CN213181942U - 一种适用于bms模拟前端采集芯片功能测试工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，包括测试工装板以及设置在测试工装板上的多个单体电池模拟单元、总输出接口电路以及温度传感器模拟单元；单体电池模拟单元用于模拟单体电池电压，每个单体电池模拟单元包括第一隔离DC/DC模块和可调式低压差线性稳压器；多个可调式低压差线性稳压器的输出端串联连接，构成单体电池组，通过总输出接口电路连接被测BMS模拟前端采集芯片，且输出单体电池组的总电压；所述温度传感器模拟单元用于模拟温度信号。本实用新型升级了模拟前端采集芯片功能测试环境，解决以往纯手动测试的测试环境不稳定性、测试数据不可靠性、提升了测试效率、提高了安全性。

Description

一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装

技术领域

本实用新型涉及BMS电池管理系统的检测技术领域，具体而言，涉及一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装。

背景技术

电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称“BMS”）是电池组的一个重要组成部分，它直接监控和管理电池组运行的全过程，包括电池组充放电过程、SOC估算、单体电池电压、电池温度、单体电池间均衡、电池组的总电压、总电流、热平衡管理、电池状态分析与在线报警、电池故障诊断等方面。

BMS的主要功能就是为了提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的使用状态。电池应用中最关键的参数就是电压和温度，而BMS模拟前端采集芯片是读取电压、温度的关键部件，其次单体间的均衡管理、电池故障诊断也是模拟前端采集芯片完成。因此对BMS模拟前端采集芯片各项性能的测试成为了必要，以确定其符合设计的性能、功能、精度等等。传统的BMS模拟前端采集芯片测试工装需要连接实际电池（或普通的电阻分压板模拟）或各个功能的专用测试线束等，这样工作量大、效率低、测试环境不稳定、安全系数低、操作复杂、测试结果准确性低。且现有的BMS模拟前端采集芯片测试工装对于各个功能的测试多为独立测试，比如对电池的电压和温度测试无法集成到一个测试工装设备上，测试效率低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，旨在解决现有的BMS模拟前端采集芯片功能测试工装测试效率低、测试环境不稳定、安全系数低、测试结果准确性低的问题。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，包括测试工装板以及设置在测试工装板上的多个单体电池模拟单元、温度传感器模拟单元以及总输出接口电路；

所述单体电池模拟单元用于模拟单体电池电压，每个单体电池模拟单元包括第一隔离DC/DC模块和可调式低压差线性稳压器，各第一隔离DC/DC模块用于接入外部12V直流电源，并输出隔离直流电压，所述可调式低压差线性稳压器与第一隔离DC/DC模块连接，用于调整输入其的隔离直流电压，并输出直流电压的正负输出端，即模拟单体电池的正负极；

所述温度传感器模拟单元用于模拟温度信号，其包括第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块，所述第二隔离DC/DC模块用于接入外部12V直流电源，所述多路温度信号模拟模块与第二隔离DC/DC模块连接，用于模拟输出电池的温度信号；

