CN110187203A - 一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车电池管理领域，具体涉及一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，包括主控制器模块；电源模块；模拟采样输入模块连接于主控制器模块；DAC模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统检测；绝缘阻值模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统；接触器吸合测试模块的输入端电池管理系统接触器控制引脚，输出端连接于主控制器模块；其他模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于实时监控电池管理系统。本申请的测试系统能够有效的检测电池管理系统的各个功能，方便研发的同时能够高效率的测试电池管理系统。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车电池管理领域，具体涉及一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统。
背景技术
电动汽车电池管理系统(BMS)，是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。
考虑到电动车充电的安全性，需要对电池管理系统进行检测，确保电池管理系统的硬件都能正常工作。目前市面上能够灵活、方便测试电池管理系统的设备较少，因此需要有专门对电池管理系统进行测试的装置，能够测试电池管理系统的各项功能，不需要对电池管理系统的硬件分开测试，提高调试效率及安全性。
发明内容
本案例提供了一种基于电动汽车的电池管理系统测试工装，能够有效的解决上述问题，体积小、安全、且便于携带，同时能够有效的检测电池管理系统的各个功能，方便研发的同时能够高效率的测试电池管理系统。
为实现上述技术目的，本申请采取的技术方案为，一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，包括，
主控制器模块，用于对模拟对象的控制，也用于对外部输入量的检测；
电源模块，用于为各模块供电；
模拟采样输入模块连接于主控制器模块，用于为主控制器模块提供输入模拟量；
DAC模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，以用于将主控制器模块输入的数字量转化为模拟量输出供电池管理系统检测；
绝缘阻值模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于模拟绝缘电阻，经主控制器控制输出不同的绝缘阻值，供电池管理系统检测；
接触器吸合测试模块的输入端连接于电池管理系统，输出端连接于主控制器模块，用于监控电池管理系统的接触器控制情况；
其他模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于实时监控电池管理系统。
作为本申请改进的技术方案，电源模块包括17路开关电源电路单元，每路开关电源电路单元提供两路独立电源。
作为本申请改进的技术方案，电源模块共提供33路独立5V电源和1路12V电源；其中，32路独立5V电源用于后续的DAC模块提供独立电源，1路5V电源用于为主控制器模块供电；1路12V电源用作整车12V系统供电。
作为本申请改进的技术方案，电池管理系统采用接插件的方式连接于DAC模块与其他模拟测试模块。
作为本申请改进的技术方案，模拟采样输入模块的输出量与DAC模块的输出量一一对应。
作为本申请改进的技术方案，还包括连接于DAC模块的均衡检测模块，均衡检测模块用于实现对单体电芯电压均衡功能的监控和对单体电芯欠压的监控；均衡检测模块采用分压原理设计，包括用于模拟单体电芯电压电路单元与用于获取参考电压的电路单元。
