CN207964986U - 一种电动车辆vcu与bms联合测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台，包括电池包，电池包包括电池模组以及BMS，BMS包括BCU和MMU，BMS连接有PC，PC分别连接有标定测量设备和虚拟下位机，电池包连接有高压配电盒，高压配电盒分别连接有充放电设备、低压电池和DC‑DC转换器，DC‑DC转换器的连接低压电池，低压电池分别连接VCU、虚拟下位机和BCU，VCU分别连接充放电设备、PC、虚拟下位机和BCU，充放电设备还连接PC。其通过采用真实电池包环境、温控箱模拟真实外界环境、充放电设备提供真实的电压和电流等技术手段，可大大提高测试的准确性与全面性。

Description

一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台

技术领域

本实用新型涉及测试平台技术领域，具体来说，涉及一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台。

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，随着新能源汽车的技术提高，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。电池包与电池管理系统BMS作为新能源车的核心部件，他们的性能决定了整车的性能、安全和寿命。电池包担负着整车的动力源泉，电池管理系统BMS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，对于保证动力电池安全、高效运行起着决定性作用。整车控制器VCU作为整车动力控制的核心控制器管理着车速、扭矩及动力输出。因此，对整车控制器VCU与电池管理系统BMS进行全面的功能与性能测试是非常有必要的。

目前对新能源电动汽车整车控制器VCU与电池管理系统BMS测试主要是在硬件在环设备上用模型来模拟整车及电池包环境。这种方式好处是所有的信号都是有模型产生的电压、电流信号来模拟，可模拟各种极端工况，测试过程很简单方便。但所有的信号都采用模拟信号，会大大的影响测试的真实性、数据的可靠性，同时测试的内容也非常有限。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其通过采用真实电池包环境、温控箱模拟真实外界环境、充放电设备提供真实的电压和电流等技术手段，可大大提高测试的准确性与全面性。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台，包括电池包，所述电池包包括由若干电芯构成的电池模组以及与该电池模组相连接的电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS包括相互连接的电池管理主控系统BCU和电池管理从控系统MMU，所述电池管理系统BMS连接有测试上位机PC，所述测试上位机PC分别连接有标定测量设备和虚拟下位机，所述电池包连接有高压配电盒，所述高压配电盒分别连接有充放电设备、低压电池和DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的连接所述低压电池，所述低压电池分别连接整车控制器VCU、所述虚拟下位机和所述电池管理主控系统BCU，所述整车控制器VCU分别连接所述充放电设备、所述测试上位机PC、所述虚拟下位机和所述电池管理主控系统BCU，所述充放电设备还连接所述测试上位机PC。

进一步地，所述测试上位机PC通过PT-CAN连接所述整车控制器VCU、所述标定测量设备、所述虚拟下位机和所述电池管理主控系统BCU。

进一步地，所述测试上位机PC通过内部CAN连接所述电池管理从控系统MMU。

进一步地，所测试上位机PC通过充电CAN连接所述电池管理主控系统BCU。

进一步地，所述低压电池通过低压导线分别连接所述整车控制器VCU、所述虚拟下位机、所述DC-DC转换器、所述高压配电盒和所述电池管理主控系统BCU。

进一步地，所述高压配电盒通过高压导线分别连接充放电设备、所述DC-DC转换器和所述电池包。

进一步地，所述电池包和所述高压配电盒均位于温控箱内。

进一步地，所述整车控制器VCU、所述标定测量设备、所述虚拟下位机、所述低压电池和所述DC-DC转换器均设置于机柜内，所述机柜内还设置有上位机主机箱，所述上位机主机箱与位于所述机柜外部的所述测试上位机PC连接。

进一步地，所述机柜和所述测试上位机PC共同构成监控平台。

本实用新型的有益效果：通过外接电池包可模拟电池管理系统BMS真实的工作环境，可以对新能源汽车的电池管理系统BMS进行更真时、更全面的测试；在充电工况下，通过充放电设备以及测试上位机PC模拟真实充电机，配合真实电池包环境，可对电池管理系统BMS进行完整全面的直流充电通讯测试、充电策略与算法的测试；在放电工况下通过整车控制器VCU模拟整车，充放电设备模拟电机，可对电池管理系统BMS放电策略与算法进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台的原理框图。

