CN209860932U - 一种电池管理系统can总线渗透测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，涉及电池管理系统技术领域，该系统利用CAN总线渗透测试装置连接到待测试的电池管理系统，CAN总线渗透测试装置的双向隔离通信电路连接CAN总线实现对CAN总线的网络攻击，数据采集电路连接电池管理系统的数据采集端子作为原始数据进行采集、双向隔离通信电路还实现CAN数据的抓取，采集到的数据通过通信接口传输给数据处理分析模组进行处理分析，该系统为电池管理系统CAN总线的渗透测试提供了硬件基础，基于本申请提供的系统架构可以实现对电池管理系统CAN总线的在线渗透测试，让电池管理系统检测人员能够掌握电池管理系统CAN总线的安全性，从而增强电池管理系统的安全性和可靠性。

Description

一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理系统技术领域，尤其是一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统。

背景技术

目前，电池在各领域的应用越来越广泛，几乎涵盖了我们日常生活、生产以及科研所有领域。尤其是现在国内外新能源汽车发展迅速，电池需求量越来越大，进而电池管理系统也成为了重要环节，而电池管理系统的可靠性决定电动汽车的发展。在电动汽车领域中，电池管理系统通过CAN总线与电池交互进而对电池进行管理，因此如何提高电池管理系统CAN总线的安全性成为提高汽车信息安全的重要问题，公众对这一领域的关注度也不断提高，但目前并没有很好的解决方法。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了是一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，该系统为电池管理系统CAN总线的在线渗透测试提供了硬件基础，能够增强电池管理系统的安全性和可靠性，弥补了这一方面的技术空缺。

本实用新型的技术方案如下：

一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，该系统包括基于CAN总线的待测试电池管理系统和CAN总线渗透测试装置，CAN总线渗透测试装置包括数据采集模组、键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组，数据采集模组包括MCU、数据采集电路、双向隔离通信电路和通信接口，MCU连接数据采集电路，数据采集电路连接待测试电池管理系统的数据采集端子，MCU连接双向隔离通信电路，双向隔离通信电路连接CAN总线，MCU还连接通信接口，键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组分别与数据采集模组的通信接口相连。

其进一步的技术方案为，双向隔离通信电路包括输入链路和输出链路，输入链路和输出链路分别基于网络隔离变压器构建。

其进一步的技术方案为，数据采集模组中的通信接口包括但不限于以太网接口、CAN总线接口、USB通信接口、RS232接口、RS485接口、蓝牙接口和wifi接口。

其进一步的技术方案为，数据处理分析模组实现为可编程智能计算设备，包括但不限于数字计算机、工业控制机、DSP数字信号处理器和单片机嵌入式系统。

其进一步的技术方案为，显示模组包括但不限于LCD显示器、TFT显示器、OLED显示器、CRT显示器以及包含显示屏的智能电子设备。

其进一步的技术方案为，数据采集电路包括但不限于温度采集电路、绝缘电阻采集电路、电流采集电路和电压采集电路。

其进一步的技术方案为，待测试电池管理系统为主从式电池管理系统或一体式电池管理系统。

其进一步的技术方案为，待测试电池管理系统包括但不限于铅酸电池管理系统、锂离子电池管理、锂硫电池管理系统、太阳能电池管理系统和燃料电池管理系统。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，该系统利用CAN总线渗透测试装置连接到待测试的电池管理系统，CAN总线渗透测试装置的双向隔离通信电路连接CAN总线，数据处理分析模组能够通过双向隔离通信电路网络攻击CAN总线，同时数据采集模组通过数据采集电路连接电池管理系统的数据采集端子作为原始数据进行采集、通过双向隔离通信电路连接CAN总线实现CAN数据的抓取，数据采集模组将采集到的数据通过通信接口传输给数据处理分析模组，数据处理分析模组即能通过原始数据和CAN数据的对比观察CAN总线攻击渗透程度如何，同时能够实时显示测试数据、测试结果和测试进度以供操作人员参考，能够提到测试效率。该系统为电池管理系统CAN总线的渗透测试提供了硬件基础，基于本申请提供的系统架构可以实现对电池管理系统CAN总线的在线渗透测试，让电池管理系统检测人员能够掌握电池管理系统CAN总线的安全性，有效防止恶意外部攻击，增强电池管理系统的安全性和可靠性，避免出现电池充放电失控等事故，保障动力电池的安全运行，从而保障汽车信息安全。

