电池管理系统HIL测试解决方案-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

1、概述

电池管理系统（Battery Management Systern，简称BMS）是电动汽车中一个越来越重要的关键部分，是一个处于监控运行及保护电池关键技术中的核心部件。

图1-1 BMS功能

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。

• 以及其他针对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。

2、解决方案

面对上述挑战，恒润科技提供基于TestBase的BMS HIL测试解决方案，该系统方案主要包括以下部分：

• 实时仿真平台：基于NI提供的PXI总线系列板卡开发，由实时处理器、实时I/O板卡等组成，可进行快速的数据运算。

• 电池仿真板卡：用于单体Cell模拟，结合电池仿真模型，可动态输出单体电池的电压、温度等；

• 电池仿真模型：采用等效电路原理建模，用于计算电池工作时的电压、电流、温度、SOC等状态量。

图2-1 电池仿真整体方案

上述系统方案中使用了恒润科技自主开发的电池单体仿真模块，该模块已成功应用于多个OEM的新能源汽车BMS HIL项目。

应用领域

• 电池模块或单体的模拟；

• BMS均衡，绝缘及SOC估算算法验证；

• BMS充放电，高压安全测试；

• 基于实车工况的通讯和功能验证。

功能特点

• 通过串联实现最高到150个单体电压模拟；

• 方便准确的实现电池温度，绝缘检测；

• 实现高压上下电及预充继电器控制；

• 精确模拟电池各单体的特性，并对各传感器进行模拟；

• 满足CAN，LIN及SENT等通讯协议；

• 可根据客户实际BMS进行IO及设备定制化。

3、产品特性及优势

3.1.电池仿真模型原理及特性：

电池仿真模型基于等效电路法进行建模，并且考虑了电池电芯不同阶段的极化损耗及自放电损耗等因素对电池电压和SOC的影响，明显改善了电池模型稳态及瞬态响应，其建模原理如图3-1 所示。

图3-1 电池仿真模型原理

电池模型功能如图3-2所示：

图3-2 电池仿真模型特性[page]

电池单体脉冲放电试验仿真曲线与真实单体脉冲放电曲线的对比，如图3-3所示：

图3-3 电池模型仿真对比曲线

3.2.电池仿真板卡功能及特性：

电池模型计算完成后，电池模型中单体电池的状态信息输出给电池仿真板卡，如单体电压信号，并将单体电压信号送给BMS子板，即可实现单体电池电压的仿真与测试，电池仿真板卡功能如图3-4所示：

图3-4 电池板卡功能及指标

通过结合电阻仿真板卡、绝缘电阻仿真板卡，可实现单体电池温度及绝缘电阻的仿真模拟，具体参数指标如图3-5所示：

图3-5 电池仿真模块具体参数指标

4、总结

对比采用真实电池的BMS测试，采用电池仿真技术的HIL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。

关键字：电池管理系统 HIL测试引用地址：电池管理系统HIL测试解决方案

上一篇：适用于工业运动控制的测量技术
下一篇：IC芯片的晶圆级射频(RF)测试

推荐阅读最新更新时间：2024-03-30 22:55

智能型的铅酸蓄电池管理系统

引言铅酸蓄电池行业与电力、交通、信息等产业发展息息相关，在汽车、叉车等运输工具和大型不间断供电电源系统中处于控制地位，是社会生产经营活动和人类生活中不可或缺的。我国蓄电池行业规模相当庞大，应用也非常广泛，鉴于铅酸蓄电池的使用不当带来的问题(如硫化、容量减小、使用寿命缩短等)，实现蓄电池的智能化管理显得非常必要，而国内目前应用于该领域的嵌入式系统产品很少。本设计利用8位微控制器MB95F136来实现对铅酸蓄电池的智能管理，包括电池的充放电监测控制、电池容量检测及显示与报警等，从而有效地实现对铅酸蓄电池系统的智能化管理，提高了蓄电池的使用寿命，降低了维护成本。 1 系统概述本设计充分利用MB95F136的特点实现

[电源管理]

由AI驱动的电动汽车云连接电池管理系统

由AI驱动的电动汽车云连接电池管理系统由AI驱动的电池管理系统数字孪生云端模型可提高电动汽车的电池续航里程、能效、安全性和使用寿命，并预示着多种全新应用的出现中国上海——2022年11月14日——恩智浦半导体（NXP Semiconductors N.V.，）宣布新开发的解决方案可通过S32G GoldBox汽车网络参考设计将其高压电池管理系统（HVBMS）连接到云端，以利用由人工智能（AI）驱动的电池数字孪生模型。恩智浦通过Electra Vehicles, Inc的EVE-Ai™ 360度自适应控制技术激发云端数字孪生模型的潜在优势，实现更优物理BMS实时预测和管理，提升电池性能，改善电池健康状态（提升高达1

[汽车电子]

