CN109856484A

CN109856484A - 电池管理系统物理检测功能测试方法

Info

Publication number: CN109856484A
Application number: CN201910130582.8A
Authority: CN
Inventors: 张志强; 丁磊; 刘祯宏
Original assignee: Dongfeng Liuzhou Motor Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Liuzhou Motor Co Ltd
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明公开了一种电池管理系统物理检测功能测试方法，涉及电动汽车制造技术领域。其实现步骤为：步骤1）：物理检测精度测试；步骤2）：电池状态异常测试；步骤3）：无效值测试；步骤4）：电气连接故障测试。本发明可以解决现有技术成本高，不安全的问题。

Description

电池管理系统物理检测功能测试方法

技术领域

本发明涉及电动汽车制造技术领域，尤其是一种用于电动汽车的电池管理系统物理检测功能的测试方法。

背景技术

现在很多企业对电动汽车的电池管理系统（简称BMS）物理检测功能的测试大多是将电池管理系统与真实电池包连接（如图1所示），进行充放电试验，通过高精度电压、电流、温度传感器读取电池包单体电压、温度、总电压、总电流值并与BMS检测结果向比较，得到电池管理系统BMS物理量检测精度，但是，真实电池包在经过一次检测后就不能用了，造成了生产成本高，同时，真实电池包的功率、电压很高，这对检测人员具有一定的危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池管理系统物理检测功能测试方法，它可以解决现有技术成本高，不安全的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种电池管理系统物理检测功能测试方法，采用电池管理系统物理检测功能测试系统来实现，该系统包括上位机控制模块，所述上位机控制模块有一个上位机，所述上位机的输入端与电池仿真模型连接，所述电池仿真模型包括驾驶员模型、车辆模型和电池包模型，所述上位机控制模块的输出端口分别与电压仿真模块、温度仿真模块、故障注入模块连接，所述电压仿真模块的输出信号通过单体电压仿真信号线将电压信号传输到故障注入模块，所述故障注入模块将该电压信号传输到所述电池管理系统，所述温度仿真模块的温度信号通过温度仿真信号线将温度信号传输到所述故障注入模块，所述故障注入模块将该温度信号传输到所述电池管理系统，所述电压仿真模块由可程控的电池单体串联构成；所述温度仿真模块由程控电阻串联构成；所述故障注入模块由多向开关构成；所述上位机接收所述电池管理系统的反馈信息，并将所述反馈信息与设定值进行比较；所述电池管理系统内设有电池管理系统的主控板和电池信息采集板；其实现步骤为：步骤1）：物理检测精度测试：由所述上位机控制所述电池仿真模型的单体电池信息，所述单体电池信息包括单体电池的电压和单体电池的温度，所述单体电池信息输出给被测的电池管理系统，所述主控板采集所述电池仿真模型输出的电池信息检测结果，并与设定值相比较，所述上位机计算所述电池管理系统的检测误差并判断是否满足设计精度要求；步骤2）：电池状态异常测试：（A）在所述上位机设置单体电池的电压过压阀值，（B）所述上位机将设置好的所述电压过压阀值、电压欠压阀值、温度过温值和温度过低值输入到所述电池管理系统，（C）所述电池管理系统将检测到的单体电压信息反馈到所述上位机，所述上位机接收到所述电池管理系统反馈的所述信息后，将所述信息与所述设置值进行比较，根据比较结果就可判断出所述电池管理系统检测的精度和速度是否符合设计精度要求，以及所述电池管理系统检测到单体电压是否过压、是否欠压、温度是否过高和温度是否过低等故障时，能否做出设计预期的故障处理；步骤3）：无效值测试：由所述上位机控制所述电池仿真模型的单体电池信息，使单体电池信息处于无效值范围，所述电池管理系统主控板接收到所述电池信息采集板采集的所述电池仿真模型的单体电池信息，所述电池管理系统主控板应能够识别并作出响应；分别将全部单体电池电压信号，电池温度信号设置为正常值、无效值和恢复正常值，检测所述电池管理系统主控板响应是否正常，若上述检测都正常，则说明无效值测试正常；步骤4）：电气连接故障测试：通过所述故障注入模块中的多向开关可以实现线路的开路、带电体与带电体之间的短路以及带电体与地之间的短路的故障注入。

