CN112578206A - 一种电池管理系统性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池管理系统技术领域，具体涉及一种电池管理系统性能测试装置。该测试装置包括电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、湿接点检测电路、控制模块和供电模块，实现对单体电池电压精度、电压均衡、温度精度、组端电压精度、输出电流精度、湿接点的检测，根据检测结果可以衡量被测电池管理系统性能是否达标，测试过程全程自动化，大幅度减少了测试时间，且满足市面上大部分电池管理系统的测试需求，具有较强的通用性。
Description
技术领域
本发明属于电池管理系统技术领域，具体涉及一种电池管理系统性能测试装置。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System，BMS)是电动汽车动力电池系统的重要组成。它能够对收集并初步计算动力电池的实时状态参数以控制供电回路的通断，还可将收集的数据上送给整车控制器并接收整车控制器的指令，与车辆上的其他系统协调工作，实现对动力电池状态的实时监控和管理，防止安全事故发生。
现有的电池管理系统检测及监控方法有以下方法：根据电池管理系统存储的运行参数，根据运行参数分析电池管理系统的运行状态；在电池管理系统故障时，根据电池管理系统发出的故障码，对电池管理系统的故障情况进行分析处理。但这些方法均是通过电池管理系统的工作状态参数对电池管理系统进行检测及监控，具有滞后性。如何在电池管理系统投入使用之初实现对电池管理系统的检验具有必要性，以保证电池管理系统的安全可靠运行，提升电池管理系统的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明提供了一种电池管理系统性能测试装置，用以实现对电池管理系统的性能测试。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
本发明提供了一种电池管理系统性能测试装置，包括：
电池模拟器，用于模拟电池充电或者放电状态，包括若干个单体电池电压信号输出端，所述单体电池电压信号输出端用于连接被测电池管理系统的各个单体电池电压信号检测端以及被测电池管理系统的均衡电路输出端；
温度模拟电路，包括若干模拟温度信号输出端，用于生成各个单体电池的温度检测值，所述若干模拟温度信号输出端用于连接被测电池管理系统的各个单体电池温度信号检测端；
组端电压模拟电路，用于模拟电池端电压，包括用于连接被测电池管理系统的组端电压信号检测端的组端电压信号输出端；
输出电流模拟电路，用于模拟电池输出电流，包括用于连接被测电池管理系统的电池输出电流信号检测端的输出电流信号输出端；
湿接点检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的湿接点的湿接点电压信号检测端，以对被测电池管理系统的湿接点电压进行检测；
控制模块，控制连接电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路，且具有与被测电池管理系统通讯连接的接口，用于根据测试需求，相应控制电池模拟器、温度模拟电路、温度模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路工作，并接收电池管理系统反馈的结果，以对被测电池管理系统的相应功能进行测试；
供电模块，为测试装置中的电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路供电。
上述技术方案的有益效果为：本发明通过电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路，实现对单体电池电压精度、电压均衡、温度精度、组端电压精度、输出电流精度、湿接点的检测，根据检测结果可以衡量被测电池管理系统性能是否达标，测试过程全程自动化，大幅度减少了测试时间，且满足市面上大部分电池管理系统的测试需求，具有较强的通用性。
进一步的，为了实现对被测电池管理系统通讯口的检测，所述测试装置还包括通讯检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的通讯口的若干通讯检测口，以检测被测电池管理系统的通讯口是否正常；所述供电模块还为通讯检测电路供电。
进一步的，为了实现对被测电池管理系统DO口的检测，所述测试装置还包括DI口检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的DO口的DI检测口，以检测被测电池管理系统的DO口功能是否正常；所述供电模块还为DI口检测电路供电。
进一步的，为了实现对被测电池管理系统DI口的检测，所述测试装置还包括DO口检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的DI口的DO检测口，以检测被测电池管理系统的DI口功能是否正常；所述供电模块还为DO口检测电路供电。
进一步的，所述测试装置还包括绝缘检测电路，所述绝缘检测电路包括总正绝缘性输出端、总负绝缘性输出端和绝缘地输出端，分别用于连接被测电池管理系统的组端电压信号检测端正极、组端电压信号检测端负极和绝缘检测地端。
进一步的，所述测试装置还包括上位机，与控制模块通讯连接且具有用于与被测电池管理系统通讯连接的接口，用于下发测试控制指令并接收测试结果。
