CN109142920A - 可配置用于检测bms功能的电池仿真系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统及方法，所述系统包括dSPACE控制器、电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块。dSPACE控制器通过MicroAutoBox硬件接口板与电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块相连。该电池仿真系统与待测BMS相连，用于检测BMS系统数据采集的准确性和精度、SOC估算的准确性、故障诊断的正确性、充电是否符合协议标准、能否与整车进行正常通讯等，从而对待测BMS系统的性能做出综合评价。该电池仿真系统是可配置的，可以根据所要仿真的电池种类、总电压、容量，建立电池的数学模型或直接利用实验所得的数据，得到不同电化学特性的电池SOC‑VOC特性，从而自行配置所仿真电池的特性。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统及方法。适用于电动汽车、混合动力车、混合动力能源、混合储能系统等领域BMS系统的检测，对待测BMS的性能系统做出综合评价。
背景技术
现今，环境污染和能源短缺是世界各国都面临的巨大难题，电动汽车以其绿色、环保的特点越来越受到青睐，动力电池因其具有高能量密度的特点，成为电动汽车的主要储能介质。在传统的BMS（电池管理系统）开发中，通常需要预先制作一个完整的电池包来对BMS进行评估和验证。CN207517770U的专利文献就公开了相关的技术，其设置电池存放格和BMS模块存放区，通过将控制主板和通讯转换板插在外壳内部，方便更换控制主板和通讯转换板，为了验证BMS估算SOC的准确性，会采用某些标准行使工况（如NEDC、WLTC等）对特定的电池包进行充/放电试验。然而，这些充/放电试验通常比较耗时。另外，有些电池包的故障（如接地短路，电池热失控）在开发阶段很难模拟，因此，很难验证BMS对各种故障所采取的安全措施是否有效。更重要的是，对于一个电池包，其电池的种类、数量、容量等都是确定的，整个电池包一旦完成就很难再更改，所以整个BMS的开发平台就变得非常昂贵，笨重，目标单一。
在公开号为CN207409616U的专利文献里也公开了相关的技术，其集成了BMS的单体电池信号仿真、温度信号仿真及绝缘信号仿真功能，通过内置电子负载及高精度电流采集功能，实现BMS的主动及被动均衡测试。在公开文献中关于电池仿真系统的研究主要集中于，检测BMS系统所采集数据的准确性、故障诊断的正确性、BMS保护动作的可靠性、对各继电器控制的可靠性等。然而，BMS系统的另一个重要功能--对电池包SOC的估算，在公开文献中却鲜有讨论。这主要是因为不同的动力电池其化学特性差异很大，外在表现就是不同的SOC-VOC特性。电池仿真系统如果不能体现电池的SOC-VOC特性，那么就不可能判断BMS系统对SOC估算的准确性。进一步的，如果电池仿真系统只能体现一种电池的SOC-VOC特性，那么它的应用范围就非常单一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可配置的电池仿真系统，可以自行定义电池的SOC-VOC特性，使得该电池仿真系统具有灵活性、可配置性，可以为BMS的开发和检测提供一个低成本的平台。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，包括：
dSPACE控制器，其包括GUI界面，CAN通讯模块，以及多个设置功能模块，用于通过所述GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，并接收待测BMS的检测数据信息；
仿真处理单元，用于接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；
dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
进一步地，所述设置功能模块包括：配置模块、初始化模块、充/放电过程仿真模块、充电协议测试模块、继电器状态控制模块、与整车通讯仿真模块，故障激励模块。 进一步地，所述仿真处理单元包括：电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块，所述电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块均含有CAN接收/发送单元、输出单元、高精度检测单元；其中所述CAN接收/发送单元接受来自所述dSPACE控制器的命令，所述输出单元输出相应的电压值或电阻值，所述检测单元通过ADC采集各通道真实输出值，并将各通道真实输出值通过CAN信息传送给所述dSPACE控制器作为检测参考值。
进一步地，所述电池单体电压仿真模块包括96个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，电池单体电压仿真模块接受初始化命令中的有关各单体电压的设定，分别输出0~5V的电压，各隔离通道输出的电压连接到待测BMS系统的单体电压采集模块的端口，各通道串联叠加之后的总电压连接到待测BMS系统的电池包电压采集模块的端口。