图中：

1、充放电设备；2、监控平台；3、测试上位机PC；4、机柜；5、整车控制器VCU；6、标定测量设备；7、上位机主机箱；8、虚拟下位机；9、低压电池；10、DC-DC转换器；11、温控箱；12、高压配电盒；13、电池包；14、电池管理主控系统BCU；15、电池管理从控系统MMU；16、内部CAN；17、PTCAN；18、充电CAN；19、低压导线；20、高压导线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台，包括电池包13，所述电池包13包括由若干电芯构成的电池模组以及与该电池模组相连接的电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS包括相互连接的电池管理主控系统BCU14和电池管理从控系统MMU15，所述电池管理系统BMS连接有测试上位机PC3，所述测试上位机PC3分别连接有标定测量设备6和虚拟下位机8，所述电池包13连接有高压配电盒12，所述高压配电盒12分别连接有充放电设备1、低压电池9和DC-DC转换器10，所述DC-DC转换器10的连接所述低压电池9，所述低压电池9分别连接整车控制器VCU5、所述虚拟下位机8和所述电池管理主控系统BCU14，所述整车控制器VCU5分别连接所述充放电设备1、所述测试上位机PC3、所述虚拟下位机8和所述电池管理主控系统BCU14，所述充放电设备1还连接所述测试上位机PC3。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述测试上位机PC3通过PT-CAN17连接所述整车控制器VCU5、所述标定测量设备6、所述虚拟下位机8和所述电池管理主控系统BCU14。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述测试上位机PC3通过内部CAN16连接所述电池管理从控系统MMU15。

在本实用新型的一个具体实施例中，所测试上位机PC3通过充电CAN18连接所述电池管理主控系统BCU14。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述低压电池9通过低压导线19分别连接所述整车控制器VCU5、所述虚拟下位机8、所述DC-DC转换器10、所述高压配电盒12和所述电池管理主控系统BCU14。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述高压配电盒12通过高压导线20分别连接充放电设备1、所述DC-DC转换器10和所述电池包13。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述电池包13和所述高压配电盒12均位于温控箱11内。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述整车控制器VCU5、所述标定测量设备6、所述虚拟下位机8、所述低压电池9和所述DC-DC转换器10均设置于机柜4内，所述机柜4内还设置有上位机主机箱7，所述上位机主机箱7与位于所述机柜4外部的所述测试上位机PC3连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述机柜4和所述测试上位机PC3共同构成监控平台2。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

本实用新型所述的测试电动车辆电池管理从控系统的测试平台，包括充放电设备1、监控平台2、测试上位机PC3、整车控制器VCU 5、标定测量设备6、虚拟下位机8、低压电池9、DC-DC转换器10、温控箱11、高压控制盒12、电池包13、电池管理主控系统BCU14、电池管理从控系统BCU15。所述标定测量设备6通过PT-CAN17与测试上位机PC3连接，实现测试过程中数据的采集、标定与故障分析；所述电池管理主控系统BCU14与高压配电盒12通过低压导线19连接，实现电池管理主控系统BCU14对高压控制盒12内的继电器进行控制；所述整车控制器VCU5通过CAN线与虚拟下位机8、电池管理主控系统BCU14、测试上位机PC3进行通讯，模拟实际的车速控制与扭矩输出；所述电池包13通过低压导线19与高压控制盒12连接，同时高压控制盒12通过高压导线20与充放电设备1连接，实现测试过程中电池包13的高压线缆通过高压控制盒12内继电器的闭合，使电池包13与充放电设备1相互连接；所述DC-DC转换器10与充放电设备1、低压电池9连接，将从充放电设备1获得的电能经过逆变后为低压电池9供电；所述测试上位机PC3通过PT-CAN17与整车控制器VCU5、虚拟下位机8、电池管理主控系统BCU14连接，使得测试过程中整个系统组成信号闭环；测试上位机PC3通过充电CAN18与电池管理主控系统BCU14连接，可对充电过程中的CAN通信进行测试。整个系统通过电池包13来为电池管理系统BMS提供真实的电芯电压和温度信号，所述测试上位机PC3通过CAN线与电池管理系统BMS连接实现实时测试工作与数据分析处理。所述整车控制器VCU5、电池管理主控系统BCU14通过CAN线对测试上位机PC3反馈系统工作状态，所述整车控制器VCU5通过CAN线与电池管理主控系统BCU14及虚拟下位机8进行通讯来模拟整车环境。

