CN112532476A - V2g电动车bms协议仿真测试系统和测试方法 - Google Patents

V2g电动车bms协议仿真测试系统和测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了V2G电动车BMS协议仿真测试系统，包括车辆BMS仿真机、上位机和V2G桩，车辆BMS仿真机、上位机和V2G桩之间通过RS485总线相互通信连接，车辆BMS仿真机通过直流充电接口与V2G桩连通，并通过直流充电接口的CAN通讯线缆与V2G桩建立通信连接，V2G桩与车辆BMS仿真机通过直流充电接口进行充放电交互；上位机用于根据测试的车辆型号，配置充放电策略并生成控制报文和数据报文，上位机还记录车辆BMS仿真机和V2G桩的充放电交互过程；车辆BMS仿真机接收控制报文和数据报文，并根据控制报文和数据报文与V2G桩进行充放电交互。通用性高，提高V2G桩的测试效率及全面性。还公开了V2G电动车BMS协议仿真测试方法，基于测试系统实现高效测试。

Description

V2G电动车BMS协议仿真测试系统和测试方法
技术领域
本发明涉及V2G电动车充电测试技术领域，尤其涉及V2G电动车BMS协议仿真测试系统和测试方法。
背景技术
随着电动汽车的发展及国家对能源安全的要求，V2G技术越来越受到重视。为了解决V2G桩在开发过程中的适配及测试问题，有必要发明一种测试系统能够模拟V2G车的电池管理系统功能。以满足V2G桩的测试需求，提高V2G桩的测试效率及全面性。目前电动汽车充电桩的测试方法主要有三种：1.将充电桩与电动汽车实际连接进行测试。利用整车进行测试，系统搭建成本高，电池管理系统无法主动模拟告警、故障信息。2.将电池管理系统与动力电池包集成后与充电桩进行测试。电池管理系统安装在动力电池包上的方式，受限于电池组的状态测试效率低。3.用软件的方法模拟电池管理系统与充电桩进行测试。软件模拟的方式，只能模拟充电过程、无法模拟放电过程，无法满足V2G桩的测试需求。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种V2G电动车BMS协议仿真测试系统，通用性高，提高V2G桩的测试效率及全面性。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：包括车辆BMS仿真机、上位机和V2G桩，所述车辆BMS仿真机、上位机和V2G桩之间通过RS485总线相互通信连接，所述车辆BMS仿真机通过直流充电接口与V2G桩连通，并通过所述直流充电接口的CAN通讯线缆与V2G桩建立通信连接，所述V2G桩与车辆BMS仿真机通过直流充电接口进行充放电交互；所述上位机用于根据测试的车辆型号，配置充放电策略并生成控制报文和数据报文，所述上位机还记录车辆BMS仿真机和V2G桩的充放电交互过程；所述车辆BMS仿真机接收控制报文和数据报文，并根据控制报文和数据报文与V2G桩进行充放电交互。
本发明的有益效果在于：上位机能根据测试的车辆型号，按需选择测试车型进行测试，有效解决V2G桩的适配性，降低测试成本，提高测试效率。车辆BMS仿真机可模拟V2G充电和车向电网放电的重放电功能。采用集成化、小型化设计，方便携带，便于现场维护及调试。
进一步来说，所述车辆BMS仿真机包括主控器、CAN收发控制器、RS485收发控制器、CC2电源模块；所述CC2电源为测试V2G桩和车辆BMS仿真机是否完成物理连接提供恒定检测电压，所述主控器与CAN收发控制器、RS485收发控制器通信连接，所述RS485收发控制器用于接收上位机发送来的控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文发送至控制器；所述控制器接接收控制报文和数据报文后，控制所述CAN收发控制器与V2G桩进行充放电交互，所述CAN通讯线缆连接在CAN收发控制器与直流充电接口之间。
进一步来说，所述车辆BMS仿真机还包括分压电阻、检测点电压检测模块，所述分压电阻进行分压；所述车辆BMS仿真机内设置有检测点，所述检测点电压检测模块通过监测检测点的电压值判断V2G桩和车辆BMS仿真机是否连通。
进一步来说，所述车辆BMS仿真机还包括辅助电源检测模块，所述检测点电压检测模块判断V2G桩和车辆BMS仿真机连通后，所述辅助电源检测模块用于检测V2G桩提供的辅助电源电压、电流是否满足要求。