进一步地，所述温度仿真模块包括16个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，温度仿真模块接受初始化命令中的有关温度的设定，各通道输出-40℃~125℃温度所对应的电阻值，各隔离通道输出的电阻连接到待测BMS系统的温度采集模块的端口。
进一步地，所述绝缘电阻仿真模块包括2个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，绝缘电阻仿真模块接受初始化命令中的有关绝缘电阻的设定，输出10KΩ~2.55MΩ电阻值，各通道输出的电阻连接到待测BMS系统的绝缘电阻采集模块的端口。
进一步地，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置功能模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
进一步地，在所述初始化模块上，通过所述GUI界面分别对电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块的初始值进行设置。
本发明还提供一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真方法，其特征在于，包括：
通过dSPACE控制器的GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，将设置的参数通过CAN通讯模块传送给仿真处理单元，并接收待测BMS的检测数据信息；
仿真处理单元接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；
dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
进一步地，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
本发明具有以下显著的有益效果：
实现简单，包括：dSPACE控制器，其包括GUI界面，CAN通讯模块，以及多个设置功能模块，用于通过所述GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，并接收待测BMS的检测数据信息；仿真处理单元，用于接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。方便用于检测BMS系统数据采集的准确性和精度，包括电池单体电压、电池包总电压、总电流、温度、绝缘电阻等、SOC估算的准确性、故障诊断的正确性、充电是否符合协议标准、能否与整车进行正常通讯等，从而对待测BMS系统的性能做出综合评价，所述的电池仿真系统是可配置的，可以根据所要仿真的电池种类、总电压、容量，建立不同电化学特性的电池SOC-VOC特性，因此该电池仿真系统具有灵活性、可配置性、安全性，可以为BMS的开发和检测提供一个低成本的平台。
附图说明
图1 是本发明提供的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统的整体结构示意图；
图2是本发明的可配置用于检测BMS功能的电池仿真方法流程图。
标记说明：
1 可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统， 2 dSPACE控制器，
3 电池单体电压仿真模块， 4 温度仿真模块，
5 绝缘电阻仿真模块， 6 GUI ，
7 配置模块， 8 初始化模块，
9 充/放电过程仿真模块， 10 充电协议测试模块，
11 继电器状态控制模块， 12 与整车通讯仿真模块，
13 故障激励模块， 14 CAN通讯模块，
15 MicroAutoBox 。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，包括：dSPACE控制器，其包括GUI界面，CAN通讯模块，以及多个设置功能模块，用于通过所述GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，并接收待测BMS的检测数据信息；仿真处理单元，用于接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
优选地，所述设置功能模块包括：配置模块、初始化模块、充/放电过程仿真模块、充电协议测试模块、继电器状态控制模块、与整车通讯仿真模块，和/或故障激励模块。
优选地，所述仿真处理单元包括：电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块，所述电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块均含有CAN接收/发送单元、输出单元、高精度检测单元；其中所述CAN接收/发送单元接受来自所述dSPACE控制器的命令，所述输出单元输出相应的电压值或电阻值，所述检测单元通过ADC采集各通道真实输出值，并将各通道真实输出值通过CAN信息传送给所述dSPACE控制器作为检测参考值。