所述总输出接口电路分别与各可调式低压差线性稳压器和多路温度信号模拟模块连接，用于输出多个模拟单体电池的电压和多路温度信号；

多个可调式低压差线性稳压器的输出端串联连接，构成单体电池组，通过所述总输出接口电路输出单体电池组的总电压。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述可调式低压差线性稳压器为数字电位器或可调电阻电路，所述数字电位器或可调电阻电路调节输出的电压范围为1.25V-5V。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，还包括设置在测试工装板上的电源输入模块，所述电源输入模块用于连接外部12V直流电源设备与各第一隔离DC/DC模块和第二隔离DC/DC模块；所述电源输入模块包括反接保护电路、瞬态钳位保护电路、滤波电路以及过流保护电路。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，每个单体电池模拟单元还包括单体电池无效设置开关、均衡电流测试接口、单体电池故障设置开关以及第一状态显示设备；所述单体电池无效设置开关设置在可调式低压差线性稳压器输出的模拟单体电池的直流电压的正输出端和负输出端之间，用于保护所述测试工装板，所述均衡电流测试接口、所述单体电池故障设置开关以及所述第一状态显示设备均与所述单体电池无效设置开关连接，所述均衡测试接口用于提供均衡电流测试通道，所述单体电池故障设置开关用于控制模拟单体电池与待测试BMS模拟前端采集芯片的采集线的连接状态，所述第一状态显示设备用于显示模拟单体电池的状态。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述第一状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第一红灯和第一绿灯，第一绿灯亮表示模拟单体电池的电压输出正常，第一红灯亮表示模拟单体电池与待测试BMS模拟前端采集芯片的采集线断开或正在测量模拟单体电池的均衡电流，第一绿灯、第一红灯都不亮表示模拟单体电池被短接。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述总输出接口电路连接有与单体电池模拟单元数量匹配的基准电压采集输出接口，所述基准电压采集输出接口用于与高精度的BMS电池管理系统连接，以测量各个模拟单体电池的基准电压，进而检测待测试BMS模拟前端采集芯片的采集精度。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述温度传感器模拟单元还包括选通控制装置，所述选通控制装置包括设置在所述测试工装板上的多组拨杆开关控制和/或设置在所述测试工装板外部的多组I/O控制,通过选择不同拨杆开关或不同的I/O模拟出不同的温度传感器信号输出；所述多组拨杆开关控制设置在第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块之间，其包括多组拨杆开关和第二状态显示设备；每组I/O控制通过对应的光耦隔离与多路温度信号模拟模块连接，所述光耦隔离同时与第二隔离DC/DC模块连接。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述多路温度信号模拟模块为可择一模拟输出负温度值、常温值、高温值和可调式全温度范围值的温度信号模拟模块。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述温度传感器模拟单元还包括温度传感器类型选择模块，所述温度传感器类型选择模块设置在第二隔离DC/DC模块与多路温度信号模拟模块之间，所述温度传感器类型选择模块包括顺次连接的温度传感器类型选择开关和第三状态显示设备。

所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述温度传感器类型选择开关为拨杆开关，第三状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第三绿灯和第三红灯，所述第三绿灯亮表示选择10K@25℃的温度传感器，所述第三红灯亮表示选择100K@25℃。

本实用新型的有益效果包括：本实用新型在测试工装板上集成有多个单体电池模拟单元和温度传感器模拟单元，代替实际的电池和温度传感器，测试环境稳定、提升了测试效率；同时外部12V直流电源与测试工装板之间设有电源输入模块，为测试工装板提供了反接保护、瞬态钳位保护、过流保护，提高了测试安全性；多个单体电池模拟单元串联连接，还可以模拟整个电池组总电压，可实现BMS模拟前端采集芯片对电池组总电压的采集功能测试，完整的模拟出实际电池组的情况；每个单体电池模拟单元还设有单体电池无效设置开关、均衡电流测试接口、单体电池故障设置开关以及状态显示设备，可实现任意一个或多个模拟单体电池短接、采集断线，且不会造成工装板异常损坏，也不影响测试，还具备模拟单体电池故障提示、均衡电流测量以及模拟单体电池的状态显示等功能；此外，设有基准电压采集输出接口，用于被BMS的处理器读取模拟单体电池的基准电压，对比待测试的模拟前端采集芯片的采集电压，可确定采集精度，提高数据可靠性；还设有温度传感器类型选择开关以及温度传感器的信号选通控制装置，可选择温度传感器类型和所要对不同的温度信号进行检测，适应性强，测试数据可靠，且本实用新型的测试工装成本低，便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装的结构示意图。

