电池管理系统（BMS）测试系统障告警

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一、概述  电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，起到保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能，是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件。


  采用真实的电池组测试BMS有着诸多的弊端：

极限工况模拟给测试人员带来安全隐患，例如过压、过流和过温，有可能

导致电池爆炸。

SOC估计算法验证耗时长，真实的电池组充放电试验耗时一周甚至更长的

时间。

模拟特定工况难度大，例如均衡功能测试时，制造电池单体间细微SOC差

别，电池热平衡测试时，制造单体和电池包间细微的温度差别等。

针对BMS功能测试，如电池组工作电压、单体电池电压、温度、SOC计算功能、充放电控制、电池热平衡、高压安全功能、均衡功能、通讯、故障诊断、传感器等一系列的测试，OEM都面临着诸多挑战。

二.系统架构  本系统根据 QC/T 897-2011《电动汽车用电池管理系统技术条件》及GB/T27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》开发。本方案可全面模拟 BMS 应用环境的电参量和环境参量，全方位检测 BMS 在各种应用环境和极端条件下的工作状态。用户可根据需要自定义检测流程和测试项目并保存或导出测试结果。系统原理结构框图如下：


  系统组成

多通道电池模拟器：模拟单节电池电压并提供均衡电流； 温度模拟器：模拟多通道温度传感器； CAN 通信模块：监听 BMS 内部通信并模拟 ECU、车载充电器、充电机等外部控制设备跟 BMS 通信；总电压模拟电源：模拟整个电池 pack 的总电压；电流模拟器：模拟流过电池 pack 的电流；数字信号采集卡：采集 BMS 输出动作信号；绝缘电阻模拟器：模拟直流母线与电池外壳之间的绝缘电阻； 控制电脑：控制整个测试平台的运行；主要技术参数

三.测试功能








四.测试方法  电池管理测试系统按照 BMS 与 ECU、电机控制器以及充电机之间的CAN 通信协议进行编程。PC 机上软件模拟和 BMS 通信的设备，例如ECU，车载充电机，电机控制器。测试过程中，虚拟的设备安装约定的协议发出通信报文接受 BMS 系统发出的报文，通过 CAN 协议内容比较，验证报文的有效性和准确性。记录下报文内容，标注出不符合协议的内容。通信功能测试 状态检测精度测试  利用 PC 机界面调整温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻，将标准值与电池管理系统测量得到的参数值 （BMS 的通过 CAN 总线按照提供的标准协议发送）进行对比，计算BMS 的温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻测量误差以及误差的大值、最小值和平均值得到各参数精度。测试结果保存到数据库中环境适应性测试  利用 PC 机界面设置各环境设备测试参数，并能记录测试数据。例如：设定辅助电源电压低于正常工作电压，看 BMS 系统到多少伏才会出现继电器吸合不良或者跳开的异常情况。绝缘电阻测试   利用 PC 机界面设置测试电阻值，启动测试按钮，测试管理系统绝缘电阻，然后根据BMS测试系统的通信报文，得出测量出来的阻值，和测量值比较，计算测量精度，并记录结果，输出报告。绝缘耐压测试  利用 PC 机界面设置测试电压值，启动测试按钮，远程控制实现测试管理系统绝缘耐压性能，并记录结果，输出报告。电流传感器精度测试PC 机上测试软件控制程控电流源输出大小不等的电流，并将电流值从分流计中读取出来，和 BMS 的 CAN 通信报文中提取电流值比较，从而得出 BMS 的电流测量精度，并用来校准电流传感器。SOC 精度测试  PC 机与程控电流源连接，BMS 电流检测传感器与程控电流源输出连接。将电流测试工况曲线（可参考 BMS 技术要求 SOC 估算部分的电流曲线进行测试）嵌入 PC 机模拟软件，实时控制恒流源的输出，BMS 依据检测到的恒流源的数据，进行电池的容量估算，并通过CAN 总线将容量数据发送至 PC 机。将 BMS 估算的容量与按照工况实际计算的电池容量进行比较，判断 BMS 估算的误差。充电策略测试  在不同的温度、电压条件下，BMS 请求的充电电流是不一样的，这个叫充电策略。根据要测试的工况，填写温度、电压范围，启动充电测试的同时，模拟器输出模拟的温度、电压、电流值以及模拟充电机所需的报文，在充电报文中看请求的电流大小是否正确，来判断充电策略是否符合程序编写的预期值。放电策略测试  在不同的温度、SOC 条件下，BMS 允许的放电电流是不一样的，这个叫放电策略。根据要测试的工况，填写温度、电压范围，启动放电测试的同时，模拟器输出模拟的温度、电压、电流值，在 BMS 对 ECU、电控设备的广播报文中看限制的电流大小或者功率大小是否正确，来判断放电策略是否符合程序编写的预期值。热管理策略测试
  极限温度条件下，电池可能工作不正常，需要启动加热或者限制电流，这个叫 BMS热管理。在充放电运行中，控制温度模拟器模拟电池运行在极限温度条件下，BMS 测试系统软件读取加热继电器的输出值、BMS 的广播报文来确定 BMS 系统软件热管理运行是否符合设计预期。
自定义策略 测试 其他的客户订制的测试要求五. 设备清单 电芯模拟器温度模拟器大电流电子负载大功率直流电源绝缘电阻模拟器高精度恒压源数字量输入卡BMS供电电源CAN通信卡通信数据采集卡测控机箱工控机耐压测试仪六.总结  对比采用真实电池的BMS测试，采用本测试方案测试具有如下明显的优点：

安全、节能：避免大功率充放电过程，避免了测试给试验人员造成 的安全隐患；方便制造各种BMS故障，从而全面的测试BMS诊断功能；通过软硬件配置实现多种规格的电池组（单体数、电压等级）仿真； 可在线快速修改电池状态，如SOC、温度等，提高测试效率；通过修改模型参数即可实现电池老化、单体不一致等现象的模拟； 可模拟整车运行环境