优选地，所述电池单体电压仿真模块包括96个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，电池单体电压仿真模块接受初始化命令中的有关各单体电压的设定，分别输出0~5V的电压，各隔离通道输出的电压连接到待测BMS系统的单体电压采集模块的端口，各通道串联叠加之后的总电压连接到待测BMS系统的电池包电压采集模块的端口。
优选地，所述温度仿真模块包括16个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，温度仿真模块接受初始化命令中的有关温度的设定，各通道输出-40℃~125℃温度所对应的电阻值，各隔离通道输出的电阻连接到待测BMS系统的温度采集模块的端口。
优选地，所述绝缘电阻仿真模块包括2个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，绝缘电阻仿真模块接受初始化命令中的有关绝缘电阻的设定，输出10KΩ~2.55MΩ电阻值，各通道输出的电阻连接到待测BMS系统的绝缘电阻采集模块的端口。
优选地，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
优选地，在所述初始化模块上，通过所述GUI界面分别对电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块的初始值进行设置。
本发明还提供一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真方法，如图2所示，包括：通过dSPACE控制器的GUI界面进入设置功能模块，进行检测功能的设置，将设置的参数通过CAN 通讯模块传送给仿真处理单元，并接收待测BMS的检测数据信息；仿真处理单元接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
优选地，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
本发明提供的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统如图1所示，为该系统的整体结构示意图，可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统1包括dSPACE控制器2、电池单体电压仿真模块3、温度仿真模块4、绝缘电阻仿真模块5；所述dSPACE控制器2包括GUI 6（GUI界面，Graphical User Interface）、配置模块7、初始化模块8、充/放电过程仿真模块9、充电协议测试模块10、继电器状态控制模块11、与整车通讯仿真模块12、故障激励模块13、CAN通讯模块14、MicroAutoBox 15硬件接口板。MicroAutoBox 15硬件接口板，提供各种功能接口，包括CAN端口、D/A端口、A/D端口、I/O端口等。所述dSPACE控制器2通过MicroAutoBox 15硬件接口板与电池单体电压仿真模块3、温度仿真模块4、绝缘电阻仿真模块5相连。所述dSPACE控制器2通过GUI 6进入各功能模块7~13，CAN通讯模块14连同MicroAutoBox 15完成CAN信号的接收/发送。可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统1的dSPACE/MicroAutoBox硬件接口板15、电池单体电压仿真模块3、温度仿真模块4、绝缘电阻仿真模块5分别与待测BMS相连，进行CAN通讯及电信号的传递。
所述dSPACE控制器包括软件和硬件部分，dSPACE软件部分主要包括MATLAB/Simulink/Stateflow、RTI、ControlDesk等系统软件以及在此基础上建立的电池模型和控制算法等，硬件部分主要是指MicroAutoBox接口板，包括各种功能接口，如CAN、RS232、A/D、D/A等端口。作为具体的实施例，MicroAutoBox Ⅱ1401/1505/1507包括基板DS1401、通讯接口、I/O接口。其中所述的基板(DS1401-20ff)包括处理器（Power PC）、存储器、片上传感器（压力传感器和加速度传感器）；其中所述的通讯接口包括1个基于以太网TCP/IP的主机PC接口、1个基于以太网UDP/IP的I/O接口、4个ECU接口、1个USB接口）；其中所述的I/O接口包括1个156针ZIF(Zero Insertion Force) I/O接口、1个78针Sub-D I/O 接口、1个7针电源输入接口。MicroAutoBox Ⅱ1401/1505/1507所处理的信号包括数字I/O信号、模拟量I/O信号、ECU、CAN、LIN及串口信号。
在一个实施例中，利用MATLAB/Simulink建立电池模型，通过RTI可以用图形化方式对硬件中所有功能接口进行设置，并可将框图模型自动地在硬件上运行；利用ControlDesk来实现GUI，设置/选择运行参数及显示实时系统运行的结果，其技术效果是：能够进行实时监测和设参，实时获取控制系统状态，并能对相关参数模型进行更改，可操作性强。另外，ControlDesk对于CAN bus有完善的触发、控制、监测、记录的功能，可以方便记录BMS系统的检测结果。当控制算法下载到MicroAutoBox之后，dSPACE控制器就成为一个实时控制器。
