CN217332673U - 电动汽车用bms功能的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车用BMS功能的测试系统，属于动力电池管理系统的检测技术领域，主要包括设备、开关盒、待测系统、线束四大模块。其中，设备主要包含：上位机、CAN卡、信号发生器、可调直流稳压电源模组、高精度万用表；开关盒主要由开关、继电器、LED灯、接线柱、短接线、多种电阻元件组成；待测系统主要由多级主控及若干采集板组成；各设备、开关盒、待测系统之间根据各自接口定义由绝缘导线制作的线束连接。通过本实用新型的测试，不仅提高了BMS系统的安全性、可靠性，也因为其设计的灵活性在节省人力物力上起到很大的作用。

Description

电动汽车用BMS功能的测试系统

技术领域

本实用新型涉及新能源动力电池管理系统的检测技术领域，即涉及一种电动汽车用BMS功能的测试系统。

背景技术

汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。而新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境，促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。随着新能源汽车的技术研发和产业化的快速推进，作为新能源汽车核心部件的电池管理系统亦显得尤为重要，因为其不仅担负着电池的正常充放电工作，也会对电池的各种异常状态进行监测和处理，对于车辆安全、稳定的运行有决定性的作用，因此，对于电池管理系统的测试是至关重要的。

目前对新能源动力电池管理系统的主流检测方式是基于模型的开发方式，其中HIL是一种典型的测试方法，这种方法虽然提高了检测的安全性、效率性、全面性，但在调试期间遇到部分逻辑上的BUG，还是不能给开发者提供一种成本较低，且能灵活复现客户问题的模拟环境。

中国专利(申请号为202120831338.7)公开了一种新能源汽车用BMS功能的测试系统，采用手动开关控制高压输入信号，通过LED灯显示继电器状态，这些都是人为控制，不能复现BMS控制高压继电器的时序对高压采集的影响。

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汽车用BMS功能的测试系统，能够克服现有技术上的上述不足。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种电动汽车用BMS功能的测试系统，包括设备、开关盒、待测系统、线束四大模块；所述的设备包括上位机、CAN卡、信号发生器、可调直流稳压电源模组；所述的开关盒集成了各挡开关、多种电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯；所述的待测系统由多级主控及多个采集板组成；所述的线束两端均接有插件；所述的待测系统主控与采集板间由绝缘导线连接，所述的待测系统又通过绝缘导线分别与开关盒及设备连接；所述的开关盒通过绝缘导线分别与待测系统及设备连接；所述的设备通过绝缘导线分别与待测系统及开关盒连接。

通过上位机和CAN卡接收BMS的报文，以分析BMS对电池电压、温度、电流、故障、继电器信号的实时检测状态；通过上位机和CAN卡给BMS模拟发送报文，以实现验证BMS对接收到VCU、OBC、MCU这类整车设备指令的处理能力，实现完整的充放电逻辑验证；通过在信号发生器、可调直流稳压电源和待测系统CP检测口间加三挡开关A，实现完整的国标慢充硬件CP信号连接确认的测试；通过开关B模拟国标插枪充电的动作，实现BMS对CC信号连接确认的测试；通过类似三挡开关B这样的开关实现对钥匙、碰撞、高压互锁这样的开关量信号的连接确认测试；通过在主控与采集板通讯线、唤醒线上增加开关，实现对内部通讯故障的验证；通过在供电回路加开关，增加测试过程的安全可控性；通过在电源及BMS开关量信号检测脚间加三挡开关，既能测试出BMS对高低电平信号的检测能力，也能通过可调电源模拟出车上实际的电平信号，使验证BMS检测功能更准确；通过在电源及BMS CC信号检测脚间加开关和电阻，能检测出BMS对不同的快慢充硬件信号处理能力是否正确；通过在总压电源和低压地之间串联三挡开关和变阻箱，可以检测BMS在不同总压区间内对不同绝缘阻值的测试准确度；通过BMS外挂继电器的方式去控制BMS对总压的检测，更符合实车测试的时序；通过给总压回路预留接口，可以根据项目的不同灵活搭建不同的回路，更准确地验证分析问题；通过集成开关盒、线束末端接可插拔接插件的方式，更安全且灵活的模拟实车环境。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的设备包括多个上位机、多个CAN卡，CAN卡的一端插入电脑USB口与上位机相连，CAN卡的另一端通过绝缘导线将CANH与CANL分别接至开关盒的预留接线柱上，所述的接线柱与待测系统的CAN通讯口，所述的CAN通讯口包括整车CAN、内部CAN、充电CAN。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的设备包括信号发生器，通过绝缘导线接入三挡开关A，串联1KΩ电阻后与待测系统CP相连；开关另两端，一端悬空，一端与可调直流稳压电源相连。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的设备包括多个可调直流稳压电源，可单独或串联后通过绝缘导线与开关盒的外接口相连。根据待测功能类型不同，有如下不同连接方式：