附图说明

图1是本申请公开的电池管理系统CAN总线渗透测试系统的系统架构图。

图2(a)是本申请中的温度采集电路的电路图。

图2(b)是本申请中的绝缘电阻采集电路的电路图。

图2(c)是本申请中的电流采集电路的电路图。

图2(d)是本申请中的电压采集电路的电路图。

图3是本申请中的双向隔离通信电路的电路图。

图4是本申请公开的电池管理系统CAN总线渗透测试系统的一个应用实例的测试流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，请参考图1，该系统包括待测试电池管理系统和CAN总线渗透测试装置，待测试电池管理系统基于CAN总线与电池进行交互，本申请中的待测试电池管理系统可以是主从式电池管理系统也可以是一体式电池管理系统，包括但不限于铅酸电池管理系统、锂离子电池管理、锂硫电池管理系统、太阳能电池管理系统和燃料电池管理系统。

CAN总线渗透测试装置主要包括数据采集模组、键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组，键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组分别连接数据采集模组，CAN总线渗透测试装置通过数据采集模组连接到待测试电池管理系统及其CAN总线上。具体的，数据采集模组包括MCU、数据采集电路、双向隔离通信电路和通信接口，MCU分别连接数据采集电路、双向隔离通信电路和通信接口，数据采集模组通过数据采集电路连接待测试电池管理系统的数据采集端子，实际应用时，数据采集电路对外提供相应的接线端子，将其与待测试电池管理系统的数据采集端子对应相连即可；数据采集模组通过双向隔离通信电路连接CAN总线的数据采集电信号，同样的，双向隔离通信电路对外提供相应的接线端子，将其与CAN总线对应相连即可；数据采集模组通过通信接口连接键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组。

其中，数据采集模组中的数据采集电路用于对待测试电池管理系统进行数据采集，根据实际需要可以采集多种不同的数据量，数据采集电路根据采集的数据量的不同包括但不限于温度采集电路、绝缘电阻采集电路、电流采集电路和电压采集电路，如图2(a)-2(d)依次示出了本申请中的温度采集电路、绝缘电阻采集电路、电流采集电路和电压采集电路的电路图，温度采集电路对外提供接线端子NTC1～NTC6以及NTCH1和NTCH2用于连接待测试电源管理系统的相应的数据采集端子，温度采集电路的输出端GPIO1对应连接MCU的相应引脚。绝缘电阻采集电路对外提供接线端子BAT+、Earth-EV和BAT-用于连接待测试电源管理系统的相应的数据采集端子，绝缘电阻采集电路的YU1、YU_TEST、YU2对应连接MCU的相应引脚。电流采集电路对外提供接线端子Isense+和Isense-用于连接待测试电源管理系统的相应的数据采集端子，电流采集电路的输出端GPIO2对应连接MCU的相应引脚。电压采集电路对外提供接线端子IHALL、Ipower和IGND用于连接待测试电源管理系统的相应的数据采集端子，电压采集电路的输出端GPIO3对应连接MCU的相应引脚。上述各项采集电路的具体电路结构都是本领域常规电路结构，本领域技术人员可以自行搭建，本申请仅是给出其一种实现方式而并不对其具体电路作出限定。

数据采集模组中的双向隔离通信电路用于从CAN总线抓取数据且用于向CAN数据发送信息，双向隔离通信电路包括输入链路和输出链路，输入链路和输出链路分别基于网络隔离变压器构建，本申请采用型号为HX1188NL的网络隔离变压器，双向隔离通信电路的具体电路图请参考图3，输出链路的接线端子JP和JM连接CAN总线、接线端子IPIN和IMIN连接MCU的相应引脚，输入链路的接线端子IP和IM连接CAN总线、接线端子IPOUT和IMOUT连接MCU的相应引脚。

数据采集模组中的通信接口包括但不限于以太网接口、CAN总线接口、USB通信接口、RS232接口、RS485接口、蓝牙接口和wifi接口。其中，以太网接口基于以太网接口芯片构建，比如型号为W5500的以太网接口芯片。CAN总线接口基于CAN收发器构建，比如型号为TJA1050的CAN收发器。USB通信接口基于USB转接芯片构建，比如型号为CH340G的USB转接芯片。RS232接口基于MAX232标准串口芯片构建。RS485接口基于MAX485标准串口芯片构建。蓝牙接口基于蓝牙模组构建，wifi接口基于wifi模组构建，蓝牙模组和wifi模组都是常用的市售模组，本申请不再提供型号。