上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述单体电池的电压测试方法如下：a）：静态测试：分别将单体电池电压设置为0～10伏，所述上位机检测所述电池管理系统通过总线发送的单体电压值和设定值之间的误差△Vcell，并判断△Vcell是否满足采集精度和采集速度要求；对母线电流的检测，在所述上位机设置母线电流的值，所述电池管理系统通过总线将所述电池管理系统实际的母线电流值反馈到所述上位机，所述上位机计算实际值与设定值之间的误差△I，并判断△I是否满足采集精度和采集速度的要求； b）：动态测试：（Ⅰ）将单体电池的荷电状态设置为5%，将母线充电电流设置为车型的标准充电电流，对电池充电至单体电池的荷电状态为100%，所述上位机检测并计算所述电池管理系统反馈的单体电池的电压值和所述电池仿真模型设定值之间的误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅱ）将所述单体电池的荷电状态设置为100%，将母线放电电流设置为车型的标准放电电流，放电至所述单体电池的荷电状态为5%，所述上位机检测所述电池管理系统发送过来的所述单体电池的电压值跟随所述电池仿真模型设置电压值变化情况，并计算所述单体电池的电压值与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅲ）将单体电池的荷电状态初始值设置为80%，从所述驾驶员模型处导入工况速度-时间数据，经所述车辆模型计算得到动态电流-时间数据加载到所述电池仿真模型，所述电池仿真模型计算输出动态单体电池电压，所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的电压值跟随所述电池仿真模型输出的电压变化情况，并计算所述电池管理系统反馈的所述电压与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求。

更进一步：所述单体电池的温度的测试方法如下：将所述单体电池的温度设置为常温，所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的荷电状态从5%充电到100%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求；所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的荷电状态从100%放电到5%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求。

进一步：所述驾驶员模型、车辆模型为采用Veristand和Matlab仿真软件编制的模型。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：由于本发明设有上位机控制模块模块，上位机控制模块内设有电池仿真模型，上位机连接有电压仿真模块和温度仿真模块，通过电压仿真模块和温度仿真模块可以模拟电池的电压和温度的变化情况，对电池管理系统进行测试时无需连接真实电池包，而且本系统可以重复使用，所以，生产成本降低了。

附图说明

图1是现有技术的方框示意图。

图2是本发明的方框示意图。

图3是本发明的故障注入模块的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述：

图2所示的电池管理系统物理检测功能测试方法，采用电池管理系统物理检测功能测试系统来实现，该系统包括上位机控制模块1，上位机控制模块1有一个上位机1-1，上位机1-1的输入端与电池仿真模型1-2连接，电池仿真模型包括驾驶员模型、车辆模型和电池包模型，上位机控制模块1的输出端口分别与电压仿真模块2、温度仿真模块3、故障注入模块4连接，所述电压仿真模块2的输出信号通过单体电压仿真信号线5将电压信号传输到故障注入模块4，故障注入模块4将该电压信号传输到电池管理系统7，温度仿真模块3的温度信号通过温度仿真信号线6将温度信号传输到故障注入模块4，故障注入模块4将该温度信号传输到电池管理系统7，电压仿真模块2由可程控的电池单体串联构成；温度仿真模块3由程控电阻串联构成；故障注入模块4(如图3所示)由多向开关4-1构成；上位机1-1接收电池管理系统7由CAN总线反馈的反馈信息，并将反馈信息与设定值进行比较；电池管理系统7内设有电池管理系统的主控板和电池信息采集板；其实现步骤为：步骤1）：物理检测精度测试：由上位机1-1控制电池仿真模型1-2的单体电池信息，单体电池信息包括单体电池的电压和单体电池的温度，单体电池信息输出给被测的电池管理系统，上位机1-1采集电池管理系统输出的电池信息检测结果，并与设定值相比较，上位机1-1计算电池管理系统的检测误差并判断是否满足设计精度要求；步骤2）：电池状态异常测试：（A）在上位机1-1设置单体电池的电压过压阀值、电压欠压阀值、温度过温值和温度过低值（B）上位机1-1将设置好的电压过压阀值、电压欠压阀值、温度过温值和温度过低值输入到电池管理系统7，（C）电池管理系统7将采集到的电池仿真板卡2中的单体电压信息反馈到上位机1-1，上位机1-1接收到电池管理系统7反馈的信息后，将信息与设置值进行比较，根据比较结果就可判断出所述电池管理系统检测的精度和速度是否符合设计精度要求，以及所述电池管理系统检测到单体电压是否过压、是否欠压、温度是否过高和温度是否过低等故障时，能否做出设计预期的故障处理；步骤3）：无效值测试：上位机1-1控制电池仿真模型1-2的单体信息，是电池单体信息处于无效值范围，电池管理系统7采集电池仿真板卡2，温度仿真板卡3的单体电池信息，当电池信息采集板采集到无效值时，电池管理系统7应能够识别并作出响应；分别将全部单体电池电压设置为正常值、初始值和恢复正常值，检测电池管理系统7的响应是否正常；（A）设置单体电池电压恢复正常值，检测电池管理系统7的响应是否正常，若上述检测都正常，则说明无效值测试正常；步骤4）电气连接故障测试：通过故障注入模块4中的多向开关4-1可以实现线路的开路、带电体与带电体之间的短路以及带电体与地之间的短路的故障注入。