附图说明：100、测试工装板；10、单体电池模拟单元；20、温度传感器模拟单元；30、总输出接口电路。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，包括测试工装板100以及设置在测试工装板100上的多个单体电池模拟单元10、温度传感器模拟单元20以及总输出接口电路30。其中，所述单体电池模拟单元10用于模拟单体电池，以代替实际的电池来测试BMS模拟前端采集芯片的各项功能。每个单体电池模拟单元包括第一隔离DC/DC模块和可调式低压差线性稳压器（以下也称为可调式LDO），各第一隔离DC/DC模块用于接入外部12V直流电源，实际应用中，一般接入12V的外部12V直流电源设备，第一隔离DC/DC模块将输入其的12V电源输出为9V的隔离直流电压，可调式LDO与第一隔离DC/DC模块连接，接受来自第一隔离DC/DC模块输出的9V直流电压，通过调整输入其的隔离直流电压，并输出直流电压的正负输出端，即模拟实际电池的电压，向外提供对应的电池正极和电池负极。其中可调式的LDO可采用数字电位器，或可调电阻等电路实现，所调节输出的电压范围为1.25V-5V。所述温度传感器模拟单元20用于模拟温度信号，其包括第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块，所述第二隔离DC/DC模块用于接入外部12V电源，并与所述多路温度信号模拟模块连接, 多路温度信号模拟模块在图1的实施例中为6路，在实际应用中温度信号模拟模块可通过电位器（或固定电阻）来模拟电池温度信号变化。而所述总输出接口电路30分别与各可调式LDO连接总输出接口电路分别与各可调式低压差线性稳压器和多路温度信号模拟模块连接，输出多个模拟单体电池的电压和多路温度信号，用于连接被测BMS模拟前端采集芯片。进一步地，多个可调式LDO的输出端串联连接，构成单体电池组，并通过总输出接口电路30输出单体电池组的总电压，且所述总输出接口电路设有防护电路，保护测试工装。在图1所示的实施例中，单体电池模拟单元的数量为16串，与现有的电池管理系统所涉及的实际电池组的单体电池数量相当，以便准确测试BMS模拟前端采集芯片的各项功能，且每一串均需要浮地处理，安全性更高。

进一步地，本实用新型的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，还包括设置在测试工装板上的电源输入模块，所述电源输入模块用于连接外部12V直流电源设备与各第一隔离DC/DC模块和第二隔离DC/DC模块，所述电源输入模块包括反接保护电路、瞬态钳位保护电路、滤波电路以及过流保护电路，以保护测试工装板及其上的电路。

优化地，每个单体电池模拟单元10还包括单体电池无效设置开关、均衡电流测试接口、单体电池故障设置开关以及第一状态显示设备。所述单体电池无效设置开关设置在可调式LDO模拟单体电池的直流电压的正输出端和负输出端之间，用于保护所述测试工装板，在实际应用中，可采用并联在可调式LDO输出端的拨杆开关实现，断开拨杆开关即实现模拟单体电池的无效。所述均衡电流测试接口、所述单体电池故障设置开关以及所述第一状态显示设备均与所述单体电池无效设置开关连接，所述均衡测试接口用于提供均衡电流测试通道，待测试的BMS模拟前端采集芯片强制开启均衡，其上的万用表串联对应的均衡电流测试通道，通过单体电池故障设置开关来控制断开采集线束，在实际应用中单体电池故障设置开关也可采用拨杆开关来实现，具体地，测试时通过拨杆开关可以断开任意1根或多根采集线束，BMS上位机即可读取模拟前端采集芯片单体断线故障，此时相邻串的模拟单体电池电压采集异常。而所述第一状态显示设备用于显示模拟单体电池的状态，其中，所述第一状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第一红灯和第一绿灯，第一绿灯亮表示模拟单体电池的电压输出正常，第一红灯亮表示模拟单体电池与待测试BMS模拟前端采集芯片的采集线断开或正在测量模拟单体电池的均衡电流，第一绿灯、第一红灯都不亮表示模拟单体电池被短接。

