电池包连接，所述高压配电盒分别与电能循环和测试系统和低压电池连接，所述低压电池分别与虚拟下位机和BCU电池管理单元连接，所述测试PC上位机分别与电能循环和测试系统、标定测量设备、虚拟下位机和BCU电池管理单元连接；所述测试PC上位机还连接有上位机主机箱。
进一步的，所述低压电池还连接有直流充电电源。
进一步的，所述BCU电池管理单元和MMU电池管理从控单元通过线束与电池包连接。
进一步的，所述TMU温度管理单元通过线束与电池包连接。
进一步的，所述电能循环和测试系统和电池包均通过导线与高压配电盒连接。
进一步的，所述标定测量设备通过线束与测试PC上位机连接。
进一步的，所述虚拟下位机、高压配电盒和BCU电池管理单元均通过线束与低压电池连接。
进一步的，所述电能循环和测试系统和虚拟下位机均通过CAN通讯与测试PC上位机连接。
优选的，所述测试PC上位机通过CAN通讯与BCU电池管理单元连接。
本发明的有益效果：对于BMS系统测试：通过外接电池包可模拟BMS系统真实的工作环境，可以对新能源汽车的电池管理系统进行更真时、更全面的测试；包括在充电工况下，通过电能循环和测试系统以及测试PC上位机模拟真实充电机，配合真实电池包环境，可对电池管理系统进行完整全面的直流充电通讯测试、充电策略与算法的测试；在行车工况下，采用虚拟下位机系统模拟整车，电能循环和测试系统模拟电机，可对电池管理系统放电策略与算法进行测试。对于电池包测试：通过温控箱模拟真实的外界环境，通过电能循环和测试系统及测试PC上位机模拟充电机或电机，可对电池包的正常充放电测试、过充或过放测试、电性能测试提供更真实的环境。整套系统采用真实电池包、电能循环和测试系统，以及真实的电池管理系统，可实行多种工况的复杂测试试验，大大提高测试的实时性和结果的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统的结构框图。
图中：
1、电能循环与测试系统；2、监控平台；3、测试PC上位机；4、机柜；5、TMU温度管理单元；6、标定测量设备；7、上位机主机箱；8、虚拟下位机；9、低压电池；10、直流充电电源；11、温控箱；12、高压配电盒；13、电池包；14、BCU电池管理单元；15、MMU电池管理从控单元；16、低压导线；17、线束一；18、高压导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，包括电能循环和测试系统1、测试PC上位机3、TMU温度管理单元5、标定测量设备6、虚拟下位机8、低压电池9、高压配电盒12、电池包13、BCU电池管理单元14和MMU电池管理从控单元15，其中，所述TMU温度管理单元5、高压配电盒12、BCU电池管理单元14和MMU电池管理从控单元15均与电池包13连接，所述高压配电盒12分别与电能循环和测试系统1和低压电池9连接，所述低压电池9分别与虚拟下位机8和BCU电池管理单元14连接，所述测试PC上位机3分别与电能循环和测试系统1、标定测量设备6、虚拟下位机8和BCU电池管理单元14连接；所述测试PC上位机3还连接有上位机主机箱7。
在一具体实施例中，所述低压电池9还连接有直流充电电源10。
在一具体实施例中，所述BCU电池管理单元14和MMU电池管理从控单元15通过线束与电池包13连接。
在一具体实施例中，所述TMU温度管理单元5通过线束一17与电池包13连接。
在一具体实施例中，所述电能循环和测试系统1和电池包13均通过高压导线18与高压配电盒12连接。
在一具体实施例中，所述标定测量设备6通过线束一17与测试PC上位机3连接。
在一具体实施例中，所述虚拟下位机8、高压配电盒12和BCU电池管理单元14均通过低压导线16与低压电池9连接。
在一具体实施例中，所述电能循环和测试系统1和虚拟下位机8均通过CAN通讯与测试PC上位机3连接。