在一个实施例中，dSPACE/MicroAutoBox通过以太网接口与控制装置上位机相连接，通过以太网网线进行数据传输，下载上位机的程序和在上位机的监视界面上显示dSPACE控制器的运行状况，工作时，dSPACE控制器运行从上位机下载的控制程序，通过CAN通讯线网络，dSPACE控制器一方面可以发送工作指令，另一方面可以接收返回的工作状态信息。
所述dSPACE控制器通过GUI界面首先进行电池配置和初始化，然后进入其他功能模块进行测试。电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块均含有CAN接收/发送单元、输出单元、高精度检测单元；其中CAN接收/发送单元接受来自dSPACE控制器的命令，输出单元输出相应的电压值或电阻值，检测单元通过ADC采集各通道真实输出值，并将各通道真实输出值通过CAN信息传送给dSPACE控制器作为检测参考值。dSPACE控制器通过CAN通讯模块及MicroAutoBox发送CAN指令，同时接受来自待测BMS的检测信息，并在GUI上显示，从而可以比较待测BMS检测值与参考值之间的差异，判断待测BMS的检测数据的准确性和精度。
用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入配置模块，在该模块中可选择系统默认的电池模型（典型的锂电池模型），也可以输入自行定义的电池配置文件。自定义的电池配置文件通常是由电池的数学模型或通过实验得到精确的SOC-OCV测试数据。当电池的种类、数量、容量、工作温度不同时，其外特性也有所不同，自行定义的电池配置文件可以精确描述不同电池的SOC-OCV特性。该配置文件以表格的形式通过CAN信息传送给电池单体电压仿真模块。
一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其包括：dSPACE控制器、电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块；其中，所述dSPACE控制器包括MicroAutoBox硬件接口板，所述dSPACE控制器通过MicroAutoBox硬件接口板与所述电池单体电压仿真模块、所述温度仿真模块、所述绝缘电阻仿真模块相连，进行CAN通讯；所述MicroAutoBox硬件接口板、所述电池单体电压仿真模块、所述温度仿真模块、所述绝缘电阻仿真模块分别与待测BMS相连，进行CAN通讯及电信号的传递；所述电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块均含有CAN接收/发送单元、输出单元、高精度检测单元；其中所述CAN接收/发送单元接受来自所述dSPACE控制器的命令，所述输出单元输出相应的电压值或电阻值，所述检测单元通过ADC采集各通道真实输出值，并将各通道真实输出值通过CAN信息传送给所述dSPACE控制器作为检测参考值。
用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入初始化模块，在初始化模块中可选择电池单体通道数目、设定每个单体电压通道的初始电压值或SOC值；在初始化模块中还可选择温度通道数目、设定每个通道的温度值；在初始化模块中还可设定电池包正极/负极与车体间的绝缘电阻值。dSPACE控制器根据GUI上的设定，以CAN消息的形式向电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块发送相关的初始化命令。
优选地，所述dSPACE控制器还用于建立各种电池模型，完成控制策略及算法，以及进行实时控制。
用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入充/放电过程仿真模块，在该模块中可设定电池包的电流值（充电为负值，放电为正值），或输入自定义的电流随时间变化的文件。dSPACE/MircoAutoBox根据电流文件，在D/A端口按时间变化输出该电流所对应的电压值，该端口输出的电压连接到待测BMS系统的电流采集模块端口。
优选地，所述dSPACE控制器还包括：GUI、配置模块、初始化模块、充/放电过程仿真模块、充电协议测试模块、继电器状态控制模块、与整车通讯仿真模块、故障激励模块和CAN通讯模块；所述dSPACE控制器通过所述CAN通讯模块及所述MicroAutoBox发送CAN指令，同时接受来自待测BMS的检测信息，并在所述GUI上显示，从而可以比较待测BMS检测值与参考值之间的差异，判断待测BMS的检测数据的准确性和精度。 用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入充电协议测试模块，在该模块中可根据待测BMS系统所支持的充电方式进行选择，包括：车载充电机充电协议测试、符合国标的充电桩充电协议测试、或自定义充电协议。对于车载充电机，CAN通讯协议采用的是市场上较通用的一种（铁城车载充电机）；对于符合国标的充电方式，CAN通讯协议采用GB/T/27930-2015标准；如果待测BMS系统支持其他充电通讯协议，可在自定义通讯协议中加入其DBC文件。在充电协议测试过程中，充电机的输出电压取为电池单体电压仿真模块输出的串联总电压，即电池包的电压；输出电流为充/放电过程仿真模块中设置的充电电流。在充电协议测试过程中，默认所有充电系统硬件的检测都符合要求、充电线路上的继电器的开合都正常工作的。