显示模组包括但不限于LCD显示器、TFT显示器、OLED显示器、CRT显示器以及包含显示屏的智能电子设备，包含显示屏的智能电子设备比如是手机、平板电脑等。显示模组根据自身的通信方式与数据采集模组中相应的通信接口连接。

数据处理分析模组实现为可编程智能计算设备，包括但不限于数字计算机、工业控制机、DSP数字信号处理器和单片机嵌入式系统，同样的，数据处理分析模组根据自身的通信方式与数据采集模组中相应的通信接口连接。

基于本申请公开的系统架构，利用本申请中的CAN总线渗透测试装置就可以实现对待测试电池管理系统的CAN总线的渗透测试，为了便于本领域技术人员的理解，本申请以一个实例对利用该系统进行渗透测试的流程进行介绍：

在该实例中，以主从式的锂离子电池管理系统为例，待测试电池管理系统包括1个主板控制6个从板，每个从板管理25个单体电池，整个待测试电池管理系统管理150个串联的磷酸铁锂200Ah/3.2V单体电池，480V总电压。主从板之间采用CAN总线进行通信，并采用中继器进行主从板之间物理连接。数据处理分析模组和显示模组集成为一体，选用森克工业级的8英寸触摸一体机。首先将数据采集电路连接待测试电池管理系统的数据采集端子，双向隔离通信电路接到CAN总线的中继器接口上。数据采集电路采集待测试电池管理系统的原始数据，双向隔离通信电路抓取CAN总线数据，数据采集电路和双向隔离通信电路通过通信接口将数据发送给数据处理分析模组。数据处理分析模组先对获取到的数据进行过滤、分类、分组以及周期处理等预处理工作，并对预处理后的数据进行更进一步的精细化分析来逆向获取CAN报文含义并归类存储形成CAN报文数据库，操作人员依据获取的CAN报文含义采用键盘输入模组设定相关参数，然后数据处理分析模组可以基于CAN总线协议的固有脆弱性及安全威胁结合分析结果依据设定的相关参数实现对CAN总线的攻击，以便测试CAN总线的安全性，同时观察待测试电池管理系统的运行情况。同时在渗透测试过程中，各项数据、结果和测试进度都可以在显示模组中同步显示，方便操作员实时观测到数据内容。整体流程请参考图4，需要说明的是，本申请公开的系统架构为电池管理系统的CAN总线的渗透测试提供了硬件基础，而本申请请求保护的是正是该CAN总线渗透测试系统的系统硬件架构，在使用该系统进行CAN总线渗透测试时可能会涉及到相应的计算机程序，正如上述实例中提到的，可能会涉及到测试脚本之类的，这并不属于本申请请求保护的范围。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池管理系统CAN总线渗透测试系统，其特征在于，所述系统包括基于CAN总线的待测试电池管理系统和CAN总线渗透测试装置，所述CAN总线渗透测试装置包括数据采集模组、键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组，所述数据采集模组包括MCU、数据采集电路、双向隔离通信电路和通信接口，所述MCU连接所述数据采集电路，所述数据采集电路连接所述待测试电池管理系统的数据采集端子，所述MCU连接所述双向隔离通信电路，所述双向隔离通信电路连接所述CAN总线，所述MCU还连接所述通信接口，所述键盘输入模组、显示模组和数据处理分析模组分别与所述数据采集模组的通信接口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双向隔离通信电路包括输入链路和输出链路，所述输入链路和所述输出链路分别基于网络隔离变压器构建。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模组中的通信接口包括但不限于以太网接口、CAN总线接口、USB通信接口、RS232接口、RS485接口、蓝牙接口和wifi接口。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理分析模组实现为可编程智能计算设备，包括但不限于数字计算机、工业控制机、DSP数字信号处理器和单片机嵌入式系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述显示模组包括但不限于LCD显示器、TFT显示器、OLED显示器、CRT显示器以及包含显示屏的智能电子设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集电路包括但不限于温度采集电路、绝缘电阻采集电路、电流采集电路和电压采集电路。

7.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述待测试电池管理系统为主从式电池管理系统或一体式电池管理系统。

8.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述待测试电池管理系统包括但不限于铅酸电池管理系统、锂离子电池管理、锂硫电池管理系统、太阳能电池管理系统和燃料电池管理系统。