本实用新型的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述总输出接口电路30连接有与单体电池模拟单元10数量匹配的基准电压采集输出接口，所述总输出接口电路连接有与单体电池模拟单元数量匹配的基准电压采集输出接口，所述基准电压采集输出接口用于与高精度的BMS电池管理系统连接，以测量各个模拟单体电池的基准电压，进而检测待测试BMS模拟前端采集芯片的采集精度。具体地，高精度BMS电池管理系统采集各个模拟单体电池的电压和待测试的BMS模拟前端采集芯片采集到的模拟单体电池的电压进行对比，以认定待测试BMS模拟前端采集芯片的采集精度。

进一步地，所述温度传感器模拟单元20还包括选通控制装置，所述选通控制装置包括设置在所述测试工装板100上的多组拨杆开关控制和/或设置在所述测试工装板100外部的多组I/O控制,通过选择不同拨杆开关或不同的I/O模拟出不同的温度传感器信号输出，具体而言，拨杆开关控制和I/O控制均为4组，可择一模拟输出负温度值、常温值、高温值和可调式全温度范围值。所述多组拨杆开关控制设置在第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块之间，其包括多组拨杆开关和第二状态显示设备，第二状态显示设备为LED显示灯，包括第二绿灯和第二红灯，其中第二绿灯亮表示温度模拟输出有效，否则温度断开采集线束。而每组I/O控制通过对应的光耦隔离与多路温度信号模拟模块连接，所述光耦隔离同时与第二隔离DC/DC模块连接，用于隔离外部的交流高压，转换为直流低压输出。

此外，本实用新型的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其中，所述温度传感器模拟单元还包括温度传感器类型选择模块，所述温度传感器类型选择模块设置在第二隔离DC/DC模块与多路温度信号模拟模块之间，所述温度传感器类型选择模块包括顺次连接的温度传感器类型选择开关和第三状态显示设备，其中，温度传感器类型选择开关由一组拨杆开关构成，所能控制选择的温度传感器类型为常规温度传感器类型为10K@25℃和100K@25℃两种。具体地，第三状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第三绿灯和第三红灯，所述第三绿灯亮表示选择10K@25℃的温度传感器，所述第三红灯亮表示选择100K@25℃。

本申请实施例采用通过在测试工装板上集成有多个单体电池模拟单元和温度传感器模拟单元，代替实际的电池和温度传感器，测试环境稳定、提升了测试效率；同时外部12V直流电源与测试工装板之间设有电源输入模块，为测试工装板提供了反接保护、瞬态钳位保护、过流保护，提高了测试安全性；多个单体电池模拟单元串联连接，还可以模拟整个电池组总电压，可实现BMS模拟前端采集芯片对电池组总电压的采集功能测试，完整的模拟出实际电池组的情况；每个单体电池模拟单元还设有单体电池无效设置开关、均衡电流测试接口、单体电池故障设置开关以及状态显示设备，可实现任意一个模拟单体电池短接，且不会造成工装板异常损坏，也不影响测试，还具备模拟单体电池故障提示、均衡电流测量以及模拟单体电池的状态显示等功能；此外，设有基准电压采集输出接口，用于被BMS的处理器读取模拟单体电池的基准电压，对比待测试的模拟前端采集芯片的采集电压，可确定采集精度，提高数据可靠性；还设有温度传感器类型选择开关以及温度传感器的信号选通控制装置，可选择温度传感器类型和所要对不同的温度信号进行检测，适应性强，测试数据可靠，且本实用新型的测试工装成本低，便于携带。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。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 (10)

1.一种适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，包括测试工装板以及设置在测试工装板上的多个单体电池模拟单元、温度传感器模拟单元以及总输出接口电路；

所述单体电池模拟单元用于模拟单体电池电压，每个单体电池模拟单元包括第一隔离DC/DC模块和可调式低压差线性稳压器，各第一隔离DC/DC模块用于接入外部12V直流电源，并输出隔离直流电压，所述可调式低压差线性稳压器与第一隔离DC/DC模块连接，用于调整输入其的隔离直流电压，并输出直流电压的正负输出端，即模拟单体电池的正负极；