优选地，所述电池单体电压仿真模块包括96个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，电池单体电压仿真模块接受初始化命令中的有关各单体电压的设定，分别输出0~5V的电压。 用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入继电器状态控制模块，在该模块中可设定电池包中各继电器的通断状态，包括接在电池包主回路正/负极的继电器，预充电回路的继电器。dSPACE/MircoAutoBox根据设定，在I/O端口输出相应的状态，I/O端口的输出连接到待测BMS系统的继电器状态检测端口。待测BMS系统将检测到的继电器状态通过CAN信号发送给dSPACE控制器，并在GUI上显示，可与设置值进行比较。
优选地，所述温度仿真模块包括16个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，各通道能输出-40℃~125℃温度所对应的电阻值。 用户通过dSPACE控制器的GUI界面进入故障激励模块。在故障激励模块中可独立设置电池单体电压仿真模块中各通道的电压值、温度仿真模块中各通道的温度值、绝缘电阻仿真模块中电池包正/负极与车体间的绝缘电阻值、充/放电的电流值，以此检测待测BMS系统能否就电池单体过/欠电压、电池包过/欠电压、温度过高/低、绝缘故障、过流、电池单体间电压差过大、电池包不同区域间温度差过大等故障做出正确的判断。dSPACE控制器通过CAN信号接收待测BMS系统的检测结果，并在GUI上显示，判断待测BMS对电池包的故障诊断能力。
优选地，所述绝缘电阻仿真模块包括2个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，各通道能输出10KΩ~2.55MΩ电阻值。 进一步的，电池单体电压仿真模块接收来自dSPACE控制器的命令，在初始化阶段将依照初始化的命令（单体电压或SOC），根据配置文件中描述的SOC-OCV特性，各独立通道输出合适的电压值。电池单体电压仿真模块的各独立通道会在当前电压的基础上，根据充/放电电流的profile，进行充电或放电模拟，动态输出电压值，并且检测单元采集各通道真实电压值，通过CAN信号传送给dSPACE控制器，dSPACE控制器实时计算电池包的SOC值，并以此作为衡量待测BMS计算SOC值的参考值，判断待测BMS估算SOC的准确性。
优选地，所述配置模块，用于输入自定义的电池配置文件，对电池的种类、数量、容量进行个性化设置。
各模块的具体输入、输出及工作情况说明如下。
1. 配置模块
输入：在GUI上选定所要仿真电池包的电池种类；有以下两种情况：
1）系统默认的电池模型（典型的锂电池模型）；
2）自定义的电池配置文件；
输出：根据选定的电池种类，将电池模型的数据SOC-OCV通过CAN消息传送给电池单体电压仿真模块。
dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据。当电池的种类、数量、容量、工作温度不同时，其外特性也有所不同，自行定义的电池配置文件可以精确描述不同电池的SOC-OCV特性。
通过配置模块，本发明的电池仿真系统是可以配置的，用户可输入自定义的电池配置文件，对电池的种类、数量、容量、工作温度等进行个性化设置，从而精确模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
2. 初始化模块
在初始化模块上，通过GUI可以分别对电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块的初始值进行设置。
dSPACE控制器接收并记录待测BMS系统发送的电池单体电压、电池包总电压、温度、绝缘电阻的检测信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS系统的对于各信号的检测精度。
2.1电池单体电压仿真模块
输入：在GUI上设置电池数量、各单体电池的SOC或电压的初始值（1~96个隔离通道，可串联叠加）；
输出：
1）dSPACE控制器向电池单体电压仿真模块发送CAN消息（含通道ID值），从而使仿真模块在相应的隔离通道输出相应的电压值（0~5V）；
2）各通道均含高精度检测单元，可检测该通道收到设置命令后输出的真实电压值，并将检测值通过CAN信息发送给dSPACE控制器，作为测量的参考值，以此检验待测BMS系统的对于单体电压检测的准确性和精度。
电池单体电压仿真模块包括96个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，电池单体电压仿真模块接受初始化命令中的有关各单体电压的设定，分别输出0~5V的电压，与市面常见的动力电池单体电压（2.0V~4.5V）相匹配，各通道的电压可串联叠加，最高可提供480V的电压。各隔离通道输出的电压连接到待测BMS系统的单体电压采集模块的端口，各通道串联叠加之后的总电压连接到待测BMS系统的电池包电压采集模块的端口。
2.2 温度仿真模块
输入：在GUI上设置温度传感器的数目、各温度的初始值（1~16个隔离通道）；
输出：
1）dSPACE控制器向温度仿真模块发送CAN消息（含通道ID值），从而使温度仿真模块在相应的隔离通道输出相应温度所对应的电阻值；