作为本申请改进的技术方案，均衡检测模块一个VOUT1引脚、一个VREF1引脚、一个GND1地引脚与两个比较器；VOUT1引脚连接于DAC模块中VOUT1，VOUT1引脚串接电阻R9后接于一比较器的+输入端，同时，VOUT1引脚串接电阻R9后，再次串接电阻R10后接于GND1地引脚，VREF1引脚接于DAC模块中VREF1引脚，同时串接电阻R7后接于比较器的-输入端，该比较器的输出端串接电阻R8、LED1后接于GND1地引脚；该VREF1引脚串接电阻R13与电阻R14后接GND1地引脚，同时该VREF1引脚串接电阻R13后接于另一比较器的+输入端，检测模块中上述VOUT1引脚串接电阻R11后接于该比较器-输入端，该比较器输出端串接电阻R12、LED2后接GND1地引脚。
作为本申请改进的技术方案，绝缘阻值模拟测试模块采用的电路包括双通道光耦、R_ISO_P引脚、R_ISO_GND引脚、ISO R1引脚与ISO R2引脚；其中，ISO R1引脚与ISO R2引脚的一端均接于主控制器模块，ISO R1引脚串接电阻R99后接于双通道光耦第4引脚，ISOR1引脚串接电阻R106后接于双通道光耦第2引脚，双通道光耦第3引脚与第1引脚接于电源模块中+5V电路；R_ISO_P引脚分别串接电阻R96与电阻R97后接于双通道光耦第5引脚，串接电阻R105后接于双通道光耦第8引脚；R_ISO_GND引脚串接电阻R102后分别接于双通道光耦第6引脚与第7引脚。
有益效果
通过电动汽车电池管理系统测试工装，对电池管理系统的各项功能进行测试，保证电池管理系统能够正常运行。
本申请的系统实现对电池管理系统的各项功能进行测试，以避免该系统在用于真实电池系统后，由于设计的缺陷导致的安全隐患，很好的解决了电动汽车高压电池安全隐患较高的问题。
附图说明
图1是电池管理系统测试工装系统框图；
图2是电源模块电路图；
图3是DAC模块电路图；
图4是ADC模块电路图；
图5是均衡检测模块电路图；
图6是绝缘阻值模拟测试模块电路图；
图7是接触器吸合测试模块电路图；
图8是其他模拟测试模块电路图；
图9是CAN通讯模块电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请的主要目的在于：电池管理系统测试工装主要是实现对电池管理系统的各项功能进行测试，以避免该系统在用于真实电池系统后，由于设计的缺陷导致的安全隐患，很好的解决了电动汽车高压电池安全隐患较高的问题。
本方案设计的基于电动汽车电池管理系统的测试工装，包括对电池单体电压、电池充电均衡状态、单体电池欠压状态、电池包总电流、电池包温度、绝缘电阻、继电器吸合、整车上电状态、整车充电状态等检测。
工作原理：通过电动汽车电池管理系统测试工装，对电池管理系统的各项功能进行测试，保证电池管理系统能够正常运行。
本申请的设计方案总体概述为：一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，包括，
主控制器模块，用于对模拟对象的控制，也用于对外部输入量的检测；
电源模块，用于为各模块供电；电源模块包括17路开关电源电路单元，每路开关电源电路单元提供两路独立电源。具体的为：电源模块共提供33路独立5V电源和1路12V电源；其中，32路独立5V电源用于后续的DAC模块提供独立电源，1路5V电源用于为主控制器模块供电；1路12V电源用作整车12V系统供电。
模拟采样输入模块连接于主控制器模块，用于为主控制器模块提供输入模拟量；模拟采样输入模块的输出量与DAC模块的输出量一一对应。
DAC模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，以用于将主控制器模块输入的数字量转化为模拟量输出供电池管理系统检测；
绝缘阻值模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于模拟绝缘电阻，经主控制器控制输出不同的绝缘阻值，供电池管理系统检测；
接触器吸合测试模块的输入端连接于电池管理系统，输出端连接于主控制器模块，用于监控电池管理系统的主接触器控制情况；整个系统同并没有涉及到真正的主接触器当电池管理系统发出吸合主接触器命令后，测试工装通过光耦实现对主接触器吸合的模拟，并用主控制器测试此时的电平信号，以确定电池管理系统的吸合主接触器信号有效。
其他模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于实时监控电池管理系统。
电池管理系统采用接插件的方式与测试系统连接，测试系统包括DAC模块、其他模拟测试模块与其他模拟测试模块连接。
作为本申请改进的技术方案，测试系统还包括连接于DAC模块的均衡检测模块，均衡检测模块用于实现对单体电芯电压均衡功能的监控和对单体电芯欠压的监控；均衡检测模块采用分压原理设计，包括用于模拟单体电芯电压电路单元与用于获取参考电压的电路单元。