电池管理主控系统BCU14用于接收测试上位机PC3的命令，以直接控制总负、正接触器和预充继电器，电池管理从控系统MMU15用于收集电池模组的电压、温度等信息并发送至电池管理主控系统BCU14。

真实的电池包13通过线束与电池管理从控系统MMU15连接，可实现对电池模组内的电芯的电压、电流、温度信号的采集，电池管理主控系统BCU14可根据这些信号来计算SOC、SOH并控制充放电电流，防止电池包发生过充或过放及是否需要开启均衡功能、限制整车扭矩等。

电池包13与充放电设备1通过高压配电盒12和高压电缆连接，实现电池包13的真实充放电功能，为整车控制器VCU5与电池管理系统BMS的联合测试提供了真实的电流与电压信号，使实验数据更真实、实验结果更有说服力。

电池包13放在温控箱11内，温控箱11为电池包13提供真实的温湿度环境，为电池管理系统BMS和电池包13联合测试提供了真实的外界环境。

整车控制器VCU5通过线束与虚拟下位机8连接，通过CAN线相互之间的交互，为电池管理系统BMS和电池包13联合测试提供了整车环境，进行联合实时仿真测试，使测试环境更趋近于整车，实验结果可信度大大提高。

测试上位机PC3通过USB转CAN线与充放电设备1连接，利用上位机对充放电设备1的控制，可以满足在充电和行车（放电）工况下电池管理系统BMS的真实电流或电压需求，更真实的模拟电池管理系统BMS和电池包13在整车的工作环境。另外，通过充放电设备1模拟充电机，可以对电池管理系统BMS的充电CAN通信进行测试，且可模拟对电池管理系统BMS和电池包13的大电流、大电压等极限环境测试。

DC-DC转换器10通过线束与充放电设备1、低压电池9连接，将从充放电设备1获得的电能经过逆变源源不断的供给给低压电池9进行充电，保证了整个测试平台低压供电系统的稳定，且更符合整车的实际环境，使实验结果更具真实性与说服力。

测试上位机PC3通过与整车控制器VCU5、充放电设备1、虚拟下位机8、电池管理系统BMS连接，通过测试上位机PC3来对整个系统进行控制和操作，包括各种参数设置，故障信号置起后的故障诊断策略的测试，自动化工况测试等。

充放电设备1受测试上位机PC3控制，从而可模拟充电机和电机以对电池包进10行充放电，以满足电池管理系统BMS的真实电流或电压需求。

本实用新型通过充放电设备1与测试上位机PC3来模拟充电机或电机，通过温控箱11来模拟真实外部环境，通过整车控制器VCU5和虚拟下位机8来模拟整车环境，从而可对整车控制器VCU5与电池管理系统BMS的联合测试提供更真实的环境。

在行车（放电）工况下，所述充放电设备1可模拟电机，所述整车控制器VCU5和虚拟下位机8可模拟整车环境以对电池包13进行放电，所述温控箱11可模拟真实外接环境，从而可对整车控制器VCU5与电池管理主控系统BCU14放电策略与算法进行测试；在充电工况下，所述充放电设备1可模拟充电机，其与电池管理主控系统BCU14一起控制电池包进行充电；所述温控箱11可模拟真实外部环境，对电池管理系统BMS进行测试提供真实的电池包外部环境，可对电池管理主控系统BCU14进行充电控制策略优化及算法测试、直流充电通讯测试。

具体使用时，测试上位机PC3在测试过程中，对整个系统测试环境进行搭建，包括对整车控制器VCU5与电池管理系统BMS的硬线信号、CAN信号均与虚拟下位机8中的模型进行关联，作为整车控制器VCU5的输入信号，同时需要将整车控制器VCU5的输出信号（包括硬线信号、CAN信号）通过线束进行关联，从而实现信号的闭环。虚拟下位机8中含有电机控制器等模型，配合整车控制器为整个系统提供了更真实的整车环境。