进一步来说，所述上位机包括人机交互模块、模型加载模块、系统参数调整模块，逻辑测试模块、数据存储模块，所述模型加载模块内存储有电芯模型、BMS和电池包模型和充放电模型，所述人机交互模块通过系统参数调整模块与模型加载模块通信连接，所述人机交互模块用于选择模型加载模块中的各个模型，所述模型加载模块将选定的模型发送至逻辑测试模块，所述逻辑测试模块用于产生测试逻辑并生成控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文通过RS485总线传输至车辆BMS仿真机，所述数据存储模块记载每个生成的控制报文和数据报文并记载测试结果。
进一步来说，所述上位机还包括故障模拟模块，所述故障模拟模块中包含多种预设的故障类型，所述人机交互模块从故障模拟模块中选择故障类型，并将故障类型发送至车辆BMS仿真机。增加故障模拟模块，按需模拟故障。替代车载BMS系统无法按需置位故障，降低测试难度，增加测试的全面性，大大降低测试成本。
进一步来说，所述模型加载模块包括车辆电池管理系统数据库、电芯模型控制库和充放电模型数据库，所述电芯模型控制库中存储有若干电芯模型，所述车辆电池管理系统数据库中存储有不同车型的BMS和电池包模型，所述车辆电池管理系统数据库根据选择的车辆型号加载BMS和电池包模型并在电芯模型数据库选择对应的电芯模型；所述充放电模型数据库基于电芯模型和车辆电池管理系统数据库的BMS和电池包模型生成冲放电模型。车辆电池管理系统数据库，可以按需选择测试车型进行测试，有效解决V2G桩的适配性，降低测试成本，提高测试效率。充放电模型数据库，根据预设的车型及充放电逻辑调用模型数据，降低测试时长。电芯模型数据库，结合充放电模型输出模拟的单体电压、电流、温度、内阻等数据。
电芯模型的输入参数包括开路电压与电芯荷电状态映射表、充电截止电压、放电截止电压、最大充放电倍率、额定电压和额定容量；所述车辆电池管理系统数据库中存储有若干不同车型的BMS和电池包模型，所述BMS和电池包模型的输入参数包括电池组并联数、电池组串联数、欠压阈值、过压阈值、最大充放电电流、最高充放电温度和最低充放温度。所述放电模型存放充放电过程中的电压电流输出控制曲线。并将电压电流输出控制曲线发送至逻辑测试模块。
进一步来说，所述上位机还包括USB转RS485模块，所述USB转RS485模块与逻辑测试模块通信连接，并通过RS485总线与车辆BMS仿真机和V2G桩连接。
本发明还公开了一种V2G电动车BMS协议仿真测试方法，可快速模拟检测。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：V2G电动车BMS协议仿真测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1.通过人机交互模块在系统参数调整模块中输入充放电测试参数；
步骤2.系统参数调整模块将充放电测试参数通过消息机制发送给模型加载模块，形成需要测试的加载模型，并通过逻辑测试模块将加载模型转换成控制报文和数据报文，发送至车辆BMS仿真机；
步骤3.车辆BMS仿真机按控制报文和数据报文与V2G桩进行充放电交互，进行模拟测试；
步骤4.通过数据存储模块记录模拟测试结果和过程。
在充电模式下，系统参数调整模块将充电参数通过消息机制发送给车辆电池管理系统模型，电池管理系统模型根据充电电流结合电芯模型模拟电池组的电压、电池组荷电状态、电池单体信息。上位机根据充电策略生成控制报文和数据报文，通过RS485总线下发到车辆BMS协议仿真机，主控制器遵循《电动汽车非车载传导式充(放)电机与电池管理系统通信协议》控制CAN收发控制器和V2G桩交互。上位机通过RS485总线监测V2G桩状态信息，测试正常充电流程。
在放电模式下，系统参数调整模块将放电参数通过消息机制发送给车辆电池管理系统模型，电池管理系统模型根据充电电流结合电芯模型模拟电池组的电压、电池组荷电状态、电池单体信息。上位机2根据放电策略生成控制报文，通过RS485总线下发到V2G桩控制桩执行放电策略，上位机将放电电池组数据报文，通过RS485总线下发到车辆BMS协议仿机，主控制器遵循《电动汽车非车载传导式充(放)电机与电池管理系统通信协议》控制CAN收发控制器和V2G桩交互。测试正常放电流程。
进一步来说，所述步骤4中车辆BMS仿真机还能接受故障模拟模块发送的故障类型模拟数据，所述故障模拟模块接收模型加载模块形成的加载模型，并在加载模型上加入故障模拟数据结合成控制报文和数据报文，并将结合后的控制报文和数据报文发送至车辆BMS仿真机。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统框图；
图2为本发明实施例1中模型加载模块的系统框图；
图3为本发明实施例2的流程图。
图中：