在一具体实施例中，所述测试PC上位机3通过CAN通讯与BCU电池管理单元14连接。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，本发明所述的标定测量设备通过线束一与测试上位机连接，实现测试过程中数据的采集、标定与故障分析；所述电池管理单元与高压配电盒通过低压导线连接，实现电池管理单元对高压控制盒内继电器进行控制；所述电池包通过高压导线与高压控制盒连接，同时高压控制盒通过高压导线与电能循环和测试系统连接，实现测试过程中电池包的高压线缆通过高压控制盒内继电器的闭合，使电池包与电能循环和测试系统相互连接；所述上位机通过线束一与电池管理系统和虚拟下位机连接，使得测试过程中整个系统组成信号闭环；所述测试PC上位机通过CAN通讯与电池管理单元连接，可对充电过程中的CAN通信进行测试；本发明所述的由TMU温度管理单元、标定测量设备、上位机主机箱、虚拟下位机、低压电池和直流充电电源组成的机柜4以及测试PC上位机组成了监控平台2可实时对整个系统进行监控。
本发明所述的测试PC上位机在测试过程中，对整个系统测试环境进行搭建，包括对电池管理系统硬线信号、CAN信号分别与虚拟下位机中的模型进行关联，作为控制器的输入信号，同时需要将两块控制器的输出信号，包括硬线信号、CAN信号通过线束进行关联，从而实现信号的闭环。虚拟下位机中含有整车控制器、电机控制器等模型，为整个系统提供了更真实的整车环境。
本发明所述的电池管理单元，通过对高压控制盒的控制，从而实现电池包与既是充电机又是负载的充放电设备连接；实现在行车工况下时，当测试PC上位机发出的车辆控制信号，包括加速踏板、制动踏板、档位信号等，通过CAN信号输入给虚拟下位机，虚拟下位机解析出驾驶员的驾驶意图，发扭矩请求给负载—电机的模拟者充放电设备，通过已写的程序使得充放电设备按相应的扭矩需求，对电池包发出相应的功率的放电需求，从而实现整套系统模拟车辆行车工况。同时在充电工况时，充放电设备只起充电机的作用对电池包进行充电，在充电过程中，电池管理系统对电池包状态不断监控，按电芯电压、温度对充放电设备发出充电需求，整车过程可完全按照最新国标规定的直流充电通讯协议进行。当在行车工况下，由于能量回馈，需要对电池包进行充电，在该工况下控制充放电设备对电池包进行短时充电，具体回馈能量，电流等值，由虚拟下位机按实时的车速及制动时间来控制。
本发明所述的电能循环与测试系统，既可以当充电机又可以当负载，而充放电设备在运行过程中是处于放电还是充电状态，由测试PC上位机，根据采集CAN线上虚拟下位机与电池管理单元发出的信号指令来进行工作。在测试过程中，当测试PC上位机接受到虚拟下位机发来的CAN报文，该报文包括是处于放电还是充电，放电功率、放电电流值等数据；在停车无高压上电工况，当接受到电池管理系统发出的充电信号，则直流充电过程开始，从而实现充电工况的模拟。
本发明所述的电池包通过线束连接有BMS电池管理系统，实现对模组内电芯的电压、电流、温度信号的采集，根据这些信号来计算SOC、SOH并控制充放电电流，防止电池包发生过充或过放及是否需要开启均衡功能、限制整车扭矩等。
本发明所述的电池包与电能循环和测试系统通过高压配电盒进行高压电缆连接，实现电池包的真实充放电功能，为电池管理系统BMS与电池包联合测试提供了真实的电流与电压信号，使实验数据更真实、实验结果更有说服力。
本发明所述的电池包放在温控箱11内，温控箱11为电池包提供真实的温湿度环境，为电池管理系统BMS和电池包联合测试提供了真实的外界环境。
本发明所述的TMU温度管理单元通过与电池包和测试PC上位机连接，可以实时采集电池包内的温度及主负继电器、主负预充继电器正负极上的温度，通过反馈给上位机，可以使整个系统对电池包内的温度环境更清晰。
本发明所述的测试PC上位机通过线束与虚拟下位机连接，通过CAN线信号相互之间的交互，为电池管理系统BMS和电池包联合测试提供了整车环境，进行联合实时仿真测试，使测试环境更趋近于整车，实验结果可信度大大提高。
本发明所述的测试PC上位机通过USB转CAN线束与电能循环和测试系统连接，利用上位机对电能循环和测试系统的控制，可以满足在充电和行车工况下BMS的真实电流或电压需求，更真实的模拟BMS和电池包在整车的工作环境。另外，通过电能循环和测试系统模拟充电机，可以对BMS的充电CAN通信进行测试，且可模拟对BMS和电池包的大电流、大电压等极限环境测试。
本发明所述的测试PC上位机通过与电能循环和测试系统、虚拟下位机、电池管理系统连接，利用上位机对整个系统进行控制和操作，包括各种参数设置，故障信号置起后的故障诊断策略的测试，自动化工况测试等。