①整个系统的低压共地，即供电电源负极与开关盒、待测系统的地相连。供电电源正极通过绝缘导线接入开关A后与待测系统常火相连；

②待测系统CC通过绝缘导线接入开关B，串联电阻后与供电电源负极相连；

开关量输入信号电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关B的其中两挡后与待测系统相应接口相连；

③总压电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关C的其中两挡后串联变阻箱与低压地相连；

总压正极或负极与待测系统高压检测点之间的线路上断开多个接口，接入继电器的输出端，继电器的输入端与待测系统的输出控制脚相连且并联LED灯；

④电流模拟量信号可直接或通过开关、继电器方式接入待测系统；

⑤多个0～5V直流稳压电源串联后，各点分别通过线束接入采集板；热敏电阻通过线束接入采集板。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的待测系统包括多个主控与采集板，主控通过开关与采集板的唤醒脚、CAN通讯点相连。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的各挡开关、电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯元件均集成在开关盒上；从设备、待测系统、开关盒上引出的线束末端都接有可插拔插件。

本实用新型的优点在于：

本实用新型通过上位机和CAN卡接收BMS的报文，以分析BMS对电池电压、温度、电流、故障、继电器信号的实时检测状态；通过上位机和CAN卡给BMS模拟发送报文，以实现验证BMS对接收到VCU、OBC、MCU这类整车设备指令的处理能力，实现完整的充放电逻辑验证；通过在信号发生器、可调直流稳压电源和待测系统CP检测口间加三挡开关A，实现完整的国标慢充硬件CP信号连接确认的测试；通过开关B模拟国标插枪充电的动作，实现BMS对CC信号连接确认的测试；通过类似三挡开关B这样的开关实现对钥匙、碰撞、高压互锁这样的开关量信号的连接确认测试；通过在主控与采集板通讯线、唤醒线上增加开关，实现对内部通讯故障的验证；通过在供电回路加开关，增加测试过程的安全可控性；通过在电源及BMS开关量信号检测脚间加三挡开关，既能测试出BMS对高低电平信号的检测能力，也能通过可调电源模拟出车上实际的电平信号，使验证BMS检测功能更准确；通过在电源及BMSCC信号检测脚间加开关和电阻，能检测出BMS对不同的快慢充硬件信号处理能力是否正确；通过在总压电源和低压地之间串联三挡开关和变阻箱，可以检测BMS在不同总压区间内对不同绝缘阻值的测试准确度；通过BMS外挂继电器的方式去控制BMS对总压的检测，更符合实车测试的时序；通过给总压回路预留接口，可以根据项目的不同灵活搭建不同的回路，更准确地验证分析问题；通过集成开关盒、线束末端接可插拔接插件的方式，更安全且灵活的模拟实车环境。