具体的，均衡检测模块一个VOUT1引脚、一个VREF1引脚、一个GND1地引脚与两个比较器；VOUT1引脚连接于DAC模块中VOUT1，VOUT1引脚串接电阻R9后接于一比较器的+输入端，同时，VOUT1引脚串接电阻R9后，再次串接电阻R10后接于GND1地引脚，VREF1引脚接于DAC模块中VREF1引脚，同时串接电阻R7后接于比较器的-输入端，该比较器的输出端串接电阻R8、LED1后接于GND1地引脚；该VREF1引脚串接电阻R13与电阻R14后接GND1地引脚，同时该VREF1引脚串接电阻R13后接于另一比较器的+输入端，检测模块中上述VOUT1引脚串接电阻R11后接于该比较器-输入端，该比较器输出端串接电阻R12、LED2后接GND1地引脚。
作为本申请改进的技术方案，绝缘阻值模拟测试模块采用的电路包括双通道光耦、R_ISO_P引脚、R_ISO_GND引脚、ISO R1引脚与ISO R2引脚；其中，ISO R1引脚与ISO R2引脚的一端均接于主控制器模块，ISO R1引脚串接电阻R99后接于双通道光耦第4引脚，ISOR1引脚串接电阻R106后接于双通道光耦第2引脚，双通道光耦第3引脚与第1引脚接于电源模块中+5V电路；R_ISO_P引脚分别串接电阻R96与电阻R97后接于双通道光耦第5引脚，串接电阻R105后接于双通道光耦第8引脚；R_ISO_GND引脚串接电阻R102后分别接于双通道光耦第6引脚与第7引脚。
具体的，本案例提供了一种基于电动汽车电池管理系统的测试工装，该测试工装适用于电池管理系统的开发测试和出厂测试。
该测试工装主要包括以下几个方面主控制器模块、电源模块、DAC模块、ADC模块、均衡检测模块、绝缘阻值模拟测试模块、接触器吸合测试模块、外部存储模块以、CAN通信模块、其他检测模块。详细的系统框图如图1所示。
主控制器模块为该测试工装的核心控制部件，可以实现对模拟对象的控制，同时也用于对外部输入量的检测。本案例中采用的是飞思卡尔的MPC5634芯片，车规级的芯片在保证功能的同时也提供很好的性能。对于模拟量精度的控制完全满足该案例的要求。
电源模块包括17路开关电源模块，其中每路开关电源模块提供两路独立电源，其具体电路如图2所示。其中400V输入电压有基本的桥式整流电路实现。整个电源模块一共提供了33路独立5V电源和1路12V电源，其中32路独立5V电源用于后续的DAC模块中，给数字隔离器提供独立电源；1路5V电源用于整个电路其余5V系统供电；1路12V电路为模拟整车12V系统；
DAC模块即为数模转换电路，该测试工装中DAC模块包括32路相同的DAC电路，主要是实现将主控制器发送的数字量转换成模拟量，供给电池管理系统检测，根据电池管理系统的检测结果判断该电池管理系统的相关测试引脚是否正常，从而实现对电池管理系统功能的测试。DAC模块中有24路电压模拟测试电路、7路温度模拟测试电路和1路电池包总电流模拟测试电路。该模块电路如图3所示。
ADC模块即为模数转换电路，该测试工装的ADC模块共包含31路ADC电路，包括24路电压采样和7路温度采样。电路如图4所示。该模块与控制器模块相连接。
均衡检测模块的作用主要有两方面，一方面用于检测电池管理系统的均衡工作情况，另一方面用于检测单体电池发生欠压的状况。其电路如图5所示。VOUT1连接到DAC模块中的VOUT1输出部分，作为单体电池电压；VREF1与DAC模块的VREF1连接，作为参考电压；
绝缘阻值模拟测试模块通过模拟绝缘电阻来测试电池管理系统的绝缘电阻检测功能是否正常。具体如图6所示。该模块提供了两路绝缘电阻，由主控制器控制该模块是否工作。
接触器吸合测试模块主要用于检测电池管理系统控制的接触器吸合情况，该测试工装提供两路接触器吸合功能模拟测试电路，具体电路如图7所示。该模块一端连接到主控制器模块，另一端连接接插件引脚，由电池管理系统提供接触器信号。
其他模拟测试模块包括整车上电检测和充电检测，主控制器发送控制信号通过电路模拟产生低电平信号到测试工装接插件，由电池管理系统检测，从而判断该功能好坏。具体电路如图8所示。
CAN通讯模块主要用于实现检测工装和电池管理系统被测试件之间进行通讯，同时可用于上位机监控整个测试系统状态。具体电路如图9所示。
外部存储模块作为备用模块，主要用于存储批量测试时被测试件的编号和测试状态记录，以供后续查看。