电池管理主控系统BCU14通过对高压控制盒12的控制，从而实现电池包13与既是充电机又是电机的充放电设备1连接，实现在放电工况时，当测试上位机PC3发出的车辆控制信号，包括加速踏板、制动踏板、档位信号等，通过CAN信号输入给整车控制器VCU5，整车控制器VCU5解析出驾驶员的驾驶意图，发扭矩请求给电机的模拟者即充放电设备1，使得充放电设备1按相应的扭矩需求，对电池包13发出相应的功率的放电需求，从而实现整套系统模拟车辆行车工况；同时在充电工况时，充放电设备1只起充电机的作用可对电池包13进行充电，在充电过程中，电池管理主控系统BCU14对电池包13状态不断监控，按真实的电芯电压、电流、温度请求对充放电设备1发出充电需求，整个过程可完全按照最新国标规定的直流充电通讯协议进行。当在放电工况下，由于能量回馈，需要对电池包13进行充电，在该工况下控制充放电设备1对电池包13进行短时充电，具体回馈能量，电流等值，由整车控制器VCU5按实时的车速及制动时间来控制。

充放电设备1，既可以当充电机又可以当电机，而充放电设备1在运行过程中是处于放电还是充电状态由测试上位机PC3控制，测试上位机PC3根据采集CAN线上整车控制器VCU5与电池管理主控系统BCU14发出的信号指令来控制充放电设备1。在测试过程中，当测试上位机PC3接受到整车控制器VCU5发来的CAN报文，该报文包括是处于放电还是充电，放电功率、放电电流值等数据；在停车无高压上电工况，当接受到电池管理系统BMS发出的充电信号，则直流充电过程开始，从而实现充电工况的模拟。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过外接电池包可模拟电池管理系统BMS真实的工作环境，可以对新能源汽车的电池管理系统BMS进行更真时、更全面的测试；在充电工况下，通过充放电设备以及测试上位机PC模拟真实充电机，配合真实电池包环境，可对电池管理系统BMS进行完整全面的直流充电通讯测试、充电策略与算法的测试；在放电工况下通过整车控制器VCU模拟整车，充放电设备模拟电机，可对电池管理系统BMS放电策略与算法进行测试。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，包括电池包（13），所述电池包（13）包括由若干电芯构成的电池模组以及与该电池模组相连接的电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS包括相互连接的电池管理主控系统BCU（14）和电池管理从控系统MMU（15），所述电池管理系统BMS连接有测试上位机PC（3），所述测试上位机PC（3）分别连接有标定测量设备（6）和虚拟下位机（8），所述电池包（13）连接有高压配电盒（12），所述高压配电盒（12）分别连接有充放电设备（1）、低压电池（9）和DC-DC转换器（10），所述DC-DC转换器（10）的连接所述低压电池（9），所述低压电池（9）分别连接整车控制器VCU（5）、所述虚拟下位机（8）和所述电池管理主控系统BCU（14），所述整车控制器VCU（5）分别连接所述充放电设备（1）、所述测试上位机PC（3）、所述虚拟下位机（8）和所述电池管理主控系统BCU（14），所述充放电设备（1）还连接所述测试上位机PC（3）。

2.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述测试上位机PC（3）通过PT-CAN（17）连接所述整车控制器VCU（5）、所述标定测量设备（6）、所述虚拟下位机（8）和所述电池管理主控系统BCU（14）。

3.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述测试上位机PC（3）通过内部CAN（16）连接所述电池管理从控系统MMU（15）。

4.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所测试上位机PC（3）通过充电CAN（18）连接所述电池管理主控系统BCU（14）。

5.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述低压电池（9）通过低压导线（19）分别连接所述整车控制器VCU（5）、所述虚拟下位机（8）、所述DC-DC转换器（10）、所述高压配电盒（12）和所述电池管理主控系统BCU（14）。

6.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述高压配电盒（12）通过高压导线（20）分别连接充放电设备（1）、所述DC-DC转换器（10）和所述电池包（13）。

7.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述电池包（13）和所述高压配电盒（12）均位于温控箱（11）内。

8.根据权利要求1所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述整车控制器VCU（5）、所述标定测量设备（6）、所述虚拟下位机（8）、所述低压电池（9）和所述DC-DC转换器（10）均设置于机柜（4）内，所述机柜（4）内还设置有上位机主机箱（7），所述上位机主机箱（7）与位于所述机柜（4）外部的所述测试上位机PC（3）连接。

9.根据权利要求8所述的电动车辆VCU与BMS联合测试平台，其特征在于，所述机柜（4）和所述测试上位机PC（3）共同构成监控平台（2）。