100-车辆BMS仿真机，11-主控器，12-CAN收发控制器，13-RS485收发控制器，14-CC2电源模块，15-分压电阻，16-检测点电压检测模块，17-辅助电源检测模块，200-上位机，21-人机交互模块，22-模型加载模块，221-车辆电池管理系统数据库，222-电芯模型控制库，223-充放电模型数据库，23-系统参数调整模块,24-逻辑测试模块，25-数据存储模块，26-故障模拟模块，27-USB转RS485模块，300-V2G桩，400-直流充电接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
参见附图1-2所示，本发明的一种V2G电动车BMS协议仿真测试系统，包括车辆BMS仿真机100、上位机200和V2G桩300，车辆BMS仿真机100、上位机200和V2G桩300之间通过RS485总线相互通信连接，车辆BMS仿真机100通过直流充电接口400与V2G桩300连通，并通过直流充电接口400的CAN通讯线缆与V2G桩300建立通信连接，V2G桩300与车辆BMS仿真机100通过直流充电接口400进行充放电交互。上位机200用于根据测试的车辆型号，配置充放电策略并生成控制报文和数据报文，上位机200还记录车辆BMS仿真机100和V2G桩300的充放电交互过程；车辆BMS仿真机100接收控制报文和数据报文，并根据控制报文和数据报文与V2G桩300进行充放电交互。
上位机200能根据测试的车辆型号，按需选择测试车型进行测试，有效解决V2G桩300的适配性，降低测试成本，提高测试效率。车辆BMS仿真机100可模拟V2G充电和车向电网放电的重放电功能。采用集成化、小型化设计，方便携带，便于现场维护及调试。
车辆BMS仿真机100包括主控器11、CAN收发控制器12、RS485收发控制器13、CC2电源模块14；CC2电源为测试V2G桩300和车辆BMS仿真机100是否完成物理连接提供检测电压，检测电压为12V恒定电压。主控器11与CAN收发控制器12、RS485收发控制器13通信连接，RS485收发控制器13用于接收上位机200发送来的控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文发送至控制器。控制器接接收控制报文和数据报文后，控制CAN收发控制器12与V2G桩300进行充放电交互，CAN通讯线缆连接在CAN收发控制器12与直流充电接口400之间。
车辆BMS仿真机100还包括分压电阻15、检测点电压检测模块16，分压电阻15进行分压。车辆BMS仿真机100内设置有检测点，检测点电压检测模块16通过监测检测点的电压值判断V2G桩300和车辆BMS仿真机100是否连通。
车辆BMS仿真机100还包括辅助电源检测模块17，检测点电压检测模块16判断V2G桩300和车辆BMS仿真机100连通后，辅助电源检测模块17用于检测V2G桩300提供的辅助电源电压、电流是否满足要求。
上位机200包括人机交互模块21、模型加载模块22、系统参数调整模块23，逻辑测试模块24、数据存储模块25。模型加载模块22内存储有电芯模型、BMS和电池包模型和充放电模型，人机交互模块21通过系统参数调整模块23与模型加载模块22通信连接，人机交互模块21用于选择模型加载模块22中的各个模型。模型加载模块22将选定的模型发送至逻辑测试模块24，逻辑测试模块24用于产生测试逻辑并生成控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文通过RS485总线传输至车辆BMS仿真机100，数据存储模块25记载每个生成的控制报文和数据报文并记载测试结果。
模型加载模块22包括车辆电池管理系统数据库221、电芯模型控制库222和充放电模型数据库223，电芯模型控制库222中存储有若干电芯模型，车辆电池管理系统数据库221中存储有不同车型的BMS和电池包模型，车辆电池管理系统数据库221根据选择的车辆型号加载BMS和电池包模型并在电芯模型数据库选择对应的电芯模型；充放电模型数据库223基于电芯模型和车辆电池管理系统数据库221的BMS和电池包模型生成冲放电模型。车辆电池管理系统数据库221，可以按需选择测试车型进行测试，有效解决V2G桩300的适配性，降低测试成本，提高测试效率。充放电模型数据库223，根据预设的车型及充放电逻辑调用模型数据，降低测试时长。电芯模型数据库，结合充放电模型输出模拟的单体电压、电流、温度、内阻等数据。