附图说明
图1是本发明的电池管理系统性能测试装置的结构图；
图2是本发明的电池模拟器与被测电池管理系统的连接示意图。
具体实施方式
本发明的一种电池管理系统性能测试装置，其结构如图1所示，能够实现对电池管理系统的性能进行测试，以衡量被测电池管理系统性能是否达标。性能检测包括：1)单体电池电压精度检测；2)温度精度检测；3)均衡检测；4)通讯检测；5)组端电压精度检测；6)输出电流精度检测；7)绝缘精度检测；8)湿接点检测；9)DO口检测；10)DI口检测。
如图1所示，该电池管理系统性能测试装置包括一测试工装和一上位机，测试工装上集成有电池模拟器、温度模拟电路、通讯检测电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、绝缘检测电路、湿接点检测电路、DI口检测电路、DO口检测电路、MCU和供电模块。
上位机和MCU通讯连接，且上位机具有与被测电池管理系统通讯连接的接口，不仅能够下发测试命令给MCU或者被测电池管理系统，使MCU根据测试命令控制相应电路动作或者控制被测电池管理系统动作，而且还能够收集测试结果，以根据测试结果判断被测电池管理系统的性能是否良好；另外，上位机还可根据最终测试结果输出测试报告。
MCU是整个测试工装的核心处理单元，可控制测试工装上的各个模块(包括电池模拟器、温度模拟电路等模块)导通以执行相应的测试操作，还可接收被测电池管理系统反馈的数据。
电池模拟器为多通道电池模拟器，用于模拟电池及其充、放电状态，电池模拟器包括若干个单体电池电压信号输出端，连接被测电池管理系统的各个单体电池电压信号检测端。上位机下发单体电池电压精度检测命令给MCU，MCU控制电池模拟器模拟动力电池的多个单片电压串联或者并联情况，使各个通道按照设定值输出电压，以模拟动力电池各个单体电池的充电或者放电状态，此时电池管理系统通过其单体电池电压信号输出端采集各个通道的电压，反馈给MCU，MCU根据对应通道的设定值以及电池管理系统反馈的对应电压检测情况，将两者进行比较以计算出单体电池电压检测精度，并将计算出的单体电池电压检测精度上送给上位机，供上位机进行单体电池电压精度性能评价。
温度模拟电路包括若干个阻值为R1的热敏电阻通道，用于模拟各个单体电池的温度，包括若干模拟温度信号输出端(实际为热敏电阻电压输出端)，连接被测电池管理系统的各个单体电池温度信号检测端。上位机下发温度精度检测命令给MCU，MCU控制温度模拟电路导通，各个单体电池温度信号检测端对各个热敏电阻的电阻值进行测定，相应转换为温度，并反馈给MCU，MCU将反馈的结果与自身检测的热敏电阻对应的温度进行比较，以计算出单体电池温度检测精度，并将计算出的单体电池温度检测精度上送给上位机，供上位机进行温度精度性能评价。
均衡检测，同样通过电池模拟器实现，如图2所示，各电池模拟器的单体电池电压信号输出端还连接被测电池管理系统的均衡电路输出端，用于检测被测电池管理系统中均衡电路的均衡功能。上位机下发充电连续均衡测试命令，电池模拟器下发不同的电池电压值，模拟电压值可达到充电均衡开启的条件，被测电池管理系统自动开启均衡，且输出均衡电流值及均衡通道，上位机软件读取被测电池管理系统的均衡电流值和均衡通道，并判断是否合格；上位机下发放电连续均衡测试命令，电池模拟器下发不同的电池电压值，模拟电压值可达到放电均衡开启的条件，被测电池管理系统自动开启均衡，且输出均衡电流值及均衡通道，上位机软件读取被测电池管理系统的均衡电流值值和均衡通道，并判断是否合格。
通讯检测电路包括若干通讯检测口，与被测电池管理系统的通讯口进行一对一的连接，以检测被测电池管理系统的各个通讯口是否正常。对于其中一个通讯口，例如CAN通讯口，上位机下发通讯口检测命令给MCU和被测电池管理系统，通讯检测电路通过通讯口向被测电池管理系统的通讯口发送数据，被测电池管理系统将接收到的数据反馈给MCU，MCU将反馈的结果与发送的数据进行比较，以确定被测电池管理系统的通讯口是否正常，供上位机进行通讯口性能评价。被测电池管理系统的其他通讯口均按照此方式进行测试。
组端电压模拟电路用于模拟动力电池端电压，包括组端电压信号输出端，连接被测电池管理系统的组端电压信号检测端。组端电压模拟电路可经过组端电压信号输出端输出一个电压值为U1的电压，被测电池管理系统的组端电压信号检测端对该电压信号进行检测，并将检测的结果反馈给MCU，MCU将反馈的结果与U1进行比较，以计算出组端电压检测精度，并将算出的组端电压检测精度上送给上位机，供上位机进行端电压精度性能评价。
输出电流模拟电路用于模拟电池输出电流，包括输出电流信号输出端，连接被测电池管理系统的电池输出电流信号检测端。输出电流模拟电路可经过输出电流信号输出端输出一个高精度电压U2(通过检测电压的形式来检测电流)，被测电池管理系统的电池输出电流信号检测端对该信号进行检测，并将电压值换算成电流值，并将换算后的结果反馈给MCU，MCU将高精度电压U2换算成电流，并将反馈的结果与自己换算后的结果进行比较，以计算出电池输出电流检测精度，并将计算出的电池输出电流检测精度上送给上位机，供上位机进行电池输出电流精度性能评价。
绝缘检测电路包括总正电阻和总负电阻(电阻值均为R2的电阻)以及总正绝缘性输出端、总负绝缘性输出端和绝缘地输出端，总正电阻一端连接总正绝缘性输出端，另一端连接绝缘地输出端，总负电阻一端连接总负绝缘性输出端，另一端连接绝缘地输出端，总正绝缘性输出端、总负绝缘性输出端、绝缘地输出端分别与被测电池管理系统的组端电压信号检测端正极、组端电压信号检测端负极和绝缘检测地端相连。电池管理系统采集总正电阻和总负电阻的电阻值，并反馈给MCU，MCU将反馈的电阻值与R2进行比较，以计算得到总正绝缘检测精度和总负绝缘检测精度，并将计算出的总正绝缘检测精度和总负绝缘检测精度上送给上位机，供上位机进行绝缘精度性能评价。