综上，该系统实现对电池管理系统的各项功能进行测试，以避免该系统在用于真实电池系统后，由于设计的缺陷导致的安全隐患，很好的解决了电动汽车高压电池安全隐患较高的问题。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，包括
主控制器模块，用于对模拟对象的控制，也用于对外部输入量的检测；
电源模块，用于为各模块供电；
模拟采样输入模块连接于主控制器模块，用于为主控制器模块提供输入模拟量；
DAC模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，以用于将主控制器模块输入的数字量转化为模拟量输出供电池管理系统检测；
绝缘阻值模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于模拟绝缘电阻，经主控制器控制输出不同的绝缘阻值，供电池管理系统检测；
接触器吸合测试模块的输入端连接于电池管理系统接触器控制引脚，输出端连接于主控制器模块，用于及时了解电池管理系统对主接触器的控制状态；
其他模拟测试模块的输入端连接于主控制器模块，输出端连接于电池管理系统，用于实时监控电池管理系统。
2.根据权利要求时1所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，电源模块包括17路开关电源电路单元，每路开关电源电路单元提供两路独立电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，电源模块共提供33路独立5V电源和1路12V电源；其中，32路独立5V电源用于后续的DAC模块提供独立电源，1路5V电源用于为主控制器模块供电；1路12V电源用作整车12V系统供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，电池管理系统采用接插件的方式连接于DAC模块与其他模拟测试模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，模拟采样输入模块的输出量与DAC模块的输出量一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，还包括连接于DAC模块的均衡检测模块，均衡检测模块用于实现对单体电芯电压均衡功能的监控和对单体电芯欠压的监控；均衡检测模块采用分压原理设计，包括用于模拟单体电芯电压电路单元与用于获取参考电压的电路单元。
7.根据权利要求6所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，均衡检测模块一个VOUT1引脚、一个VREF1引脚、一个GND1地引脚与两个比较器；VOUT1引脚连接于DAC模块中VOUT1，VOUT1引脚串接电阻R9后接于一比较器的+输入端，同时，VOUT1引脚串接电阻R9后，再次串接电阻R10后接于GND1地引脚，VREF1引脚接于DAC模块中VREF1引脚，同时串接电阻R7后接于比较器的-输入端，该比较器的输出端串接电阻R8、LED1后接于GND1地引脚；该VREF1引脚串接电阻R13与电阻R14后接GND1地引脚，同时该VREF1引脚串接电阻R13后接于另一比较器的+输入端，检测模块中上述VOUT1引脚串接电阻R11后接于该比较器-输入端，该比较器输出端串接电阻R12、LED2后接GND1地引脚。
8.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车电池管理系统的测试系统，其特征在于，绝缘阻值模拟测试模块采用的电路包括双通道光耦、R_ISO_P引脚、R_ISO_GND引脚、ISO R1引脚与ISO R2引脚；其中，ISO R1引脚与ISO R2引脚的一端均接于主控制器模块，ISO R1引脚串接电阻R99后接于双通道光耦第4引脚，ISO R1引脚串接电阻R106后接于双通道光耦第2引脚，双通道光耦第3引脚与第1引脚接于电源模块中+5V电路；R_ISO_P引脚分别串接电阻R96与电阻R97后接于双通道光耦第5引脚，串接电阻R105后接于双通道光耦第8引脚；R_ISO_GND引脚串接电阻R102后分别接于双通道光耦第6引脚与第7引脚。
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