附图说明

图1：本实用新型的结构框图；

图2：本实用新型的结构详图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1和图2所示，一种电动汽车用BMS功能的测试系统，包括设备、开关盒、待测系统、线束四大模块；其中设备包括上位机1、CAN卡2、信号发生器3、可调直流稳压电源模组4；开关盒集成了各挡开关、多种电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯；待测系统由多级主控及多个采集板组成；线束两端均接有插件。待测系统主控与采集板间由绝缘导线连接，待测系统又通过绝缘导线分别与开关盒及设备连接；开关盒通过绝缘导线分别与待测系统及设备连接；设备通过绝缘导线分别与待测系统及开关盒连接。设备包括多个上位机1，常用的有：CANoe、CANtest、BMS上位机、快充上位机、控制开关盒的上位机；多个CAN卡2，CAN卡的一端插入电脑USB口与上位机相连，CAN卡的另一端通过绝缘导线将CANH与CANL分别接至开关盒的预留接线柱上，接线柱与待测系统的各个CAN口相连，以实现分析实时数据、快充交互功能。设备还包括信号发生器3，通过绝缘导线接入三挡开关A，串联1KΩ电阻后与待测系统CP相连；开关另两端，一端悬空，一端与可调直流稳压电源相连，实现CP信号从12V高电平往方波的变化。设备还包括多个可调直流稳压电源4，可单独或多个串联后通过绝缘导线与开关盒的外接口相连。整个系统的低压共地，即供电电源负极与开关盒、待测系统的地相连。供电电源正极通过绝缘导线接入开关A后与待测系统常火相连；待测系统CC通过绝缘导线接入开关B，串联电阻后与供电电源负极相连；开关量输入信号电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关B的其中两挡后与待测系统相应接口相连；总压电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关C的其中两挡后串联一变阻箱与低压地相连；总压正极或负极接入待测系统高压检测点的线路上断开1个或多个接口，接入继电器的输出端，继电器的输入端与待测系统的输出控制脚相连且并联一LED灯；电流模拟量信号可直接或通过开关、继电器方式接入待测系统；多个0～5V直流稳压电源串联后，各点分别通过线束接入采集板；热敏电阻通过线束接入采集板。待测系统包括多个主控与采集板，主控通过开关与采集板的唤醒脚、CAN通讯点相连。各挡开关、电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯元件均集成在开关盒上；从设备、待测系统、开关盒上引出的线束末端都接有可插拔插件。在以上电路搭建好后，通过上位机指令、开关动作相结合的方式，实现对BMS功能的完整测试。

其中，开关盒上的开关可以由继电器代替，通过注入程序的芯片，与上位机相连，由上位机控制以上带开关电路的开合，大大节省了成本及人力物力。

本实用新型的工作原理：

1、报文数据的发送接收处理：以快充为例，在连接好上位机1、CAN卡2、充电CAN后，在无其它故障状态下，通过开关B，将CC串1K电阻接地电路接通，打开上位机，模拟快充交互报文，通过LED灯观察BMS是否正常闭合充电继电器以判断BMS对报文的接受处理方式是否正确；以放电高压上电为例，在无故障状态下，连接好上位机1、CAN卡2、整车CAN后，用上位机模拟VCU高压上电指令，通过LED灯观察BMS是否正常响应指令闭合放电继电器以判断BMS对报文的接受处理方式是否正确。

2、CP信号输入检测：如图2接通三挡开关A后，通过万用表量CP脚电压变化，判断BMS是否正确响应高电平信号将S2开关闭合；通过国标资料计算公式，调节信号发生器3输出信号占空比，计算充电请求电流，再打开上位机，观察BMS发出的报文数据与之前的计算数据是否一致，以此来判断BMS这方面的软件功能准确性。

3、开关量信号输入检测：①通过调节直流稳压电源，可以测出BMS的最低唤醒及休眠电压；②在无其它故障，高压继电器正常闭合后，通过三挡开关B，根据需求输入高电平或低电平信号，例如碰撞信号，通过观察继电器LED灯判断是否灭掉来判断BMS对开关量信号的输入检测及处理能力是否正常；③加几个开关B及不同阻值的电阻，切换开关，再通过上位机观察BMS对不同CC信号的判断是否正确。

4、主控采集值的检测：例如在总压电源及低压地间串联一个三挡开关C及变阻箱，不仅能通过三挡开关C切换正负极，利用有限的设备测试多组数据，还能通过调节稳压电源验证不同总压对BMS测试绝缘精度的影响，还可以通过调节编组箱，测不同阻值的精度和BMS能够测出的绝缘阻值的上下限。