2）各通道均含高精度检测单元，可检测该通道收到设置命令后输出的真实电阻值，并将检测值通过CAN信息发送给dSPACE控制器，作为测量的参考值，以此检验待测BMS系统的对于温度检测的准确性和精度。
温度仿真模块包括16个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址。温度仿真模块接受初始化命令中的有关温度的设定，各通道可输出-40℃~125℃温度所对应的电阻值，满足电池包对温度测试的要求。各隔离通道输出的电阻连接到待测BMS系统的温度采集模块的端口。
2.3绝缘电阻仿真模块
输入：在GUI上分别设定电池包正极与车体、负极与车体之间的绝缘电阻值；
输出：
1）dSPACE控制器向绝缘电阻仿真模块发送CAN消息（含通道ID值），从而使绝缘电阻仿真模块输出相应的电阻值。
2）各通道均含高精度检测单元，可检测该通道收到设置命令后输出的真实电阻值，并将检测值通过CAN信息发送给dSPACE控制器，作为测量的参考值，以此检验待测BMS系统的对于绝缘电阻值检测的准确性和精度。
绝缘电阻仿真模块包括2个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址。绝缘电阻仿真模块接受初始化命令中的有关绝缘电阻的设定，可输出10KΩ~2.55MΩ电阻值，满足电池包正极/负极与车体间绝缘电阻测试的范围。各通道输出的电阻连接到待测BMS系统的绝缘电阻采集模块的端口。
3. 充/放电过程仿真模块
输入：在GUI上选定电池包的充/放电测试(充电过程电流为负值，放电过程电流为正值)，充/放电过程以电流随时间变化的文档表示，有以下两种情况：
1）典型行车工况的放电电流文档（如：NEDC，WLTC，UDDS等）；
2）自定义的充/放电电流文档（需事先编定）；
输出：根据选定的电流文件，dSPACE/MircoAutoBox的D/A端口按时间变化输出该电流所对应的电压值。
优选地，所述充/放电过程仿真模块，用于设定电池包的电流值，或输入自定义的电流值随时间变化的文件，所述dSPACE控制器根据电流设定值，在D/A端口按时间变化输出该电流值所对应的电压值，该端口输出的电压连接到待测BMS的电流采集模块端口。dSPACE控制器接收并记录待测BMS系统发送的电流检测信息，并与系统设定值进行比较，从而判断待测BMS系统的对于电流信号的检测精度。dSPACE控制器会实时计算充/放电过程中的电池包SOC值，以此作为参考值，同时也会接收并记录待测BMS系统发送的SOC值，从而判断待测BMS对SOC估算的准确性。
4. 充电协议测试模块
输入：在GUI上选择待测试的充电协议，有以下三种情况：
1）车载充电机充电协议（如，铁城车载充电机通讯协议）；
2）自定义的充电协议；
3）符合国标（GB/T/27930-2015）的通讯协议。
输出：dSPACE控制器通过MicroAutoBox的CAN端口与待测的BMS系统进行CAN通讯。
所述充电协议测试模块，用于根据待测BMS所支持的充电方式进行选择，包括：车载充电机充电协议测试、符合国标的充电桩充电协议测试或自定义充电协议。dSPACE控制器记录整个充电过程中所有CAN信息，以便分析之用。如果待测BMS系统支持其他充电通讯协议，可在自定义通讯协议中加入DBC文件。在充电协议测试过程中，默认所有对于所有充电系统的硬件检测都符合要求、充电线路上继电器的开合都正常。
5. 继电器状态控制模块
输入：在GUI上设定各继电器（包括电池包正/负极主继电器、预充电回路继电器）的接通/断开的状态；
输出：dSPACE/MircoAutoBox相应的I/O端口的接通/断开。
所述继电器状态控制模块，用于设定电池包中各继电器的通断状态。dSPACE控制器接收并记录待测BMS系统发送的继电器状态检测信息，与设定值进行比较。
6. 与整车通讯仿真模块
输入：在GUI选择与整车进行通讯仿真的模块，有关整车通讯的CAN协议事先已加入系统的DBC文件中；
输出：根据DBC文件，dSPACE/MircoAutoBox的CAN端口接收/发送CAN消息，与整车进行CAN通讯。
dSPACE控制器记录整个与整车通讯过程中所有收发的CAN信息，以便分析之用。
7. 故障激励模块
输入：在GUI上设定各电池单体的电压值/SOC值（包含通道地址）、电池包的电流值（放电为正值，充电为负值）、各温度通道的温度值（包含通道地址）、电池包正负极与车体间的绝缘电阻值；
输出：根据GUI上的设定向各功能模块发送CAN信息。
优选地，所述故障激励模块，用于设置各种故障状态，包括独立设置所述电池单体电压仿真模块中各通道的电压值、所述温度仿真模块中各通道的温度值、所述绝缘电阻仿真模块中电池包正/负极与车体间的绝缘电阻值、充/放电的电流值。
dSPACE控制器接收待测BMS系统发送的检测信息，并在GUI上显示电池包的状态，包括：正常和故障状态。故障状态包括：单体电池过/欠电压、电池包总电压的过/欠电压、温度过高/过低、过电流、绝缘电阻的正常/非正常、单体电池间电压差过大，单体电池间温度差过大。
本发明具有以下显著的有益效果：
