CN203689147U - 新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统 - Google Patents

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张君鸿
姜炜
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Abstract

本实用新型涉及一种新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，包括电池管理单元、硬件在回路仿真单元、电池单元模拟设备、标定测量设备及测试PC上位机，电池管理单元通过线束分别与硬件在回路仿真单元、电池单元模拟设备及标定测量设备连接；硬件在回路仿真单元通过网线与测试PC上位机连接，硬件在回路仿真单元与电池单元模拟设备通过内部CAN相连且以CAN协议通讯；标定测量设备与测试PC上位机相连。本实用新型的有益效果是：可以对新能源纯电动汽车电池管理单元主控板和全部从控板进行全面的测试；由于采用了电池单元模拟设备来模拟电池单元的充电、放电、均衡过程，使得整个测试周期减少到台架测试的1/5。

Description

新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统
技术领域
本实用新型涉及一种新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统。
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，随着新能源汽车技术的提高、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。动力电池和电池管理单元作为新能源电动汽车核心部件，负责汽车的能量供给和蓄存，影响着电动汽车的性能，使用寿命和安全性能。尤其是电池管理单元（一般采用分布式的结构，由一个主控板和多个从控板构成）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，对保证动力电池安全、高效运行起着决定性作用。因此，在装车前对整个电池管理单元进行全面的功能测试是非常有必要的。
目前对新能源电动汽车电池管理单元的实验室测试主要是在台架测试系统上进行，即采用测功机，转台等设备模拟整车的运行工况，电机和动力电池等均采用真实设备，将真实的电流、电压、温度等信号分别接入电池管理单元主控板和从控板。这种方法造价昂贵，占地面积大，台架搭建时间长，柔性差，难于模拟故障进行异常系的功能测试，高压动力电池也会对操作人员的安全造成威胁，而且由于真实的电池的充放时间长而使得整个测试周期很长。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，以克服现有技术存在的上述不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
    一种新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，包括电池管理单元、硬件在回路仿真单元、电池单元模拟设备、标定测量设备及测试PC上位机，所述电池管理单元通过线束分别与硬件在回路仿真单元、电池单元模拟设备及标定测量设备连接；所述硬件在回路仿真单元通过网线与测试PC上位机连接，所述硬件在回路仿真单元与电池单元模拟设备通过内部CAN相连且以CAN协议通讯；所述标定测量设备与测试PC上位机通过USB相连。
    进一步的，所述电池管理单元由一块主控板及若干块从控板构成，所述主控板与从控板之间通过CAN连接且以内部CAN协议通讯，电池管理单元是真实的控制器硬件。
进一步的，所述电池单元模拟设备包括与从控板数量相同的若干单体电池，电池单元模拟设备是用来高精度地模拟全部电池单体的电压及温度，电池单元模拟设备可配有故障注入模块，来模拟短路、线缆漏电、电池极性接反等故障；每一个所述单体电池均配有一个电负载，可以模拟主动和被动的负载均衡功能；电池单元模拟设备可配有电流检测单元，以检测均衡电流和漏电流。
进一步的，所述若干块从控板与所述若干个单体电池分别对应连接，电池单元模拟设备模拟的电压和温度信号通过线束接至电池管理单元的从控板。
    进一步的，所述标定测量设备与电池管理单元之间采用标准的CCP通讯协议通信连接，可实时读写电池管理单元主控单元控制器内部的数据并将这些数据用于控制回环或观测。
    进一步的，所述测试PC上位机以TCP/IP协议与硬件在回路仿真单元通信。
    进一步的，所述硬件在回路仿真单元包括程控电源、实时控制下位机、总线通信板卡、数模转换调理板卡、模数转换板卡、PWM及数字I/O板卡、温度仿真板卡、故障模拟仿真板卡以及虚拟仿真模型。
    进一步的，所述虚拟仿真模型是运行于实时控制下位机中且包括整车模型、电机模型、交流充电机模型及直流充电机模型，整车模型包括驾驶员模型，车辆动力学模型以及环境模型。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统可以对新能源纯电动汽车电池管理单元主控板和全部从控板进行全面的测试，如正常系的各种工况功能测试和异常系的功能测试；由于采用了电池单元模拟设备来模拟电池单元的充电、放电、均衡过程，使得整个测试周期减少到台架测试的1/5。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统结构原理框图。
图中：