所述温度传感器模拟单元用于模拟温度信号，其包括第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块，所述第二隔离DC/DC模块用于接入外部12V直流电源，所述多路温度信号模拟模块与第二隔离DC/DC模块连接，用于模拟输出电池的温度信号；

所述总输出接口电路分别与各可调式低压差线性稳压器和多路温度信号模拟模块连接，用于输出多个模拟单体电池的电压和多路温度信号；

多个可调式低压差线性稳压器的输出端串联连接，构成单体电池组，通过所述总输出接口电路输出单体电池组的总电压。

2.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述可调式低压差线性稳压器为数字电位器或可调电阻电路，所述数字电位器或可调电阻电路调节输出的电压范围为1.25V-5V。

3.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，还包括设置在测试工装板上的电源输入模块，所述电源输入模块用于连接外部12V直流电源设备与各第一隔离DC/DC模块和第二隔离DC/DC模块；所述电源输入模块包括反接保护电路、瞬态钳位保护电路、滤波电路以及过流保护电路。

4.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，每个单体电池模拟单元还包括单体电池无效设置开关、均衡电流测试接口、单体电池故障设置开关以及第一状态显示设备；所述单体电池无效设置开关设置在可调式低压差线性稳压器输出的模拟单体电池的直流电压的正输出端和负输出端之间，用于保护所述测试工装板，所述均衡电流测试接口、所述单体电池故障设置开关以及所述第一状态显示设备均与所述单体电池无效设置开关连接，所述均衡电流测试接口用于提供均衡电流测试通道，所述单体电池故障设置开关用于控制模拟单体电池与待测试BMS模拟前端采集芯片的采集线的连接状态，所述第一状态显示设备用于显示模拟单体电池的状态。

5.根据权利要求4所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述第一状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第一红灯和第一绿灯，第一绿灯亮表示模拟单体电池的电压输出正常，第一红灯亮表示模拟单体电池与待测试BMS模拟前端采集芯片的采集线断开或正在测量模拟单体电池的均衡电流，第一绿灯、第一红灯都不亮表示模拟单体电池被短接。

6.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述总输出接口电路连接有与单体电池模拟单元数量匹配的基准电压采集输出接口，所述基准电压采集输出接口用于与高精度的BMS电池管理系统连接，以测量各个模拟单体电池的基准电压，进而检测待测试BMS模拟前端采集芯片的采集精度。

7.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述温度传感器模拟单元还包括选通控制装置，所述选通控制装置包括设置在所述测试工装板上的多组拨杆开关控制和/或设置在所述测试工装板外部的多组I/O控制,通过选择不同拨杆开关或不同的I/O模拟出不同的温度传感器信号输出；所述多组拨杆开关控制设置在第二隔离DC/DC模块和多路温度信号模拟模块之间，其包括多组拨杆开关和第二状态显示设备；每组I/O控制通过对应的光耦隔离与多路温度信号模拟模块连接，所述光耦隔离同时与第二隔离DC/DC模块连接。

8.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述多路温度信号模拟模块为可择一模拟输出负温度值、常温值、高温值和可调式全温度范围值的温度信号模拟模块。

9.根据权利要求1所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述温度传感器模拟单元还包括温度传感器类型选择模块，所述温度传感器类型选择模块设置在第二隔离DC/DC模块与多路温度信号模拟模块之间，所述温度传感器类型选择模块包括顺次连接的温度传感器类型选择开关和第三状态显示设备。

10.根据权利要求9所述的适用于BMS模拟前端采集芯片功能测试工装，其特征在于，所述温度传感器类型选择开关为拨杆开关，第三状态显示设备为LED显示灯，所述LED显示灯包括第三绿灯和第三红灯，所述第三绿灯亮表示选择10K@25℃的温度传感器，所述第三红灯亮表示选择100K@25℃。

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