电芯模型的输入参数包括开路电压与电芯荷电状态映射表、充电截止电压、放电截止电压、最大充放电倍率、额定电压和额定容量；车辆电池管理系统数据库221中存储有若干不同车型的BMS和电池包模型，BMS和电池包模型的输入参数包括电池组并联数、电池组串联数、欠压阈值、过压阈值、最大充放电电流、最高充放电温度和最低充放电温度。充放电模型存放充放电过程中的电压电流输出控制曲线。并将电压电流输出控制曲线发送至逻辑测试模块24。
上位机200还包括故障模拟模块26，故障模拟模块26中包含多种预设的故障类型，人机交互模块21从故障模拟模块26中选择故障类型，并将故障类型发送至车辆BMS仿真机100。增加故障模拟模块26，按需模拟故障。替代车载BMS系统无法按需置位故障，降低测试难度，增加测试的全面性，大大降低测试成本。
上位机200还包括USB转RS485模块27，USB转RS485模块27与逻辑测试模块24通信连接，并通过RS485总线与车辆BMS仿真机100和V2G桩300连接。
实施例2
参见附图2所示，本发明的一种V2G电动车BMS协议仿真测试方法，可快速模拟检测。包括如下步骤：
步骤1.通过人机交互模块21在系统参数调整模块23中输入充放电测试参数；
步骤2.系统参数调整模块23将充放电测试参数通过消息机制发送给模型加载模块22，形成需要测试的加载模型，并通过逻辑测试模块24将加载模型转换成控制报文和数据报文，发送至车辆BMS仿真机100；
步骤3.车辆BMS仿真机100按控制报文和数据报文与V2G桩300进行充放电交互，进行模拟测试；
步骤4.通过数据存储模块25记录模拟测试结果和过程。
步骤2中车辆BMS仿真机100还能接受故障模拟模块26发送的故障类型模拟数据，故障模拟模块26接收模型加载模块22形成的加载模型，并在加载模型上加入故障模拟数据结合成控制报文和数据报文，并将结合后的控制报文和数据报文发送至车辆BMS仿真机100。
在充电模式下，系统参数调整模块23将充电参数通过消息机制发送给车辆电池管理系统模型，电池管理系统模型根据充电电流结合电芯模型模拟电池组的电压、电池组荷电状态、电池单体信息。上位机200根据充电策略生成控制报文和数据报文，通过RS485总线下发到车辆BMS仿真机100，主控器11遵循《电动汽车非车载传导式充(放)电机与电池管理系统通信协议》控制CAN收发控制器12和V2G桩300交互。上位机200通过RS485总线监测V2G桩300状态信息，测试正常充电流程。
在放电模式下，系统参数调整模块23将放电参数通过消息机制发送给车辆电池管理系统模型，电池管理系统模型根据充电电流结合电芯模型模拟电池组的电压、电池组荷电状态、电池单体信息。上位机200根据放电策略生成控制报文，通过RS485总线下发到V2G桩300控制桩执行放电策略，上位机200将放电电池组数据报文，通过RS485总线下发到车辆BMS仿机机100，主控器11遵循《电动汽车非车载传导式充(放)电机与电池管理系统通信协议》控制CAN收发控制器12和V2G桩300交互。测试正常放电流程。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：包括车辆BMS仿真机(100)、上位机(200)和V2G桩(300)，所述车辆BMS仿真机(100)、上位机(200)和V2G桩(300)之间通过RS485总线相互通信连接，车辆BMS仿真机(100)通过直流充电接口(400)与V2G桩(300)连通，并通过直流充电接口(400)的CAN通讯线缆与V2G桩(300)建立通信连接，所述V2G桩(300)与车辆BMS仿真机(100)通过直流充电接口(400)进行充放电交互；所述上位机(200)用于根据测试的车辆型号，配置充放电策略并生成控制报文和数据报文，所述上位机(200)还记录车辆BMS仿真机(100)和V2G桩(300)的充放电交互过程；所述车辆BMS仿真机(100)接收控制报文和数据报文，并根据控制报文和数据报文与V2G桩(300)进行充放电交互。
2.根据权利要求1所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述车辆BMS仿真机包括主控器(11)、CAN收发控制器(12)、RS485收发控制器(13)和CC2电源模块(14)；所述CC2电源模块(14)为测试V2G桩(300)和车辆BMS仿真机(100)是否完成物理连接提供恒定检测电压，所述主控器(11)与CAN收发控制器(12)、RS485收发控制器(13)通信连接，所述RS485收发控制器(13)用于接收上位机发送来的控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文发送至控制器(11)；所述控制器(11)接接收控制报文和数据报文后，控制所述CAN收发控制器(12)与V2G桩(300)进行充放电交互，所述CAN通讯线缆连接在CAN收发控制器(12)与直流充电接口之间。