1、标定测量设备；2、电池管理单元；3、主控板；4、从控板；5、电池单元模拟设备；6、硬件在回路仿真单元； 7、程控电源；8、总线通信板卡；9、数模转换调理板卡；10、模数转换板卡；11、PWM及数字I/O板卡；12、测试PC上位机；13、温度仿真板卡；14、故障模拟仿真板卡；15、虚拟仿真模型；16、实时控制下位机。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，包括电池管理单元2、硬件在回路仿真单元6、电池单元模拟设备5、标定测量设备1及测试PC上位机12，所述电池管理单元2通过线束分别与硬件在回路仿真单元6、电池单元模拟设备5及标定测量设备1连接；所述硬件在回路仿真单元6通过网线与测试PC上位机12连接且以TCP/IP协议通信；所述硬件在回路仿真单元6与电池单元模拟设备5通过内部CAN相连且以CAN协议通讯；所述标定测量设备1与测试PC上位机12通过USB相连，标定测量设备1与电池管理单元2之间采用标准的CCP通讯协议、相连，可实时读写电池管理单元2主控单元控制器内部的数据并将这些数据用于控制回环或观测。
    所述电池管理单元2由一块主控板3及若干块从控板4构成，所述主控板3与从控板4之间通过CAN连接且以内部CAN协议通讯，电池管理单元2是真实的控制器硬件，它通过线束连入硬件在回路仿真单元6和电池单元模拟设备5；从控板4将温度、电压报文发给主控板3，主控板3将均衡信息发回给从控板4来处理。
所述电池单元模拟设备5包括与从控板4数量相同的若干单体电池，若干块从控板4与所述若干个单体电池分别对应连接，电池单元模拟设备5用来高精度地模拟全部电池单体的电压及温度，电池单元模拟设备5模拟的电压和温度信号通过线束接至电池管理单元2的从控板4；每一个所述单体电池均配有一个电负载，可以模拟主动和被动的负载均衡功能；电池单元模拟设备5可配有电流检测单元，以检测均衡电流和漏电流，也可配有故障注入模块，来模拟短路、线缆漏电、电池极性接反等故障。  
    所述硬件在回路仿真单元6包括程控电源7、实时控制下位机16、总线通信板卡8、数模转换调理板卡9、模数转换板卡10、PWM及数字I/O板卡11、温度仿真板卡13、故障模拟仿真板卡14以及虚拟仿真模型15。硬件在回路仿真单元6的组件一方面是用来对电池管理单元2的主控单元输出的主正继电器、主负继电器等驱动信号进行采集，之后将这些信息传递给虚拟仿真模型15；另一方面，依据虚拟仿真模型15中的控制策略，虚拟仿真模型15的输出反馈信号及电流、电压传感器的采集信号、充电机的激活和连接确认等信号经数模转换再回馈给电池管理单元2的主控单元，完成整个控制的回环。
所述虚拟仿真模型15与在硬件回路仿真单元6协同工作，将电信号和总线信号发送给电池管理单元2的主控板3和从控板4，同时测量电池管理单元输出的电信号和总线信号，并将结果传递给下位机中的虚拟仿真模型15继续处理，依据虚拟仿真模型15中的控制策略，虚拟仿真模型25的输出经数模转换再回馈给电池管理单元2，完成整个控制的回环，为整个电池管理单元2提供了车辆的各种运行工况，可以完整地对电池管理单元2主控单元正常系的功能测试（控制策略实现）。
所述硬件在回路仿真单元6的组件故障模拟仿真板卡14可以用来模拟多种主控单元的常见故障，包括信号的开路、短路及虚接。电池单元模拟设备5可模拟电池单体的短路、线缆漏电、反接等故障。另辅以该系统提供的多种制造故障的方式，如CAN信号手工设定值发送故障值，在虚拟仿真模型15中手工设定主控单元回馈信号故障行为，可完成对整个电池管理单元2的异常系的功能测试（故障诊断和故障处理）。
所述测试PC上位机12上运行着工程管理、测试管理和自动化执行的相关软件，提供给人机接口给用户。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，包括电池管理单元（2）、硬件在回路仿真单元（6）、电池单元模拟设备（5）、标定测量设备（1）及测试PC上位机（12），其特征在于：所述电池管理单元（2）通过线束分别与硬件在回路仿真单元（6）、电池单元模拟设备（5）及标定测量设备（1）连接；所述硬件在回路仿真单元（6）通过网线与测试PC上位机（12）连接，所述硬件在回路仿真单元（6）与电池单元模拟设备（5）通过内部CAN相连；所述标定测量设备（1）与测试PC上位机（12）通过USB相连。
2.根据权利要求1所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述电池管理单元（2）由一块主控板（3）及若干块从控板（4）构成，所述主控板（3）与从控板（4）之间通过CAN连接。
3.根据权利要求2所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述电池单元模拟设备（5）包括与从控板（4）数量相同的若干单体电池且每一个所述单体电池均配有一个电负载。
4.根据权利要求3所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述若干块从控板（4）与所述若干个单体电池分别对应连接。
5.根据权利要求4所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述标定测量设备（1）与电池管理单元（2）之间采用标准的CCP通讯协议通信连接。
6.根据权利要求5所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述测试PC上位机（12）以TCP/IP协议与硬件在回路仿真单元（6）通信。
7.根据权利要求6所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述硬件在回路仿真单元（6）包括程控电源（7）、实时控制下位机（16）、总线通信板卡（8）、数模转换调理板卡（9）、模数转换板卡（10）、PWM及数字I/O板卡（11）、温度仿真板卡（13）、故障模拟仿真板卡（14）以及虚拟仿真模型（15）。
8.根据权利要求7所述的新能源车辆电池管理单元主、从控板硬件在回路测试系统，其特征在于：所述虚拟仿真模型（15）包括整车模型、电机模型、交流充电机模型及直流充电机模型。
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