单体电池的电压测试方法如下：a）：静态测试：分别将单体电池电压设置为0～10伏，上位机1-1检测电池管理系统7通过总线发送的单体电压值和设定值之间的误差△Vcell，并判断△Vcell是否满足采集精度和采集速度要求；对母线电流的检测，在上位机1-1设置母线电流的值，电池管理系统7通过总线将电池管理系统7实际的母线电流值反馈到上位机1-1，上位机1-1计算实际值与设定值之间的误差△I，并判断△I是否满足采集精度和采集速度的要求； b）：动态测试：（Ⅰ）将单体电池的荷电状态设置为5%，将母线充电电流设置为车型的标准充电电流，对电池充电至单体电池的荷电状态为100%，上位机1-1检测并计算电池管理系统7反馈的单体电池的电压值和设定值之间的误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅱ）将单体电池的荷电状态设置为100%，将母线放电电流设置为车型的标准放电电流，放电至单体电池的荷电状态为5%，上位机1-1检测电池管理系统7发送过来的单体电池的电压值跟随电池仿真模型1-2设定电压变化情况，并计算单体电池的电压值与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅲ）将单体电池的荷电状态初始值设置为80%，从驾驶员模型处导入工况速度-时间数据，经车辆模型计算得到动态电流-时间数据加载到电池仿真模型1-2，电池仿真模型1-2计算输出动态单体电池电压，上位机1-1检测电池管理系统7反馈的单体电池的电压值跟随电池仿真模型1-2输出的电压变化情况，并计算电池管理系统7反馈的电压与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求。

单体电池的温度的测试方法如下：将单体电池的温度设置为常温，上位机1-1检测电池管理系统7反馈的单体电池的荷电状态从5%充电到100%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求；上位机1-1检测电池管理系统7反馈的单体电池的荷电状态从100%放电到5%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求。

本实施例中，驾驶员模型、车辆模型为采用Veristand和Matlab仿真软件编制的模型。

本发明中的上位机控制模块运用Veristand和Matlab模型编制仿真工程，通过模型接口与下位机通道之间的连接，可实现对下位机模块信号输出的控制。

下位机模块包括电压仿真模块，温度仿真模块和故障注入模块。

电压仿真模块采用可程控的电源单体串联，电压输出范围在-10V～10V之间，每个电源单体的电压可根据上位机中的设定值进行调控，模拟电池包单体电压在实车过程中的变化或极端环境下可实现电池管理系统7对电压的检测功能。

温度仿真模块程控电阻代替温度传感器中的热敏电阻，每个电阻的阻值大小可随上位机1-1设定的值进行调节，模拟电池包温度的变化或极端环境下可实现电池管理系统对温度的检测功能。根据不同平台的车型采用不同的温度传感器，只需更换程控电阻的量程范围即可兼容该平台，操作更加灵活，实用性更高。

本发明基于硬件在环测试系统，测试中不需接入真实电池包，也不用高精度电压传感器、电流传感器、温度传感器以及测功机等高成本工具，运用仿真的原理，只需模拟输出对应电压，电流，电阻值即可，成本更低，控制更加灵活，操作人员不再需要处于高压环境下对电池系统进行测试验证工作，屏蔽了测试过程中可能发生的高压触电风险，并且该测试方法能够模拟极端车辆工况下可能发生的各种故障，能对电池管理系统进行更加全面的测试。该测试方法只需经过简单改造，便可兼容不同平台间的不同车型，预计每个车型可节省研发费用约200万元。