由AI驱动的电动汽车云连接<font color='red'>电池管理系统</font>

详解电动汽车的电池管理系统

　　由于汽车电气化的水平发展，乘用车用电池管理系统，未来可以在低压启动电池(12V&48V)和高压HEV电池(1kwh~1.5kwh)和PHEV电池(4～18kwh)和BEV电池(20～85kwh)等电池系统里面看得到。低压系统和高压系统差异很大。电池系统差异在各个车厂和各个应用平台之间都比较大，各个企业有自己的风格，本文主要通过对不同厂家的产品做资料分析，根据各个车厂未来应用的内部的电池管理系统按照目前的模块化策略，来整合分析电池管理系统。应该说未来各家车厂设计理念的演变，使得高压电池系统是有一定的相似性的，这里主要叙述高压电池包里面的电池管理系统的一些情况。整篇文章将涵盖电池管理系统结构、集中式管理系统案例分析、分布式管理案例分

[嵌入式]

运用于电池管理系统中的串口与CAN通信模块电路设计

　　串口通信模块：电池管理系统将采集处理后的数据通过串口发送到PC机界面上，实现人机交互。通过串口界面，可以观察到电池的总电压、单体电压、电流、SOC、故障状态、充放电功率等参数，还可以通过串口发送实现管理系统的在线标定。其硬件电路主要基于MAX232芯片，如图）所示。　　MAX232 是+5V电源的收发器，与计算机串口连接，实现RS-232接口信号和TTL 信号的电平转换，使BMS 和PC 机能够进行异步串行通讯。为了防止电磁干扰影响串口上数据的传输，必须对总线信号进行隔离。串口是单向传输，所以利用6N137光电耦合较为方便）所示为232TXD 信号光耦隔离电路。　　 CAN通信模块： CAN通信是架接电池管理系

[电源管理]

运用于<font color='red'>电池管理系统</font>中的串口与CAN通信模块电路设计

采用LIN总线的纯电动车电池管理系统设计

　　本文提出了一种基于LIN 总线的磷酸铁锂电池组在线监测和管理系统。该系统采用分布式的网络控制结构，通过以Dspic30f4012 芯片为核心底层硬件的设计，实现了对磷酸铁锂电池参数的精确监测，通过LIN 总线技术实现数据的传输，并基于较精确的电池模型基础上采用扩展Kalman 算法对电池荷电状态（SOC）进行估算，提高了估算精度。实验结果表明：本系统能很好地对电池组进行实时动态监控和有效保护，为电动汽车的电池智能化管理系统开发提供了应用价值。　　磷酸铁锂电池作为新型电动汽车动力电池，具有容量大、安全性高、耐高温特别是循环寿命长等优点，其循环寿命比普通的铅酸电池至少要高4 倍，在车用动力电池的市场中具有极大的应用潜力。在现阶段动

[单片机]

采用LIN总线的纯电动车<font color='red'>电池管理系统</font>设计

行业技术分享基于一种高效电池管理系统的应用

假定你接受了一项任务，为一个新的和基于电池的电源系统设计监视器电路，那么你会采取什么策略来优化该设计的成本和可制造性呢?最初考虑的问题将是确定系统的首选结构以及电池和有关电子组件的位置。基本结构清楚以后，接下来必须考虑的一个问题是，电路拓扑的权衡协调问题，例如，怎样优化最终产品的通信和互连。电池的外形尺寸将对电源系统结构有重大影响。要使用大量小型电池以适合形状复杂的电池模块 (或电池组) 吗？或者要使用外形尺寸很大的电池，因而由于重量问题而导致对电池数量的限制或引起其他的尺寸限制?这也许是设计变数最大的部分，因为外形新颖的电池不断上市，而且人们也在不断努力，务求电池模块或电池组集成到产品中后，会与整个产品概念更加一致。例如，

[电源管理]

行业技术分享基于一种高效<font color='red'>电池管理系统</font>的应用

基于LIN总线的纯电动车电池管理系统设计

　　磷酸铁锂电池作为新型电动汽车动力电池，具有容量大、安全性高、耐高温特别是循环寿命长等优点，其循环寿命比普通的铅酸电池至少要高4 倍，在车用动力电池的市场中具有极大的应用潜力。在现阶段动力电池的容量没有根本性突破的情况下，电池管理系统（battery management system,BMS）在电动车中的应用将显得异常重要，它能够实时检测动力电池的电压、电流、温度，并通过这些参数估算电池的荷电状态（state of charge,SOC），为驾驶员提供车辆续驶里程参考；此外BMS 能够对电池的过充、过放电进行报警和保护，对电池组和单节电池进行有效保护，从而提升电池使用性能、提高电池寿命。LIN 总线是一种低成本的汽车A 类

[嵌入式]

基于CAN总线的分布式电池管理系统

摘要：主要探讨了汽车和电动汽车数字化技术、计算机控制系统的结构以及现场通讯的相关问题。以蓄电池能源系统为应用背景，研究和设计出采用双CAN总线作为内外通讯方式及具有多模块分布式结构的管理系统。该系统分为若干模块，分别实现各自独立的功能，包括数据采集、测量多路电压、电流和温度、进行电量估算和通讯管理以及大液晶屏的显示。为满足系统发展所需要的高性能、安全性和可扩展的要求，提出双CAN总线通讯、分布处理的管理系统结构思想。重点介绍了CAN总线设计、电路和应用的技术问题。关键词：电池管理系统；CAN总线；分布结构；电动汽车 Distributed Battery Management System Basedon CAN

[电源管理]