湿接点检测电路包括湿接点电压信号检测端，连接被测电池管理系统的湿接点，以对被测电池管理系统的湿接点电压进行检测。上位机下发湿接点精度检测命令给MCU和被测电池管理系统，被测电池管理系统控制湿接点闭合，MCU控制湿接点检测电路导通，湿接点检测电路对湿接点电压进行检测，以确定湿接点是否正常工作。例如，湿接点连接24V电源，那么湿接点闭合后，湿接点检测电路检测到的电压应由0V变为24V。MCU将检测结果上送给上位机，供上位机进行湿接点性能检测。
DI口检测电路，包括DI检测口，连接被测电池管理系统的DO口，以检测被测电池管理系统的DO口功能是否正常。上位机下发DO口检测命令至MCU和被测电池管理系统，MCU控制DI检测电路导通，并通过测试工装上的DI检测口向被测电池管理系统的DO口发送数据，被测电池管理系统将接收到的数据重新反馈给MCU，MCU将反馈的结果和发送的数据进行比较，从而可确定被测电池管理系统的DO口功能是否正常，并将结果上送给MCU，供上位机进行DI性能检测。
DO口检测电路，包括DO检测口，连接被测电池管理系统的DI口，以检测被测电池管理系统的DI口功能是否正常。上位机下发DI口检测命令至MCU和被测电池管理系统，MCU控制DO检测电路导通，并通过测试工装上的DO检测口向被测电池管理系统的DI口发送数据，被测电池管理系统将接收到的数据重新反馈给MCU，MCU将反馈的结果和发送的数据进行比较，从而可确定被测电池管理系统的DI口功能是否正常，并将结果上送给MCU，供上位机进行DO性能检测。
供电模块可对上述各个模块进行供电。
整体来看，本发明可对电池管理系统的性能进行简单、快速测试，以衡量被测电池管理系统性能是否达标，测试过程全程自动化，大幅度减少了测试时间，且满足市面上大部分电池管理系统的测试需求，具有较强的通用性。
Claims (6)
1.一种电池管理系统性能测试装置，其特征在于，包括：
电池模拟器，用于模拟电池充电或者放电状态，包括若干个单体电池电压信号输出端，所述单体电池电压信号输出端用于连接被测电池管理系统的各个单体电池电压信号检测端以及被测电池管理系统的均衡电路输出端；
温度模拟电路，包括若干模拟温度信号输出端，用于生成各个单体电池的温度检测值，所述若干模拟温度信号输出端用于连接被测电池管理系统的各个单体电池温度信号检测端；
组端电压模拟电路，用于模拟电池端电压，包括用于连接被测电池管理系统的组端电压信号检测端的组端电压信号输出端；
输出电流模拟电路，用于模拟电池输出电流，包括用于连接被测电池管理系统的电池输出电流信号检测端的输出电流信号输出端；
湿接点检测电路，包括用于连接被测电池管理系统湿接点的湿接点电压信号检测端，以对被测电池管理系统的湿接点电压进行检测；
控制模块，控制连接电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路，且具有与被测电池管理系统通讯连接的接口，用于根据测试需求，相应控制电池模拟器、温度模拟电路、温度模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路工作，并接收电池管理系统反馈的结果，以对被测电池管理系统的相应功能进行测试；
供电模块，为测试装置中的电池模拟器、温度模拟电路、组端电压模拟电路、输出电流模拟电路、以及湿接点检测电路供电。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括通讯检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的通讯口的若干通讯检测口，以检测被测电池管理系统的通讯口是否正常；所述供电模块还为通讯检测电路供电。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括DI口检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的DO口的DI检测口，以检测被测电池管理系统的DO口功能是否正常；所述供电模块还为DI口检测电路供电。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括DO口检测电路，包括用于连接被测电池管理系统的DI口的DO检测口，以检测被测电池管理系统的DI口功能是否正常；所述供电模块还为DO口检测电路供电。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括绝缘检测电路，所述绝缘检测电路包括总正绝缘性输出端、总负绝缘性输出端和绝缘地输出端，分别用于连接被测电池管理系统的组端电压信号检测端正极、组端电压信号检测端负极和绝缘检测地端。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电池管理系统性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括上位机，与控制模块通讯连接且具有用于与被测电池管理系统通讯连接的接口，用于下发测试控制指令并接收测试结果。
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