3.根据权利要求2所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述车辆BMS仿真机(100)还包括分压电阻(15)和检测点电压检测模块(16)，所述分压电阻(15)进行分压；所述车辆BMS仿真机(100)内设置有检测点，所述检测点电压检测模块(16)通过监测检测点的电压值判断V2G桩和车辆BMS仿真机(100)是否连通。
4.根据权利要求3所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述车辆BMS仿真机(100)还包括辅助电源检测模块(17)，所述检测点电压检测模块(16)判断V2G桩和车辆BMS仿真机连通后，所述辅助电源检测模块(17)用于检测V2G桩提供的辅助电源电压、电流是否满足要求。
5.根据权利要求1所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：上位机(200)包括人机交互模块(21)、模型加载模块(22)、系统参数调整模块(23)、逻辑测试模块(24)和数据存储模块(25)，所述模型加载模块(22)内存储有电芯模型、BMS和电池包模型和充放电模型，所述人机交互模块(21)通过系统参数调整模块(23)与模型加载模块(22)通信连接，所述人机交互模块(21)用于选择模型加载模块(22)中的各个模型，所述模型加载模块(22)将选定的模型发送至逻辑测试模块(24)，所述逻辑测试模块(24)用于产生测试逻辑并生成控制报文和数据报文，并将控制报文和数据报文通过RS485总线传输至车辆BMS仿真机(100)，所述数据存储模块(25)记载每个生成的控制报文和数据报文并记载测试结果。
6.根据权利要求5所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述上位机(200)还包括故障模拟模块(26)，所述故障模拟模块(26)中包含多种预设的故障类型，所述人机交互模块(21)从故障模拟模块(26)中选择故障类型，并将故障类型发送至车辆BMS仿真机(100)。
7.根据权利要求5所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述模型加载模块(22)包括车辆电池管理系统数据库(221)、电芯模型控制库(222)和充放电模型数据库(223)，所述电芯模型控制库(222)中存储有若干电芯模型，所述车辆电池管理系统数据库(221)中存储有不同车型的BMS和电池包模型，所述车辆电池管理系统数据库(221)根据选择的车辆型号加载BMS和电池包模型并在电芯模型数据库选择对应的电芯模型；所述充放电模型数据库(223)基于电芯模型和车辆电池管理系统数据库的BMS和电池包模型生成冲放电模型。
8.根据权利要求5所述的V2G电动车BMS协议仿真测试系统，其特征在于：所述上位机(200)还包括USB转RS485模块(27)，所述USB转RS485模块(27)与逻辑测试模块通信连接，并通过RS485总线与车辆BMS仿真机(100)和V2G桩(300)连接。
9.V2G电动车BMS协议仿真测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1.通过人机交互模块(21)在系统参数调整模块(23)中输入充放电测试参数；
步骤2.系统参数调整模块(23)将充放电测试参数通过消息机制发送给模型加载模块(22)，形成需要测试的加载模型，并通过逻辑测试模块(24)将加载模型转换成控制报文和数据报文，发送至车辆BMS仿真机(100)；
步骤3.车辆BMS仿真机(100)按控制报文和数据报文与V2G桩(300)进行充放电交互，进行模拟测试；
步骤4.通过数据存储模块(25)记录模拟测试结果和过程。
10.根据权利要求9所述的BMS协议仿真测试方法，其特征在于：所述步骤2中车辆BMS仿真机(100)还能接受故障模拟模块(26)发送的故障类型模拟数据，所述故障模拟模块(26)接收模型加载模块形成的加载模型，并在加载模型上加入故障模拟数据结合成控制报文和数据报文，并将结合后的控制报文和数据报文发送至车辆BMS仿真机(100)。
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