综上所述，对于BMS系统测试：通过外接电池包可模拟BMS系统真实的工作环境，可以对新能源汽车的电池管理系统进行更真时、更全面的测试；包括在充电工况下，通过电能循环和测试系统以及测试PC上位机模拟真实充电机，配合真实电池包环境，可对电池管理系统进行完整全面的直流充电通讯测试、充电策略与算法的测试；在行车工况下，采用虚拟下位机系统模拟整车，电能循环和测试系统模拟电机，可对电池管理系统放电策略与算法进行测试。对于电池包测试：通过温控箱模拟真实的外界环境，通过电能循环和测试系统及测试PC上位机模拟充电机或电机，可对电池包的正常充放电测试、过充或过放测试、电性能测试提供更真实的环境。整套系统采用真实电池包、电能循环和测试系统，以及真实的电池管理系统，可实行多种工况的复杂测试试验，大大提高测试的实时性和结果的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，包括电能循环和测试系统（1）、测试PC上位机（3）、TMU温度管理单元（5）、标定测量设备（6）、虚拟下位机（8）、低压电池（9）、高压配电盒（12）、电池包（13）、BCU电池管理单元（14）和MMU电池管理从控单元（15），其中，所述TMU温度管理单元（5）、高压配电盒（12）、BCU电池管理单元（14）和MMU电池管理从控单元（15）均与电池包（13）连接，所述高压配电盒（12）分别与电能循环和测试系统（1）和低压电池（9）连接，所述低压电池（9）分别与虚拟下位机（8）和BCU电池管理单元（14）连接，所述测试PC上位机（3）分别与电能循环和测试系统（1）、标定测量设备（6）、虚拟下位机（8）和BCU电池管理单元（14）连接；所述测试PC上位机（3）还连接有上位机主机箱（7）。
2.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述低压电池（9）还连接有直流充电电源（10）。
3.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述BCU电池管理单元（14）和MMU电池管理从控单元（15）通过线束与电池包（13）连接。
4.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述TMU温度管理单元（5）通过线束一（17）与电池包（13）连接。
5.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述电能循环和测试系统（1）和电池包（13）均通过高压导线（18）与高压配电盒（12）连接。
6.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述标定测量设备（6）通过线束一（17）与测试PC上位机（3）连接。
7.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述虚拟下位机（8）、高压配电盒（12）和BCU电池管理单元（14）均通过低压导线（16）与低压电池（9）连接。
8.根据权利要求1所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述电能循环和测试系统（1）和虚拟下位机（8）均通过CAN通讯与测试PC上位机（3）连接。
9.根据权利要求8所述的一种新能源车辆BMS系统与电池包联合测试的电池测试平台系统，其特征在于，所述测试PC上位机（3）通过CAN通讯与BCU电池管理单元（14）连接。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN110837048A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-25 | 深圳市新威尔电子有限公司 | 基于虚拟机的电池检测系统及其工作方法 |
| CN114475263A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-05-13 | 徐州徐工汽车制造有限公司 | 控制方法、整车控制器、控制系统、电动汽车和存储介质 |
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Legal Events
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