5、内部通讯：将主控与采集板用唤醒及通讯线连接，通过调节单压电源，温感阻值改变采集到的的单压、温度值，再通过上位机，观察主控是否将采集板发来的数据准确接受处理；通过在内部通讯线上加开关，可以在不破坏BMS系统结构的情况下只模拟内部通讯故障的情况。

6、继电器的控制：将继电器按如图2所示方式连接，并在低压端并联LED灯，既能看到BMS对继电器的控制状态，也能按真实的逻辑检测总压；在高压端既可以并联也可以串联继电器，快速搭建与实车情况更加接近的测试环境；若需测试BMS粘连检测功能的准确性，只需用短接线将对应继电器的高压端短接起来，利用继电器代替开关大大提高了信号真实性，也方便测试人员操作，避免出现人为测试中出现的时序错误。

7、报警及故障处理：根据项目资料提供的报警阈值，调整相应的采集信息，观察BMS发给上位机的报警数据是否准确，充放电限流是否按要求执行，继电器是否按要求断开或闭合；比如单压、温度的高低报警，只需调节稳压电源、变阻箱的值以达到上位机设置的报警阈值；再比如上边提到的高压互锁、碰撞、粘连故障，都可以用这套系统反复测试。

以上仅为例举说明部分代表性功能原理，为本实用新型较佳实施方案，几乎所有遇到的情况都能通过此系统模拟，以此来测试并验证BMS软硬件功能实现的完整有效性。并不以此限制本实用新型，凡在本实用新型的精神原则范围内所做的任何修改改进、等同替换，均受本实用新型的保护。

Claims (6)

1.一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，包括设备、开关盒、待测系统、线束四大模块；所述的设备包括上位机、CAN卡、信号发生器、可调直流稳压电源模组；所述的开关盒集成了各挡开关、多种电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯；所述的待测系统由多级主控及多个采集板组成；所述的线束两端均接有插件；所述的待测系统主控与采集板间由绝缘导线连接，所述的待测系统又通过绝缘导线分别与开关盒及设备连接；所述的开关盒通过绝缘导线分别与待测系统及设备连接；所述的设备通过绝缘导线分别与待测系统及开关盒连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，所述的设备包括多个上位机、多个CAN卡，CAN卡的一端插入电脑USB口与上位机相连，CAN卡的另一端通过绝缘导线将CANH与CANL分别接至开关盒的预留接线柱上，所述的接线柱与待测系统的CAN通讯口相连，所述的CAN通讯口包括整车CAN、内部CAN、充电CAN。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，所述的设备包括信号发生器，通过绝缘导线接入三挡开关，串联1KΩ电阻后与待测系统CP相连；开关另两端，一端悬空，一端与可调直流稳压电源相连。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，所述的设备包括多个可调直流稳压电源，可单独或多个串联后通过绝缘导线与开关盒的外接口相连，根据待测功能类型分类，连接方式如下：

整个系统的低压共地，即供电电源负极与开关盒、待测系统的地相连；供电电源正极通过绝缘导线接入开关后与待测系统常火相连；

待测系统CC通过绝缘导线接入开关，串联电阻后与供电电源负极相连；

开关量输入信号电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关的其中两挡后与待测系统相应接口相连；

总压电源的正负极通过绝缘导线分别接入三挡开关的其中两挡后串联变阻箱与低压地相连；

总压正极或负极与待测系统高压检测点之间的线路上断开多个接口，接入继电器的输出端，继电器的输入端与待测系统的输出控制脚相连且并联LED灯；

电流模拟量信号可直接或通过开关、继电器接入待测系统；

多个0～5V直流稳压电源串联后，各点分别通过线束接入采集板；热敏电阻通过线束接入采集板。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，所述的待测系统包括多个主控与采集板，主控通过开关与采集板的唤醒脚、CAN通讯点相连。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用BMS功能的测试系统，其特征在于，所述的各挡开关、电阻元件、带插孔接线柱、继电器、LED灯元件均集成在开关盒上；从设备、待测系统、开关盒上引出的线束末端都接有可插拔插件。

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