Claims

1.一种电池管理系统物理检测功能测试方法，其特征在于：采用电池管理系统物理检测功能测试系统来实现，该系统包括上位机控制模块，所述上位机控制模块有一个上位机，所述上位机的输入端与电池仿真模型连接，所述电池仿真模型包括驾驶员模型、车辆模型和电池包模型，所述上位机控制模块的输出端口分别与电压仿真模块、温度仿真模块、故障注入模块连接，所述电压仿真模块的输出信号通过单体电压仿真信号线将电压信号传输到故障注入模块，所述故障注入模块将该电压信号传输到所述电池管理系统，所述温度仿真模块的温度信号通过温度仿真信号线将温度信号传输到所述故障注入模块，所述故障注入模块将该温度信号传输到所述电池管理系统，所述电压仿真模块由可程控的电池单体串联构成；所述温度仿真模块由程控电阻串联构成；所述故障注入模块由多向开关构成；所述上位机接收所述电池管理系统的反馈信息，并将所述反馈信息与设定值进行比较；所述电池管理系统内设有电池管理系统的主控板和电池信息采集板；其实现步骤为：步骤1）：物理检测精度测试：由所述上位机控制所述电池仿真模型的单体电池信息，所述单体电池信息包括单体电池的电压和单体电池的温度，所述单体电池信息输出给被测的电池管理系统，所述主控板采集所述电池仿真模型输出的电池信息检测结果，并与设定值相比较，所述上位机计算所述电池管理系统的检测误差并判断是否满足设计精度要求；步骤2）：电池状态异常测试：（A）在所述上位机设置单体电池的电压过压阀值，（B）所述上位机将设置好的所述电压过压阀值、电压欠压阀值、温度过温值和温度过低值输入到所述电池管理系统，（C）所述电池管理系统将检测到的单体电压信息反馈到所述上位机，所述上位机接收到所述电池管理系统反馈的所述信息后，将所述信息与所述设置值进行比较，根据比较结果就可判断出所述电池管理系统检测的精度和速度是否符合设计精度要求，以及所述电池管理系统检测到单体电压是否过压、是否欠压、温度是否过高和温度是否过低等故障时，能否做出设计预期的故障处理；步骤3）：无效值测试：由所述上位机控制所述电池仿真模型的单体电池信息，使单体电池信息处于无效值范围，所述电池管理系统主控板接收到所述电池信息采集板采集的所述电池仿真模型的单体电池信息，所述电池管理系统主控板应能够识别并作出响应；分别将全部单体电池电压信号，电池温度信号设置为正常值、无效值和恢复正常值，检测所述电池管理系统主控板响应是否正常，若上述检测都正常，则说明无效值测试正常；步骤4）：电气连接故障测试：通过所述故障注入模块中的多向开关可以实现线路的开路、带电体与带电体之间的短路以及带电体与地之间的短路的故障注入。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统物理检测功能测试方法，其特征在于：所述单体电池的电压测试方法如下：a）：静态测试：分别将单体电池电压设置为0～10伏，所述上位机检测所述电池管理系统通过总线发送的单体电压值和设定值之间的误差△Vcell，并判断△Vcell是否满足采集精度和采集速度要求；对母线电流的检测，在所述上位机设置母线电流的值，所述电池管理系统通过总线将所述电池管理系统实际的母线电流值反馈到所述上位机，所述上位机计算实际值与设定值之间的误差△I，并判断△I是否满足采集精度和采集速度的要求； b）：动态测试：（Ⅰ）将单体电池的荷电状态设置为5%，将母线充电电流设置为车型的标准充电电流，对电池充电至单体电池的荷电状态为100%，所述上位机检测并计算所述电池管理系统反馈的单体电池的电压值和所述电池仿真模型设定值之间的误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅱ）将所述单体电池的荷电状态设置为100%，将母线放电电流设置为车型的标准放电电流，放电至所述单体电池的荷电状态为5%，所述上位机检测所述电池管理系统发送过来的所述单体电池的电压值跟随所述电池仿真模型设置电压值变化情况，并计算所述单体电池的电压值与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求；（Ⅲ）将单体电池的荷电状态初始值设置为80%，从所述驾驶员模型处导入工况速度-时间数据，经所述车辆模型计算得到动态电流-时间数据加载到所述电池仿真模型，所述电池仿真模型计算输出动态单体电池电压，所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的电压值跟随所述电池仿真模型输出的电压变化情况，并计算所述电池管理系统反馈的所述电压与设定值之间误差△Vcell是否满足采集精度和采集速度的要求。

3.根据权利要求1或2所述的电池管理系统物理检测功能测试方法，其特征在于：所述单体电池的温度的测试方法如下：将所述单体电池的温度设置为常温，所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的荷电状态从5%充电到100%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求；所述上位机检测所述电池管理系统反馈的所述单体电池的荷电状态从100%放电到5%时的温度变化值和设定值之间的误差，并判断该误差是否满足采集精度和采集速度要求。

4.根据权利要求1或2所述的电池管理系统物理检测功能测试方法，其特征在于：所述驾驶员模型、车辆模型为采用Veristand和Matlab仿真软件编制的模型。