实现简单，包括：dSPACE控制器，其包括GUI界面，CAN通讯模块，以及多个设置功能模块，用于通过所述GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，并接收待测BMS的检测数据信息；仿真处理单元，用于接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。方便用于检测BMS系统数据采集的准确性和精度，包括电池单体电压、电池包总电压、总电流、温度、绝缘电阻等、SOC估算的准确性、故障诊断的正确性、充电是否符合协议标准、能否与整车进行正常通讯等，从而对待测BMS系统的性能做出综合评价，所述的电池仿真系统是可配置的，可以根据所要仿真的电池种类、总电压、容量，建立不同电化学特性的电池SOC-VOC特性，因此该电池仿真系统具有灵活性、可配置性、安全性，可以为BMS的开发和检测提供一个低成本的平台。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，包括：
dSPACE控制器，其包括GUI界面，CAN通讯模块，以及多个设置功能模块，用于通过所述GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，并接收待测BMS的检测数据信息；
仿真处理单元，用于接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；
dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
2.根据权利要求1所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述设置功能模块包括：配置模块、初始化模块、充/放电过程仿真模块、充电协议测试模块、继电器状态控制模块、与整车通讯仿真模块，故障激励模块。
3.根据权利要求2所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述仿真处理单元包括：电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块，所述电池单体电压仿真模块、温度仿真模块和绝缘电阻仿真模块均含有CAN接收/发送单元、输出单元、高精度检测单元；其中所述CAN接收/发送单元接受来自所述dSPACE控制器的命令，所述输出单元输出相应的电压值或电阻值，所述检测单元通过ADC采集各通道真实输出值，并将各通道真实输出值通过CAN信息传送给所述dSPACE控制器作为检测参考值。
4.根据权利要求3所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述电池单体电压仿真模块包括96个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，电池单体电压仿真模块接受初始化命令中的有关各单体电压的设定，分别输出0~5V的电压，各隔离通道输出的电压连接到待测BMS系统的单体电压采集模块的端口，各通道串联叠加之后的总电压连接到待测BMS系统的电池包电压采集模块的端口。
5.根据权利要求3所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述温度仿真模块包括16个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，温度仿真模块接受初始化命令中的有关温度的设定，各通道输出-40℃~125℃温度所对应的电阻值，各隔离通道输出的电阻连接到待测BMS系统的温度采集模块的端口。
6.根据权利要求3所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述绝缘电阻仿真模块包括2个独立的隔离通道，每个通道都有各自的ID地址，绝缘电阻仿真模块接受初始化命令中的有关绝缘电阻的设定，输出10KΩ~2.55MΩ电阻值，各通道输出的电阻连接到待测BMS系统的绝缘电阻采集模块的端口。
7.根据权利要求2所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
8.根据权利要求3所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真系统，其特征在于，在所述初始化模块上，通过所述GUI界面分别对电池单体电压仿真模块、温度仿真模块、绝缘电阻仿真模块的初始值进行设置。
9.一种可配置用于检测BMS功能的电池仿真方法，其特征在于，包括：
通过dSPACE控制器的GUI界面进入多个设置功能模块，进行检测功能的设置，将设置的参数通过CAN通讯模块传送给仿真处理单元，并接收待测BMS的检测数据信息；
仿真处理单元接收dSPACE控制器的控制命令，输出相应的物理量用于检测待测BMS，各通道真实的输出值将作为测量的参考值，并通过CAN通讯模块传递给dSPACE控制器；
dSPACE控制器接收并记录待测BMS发送的检测数据信息，并与测量的参考值进行比较，从而判断待测BMS对于各信号的检测精度。
10.根据权利要求9所述的可配置用于检测BMS功能的电池仿真方法，其特征在于，所述dSPACE控制器利用MATLAB/Simulink建立电池的数学模型或通过实验得到电池精确的SOC-OCV数据，通过配置模块，模拟不同电池的SOC-OCV特性，或是同一电池在不同温度下的SOC-OCV特性。
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