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BMS HiL解决方案

新能源汽车动力电池需要一个智能的电池管理系统(BMS),其重要程度日益凸显。因为BMS承担了关键的安全功能、控制功能和调节功能。不仅检测各种参数(电压、电流和温度等)来决定SOC,而且还负责热管理和能量管理、电池单体均衡和性能等。要保证BMS的可靠功能,就必须对其在不同的单体状态、环境条件和故障场景下进行各种全面的功能验证测试。BMS HiL可以替换掉真实的电池包,在模拟的环境下,安全地对BMS进行快速有效的测试。

作为德国Vector公司和Scienlab公司的合作伙伴,北汇信息将为中国汽车客户提供高精度的安全可靠的模块化的BMS HiL解决方案,适用于各种不同的电池单体、各种不同类型的BMS(集中式或者主从式),提供可复现的同步测量结果。

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系统组成

整个测试环境由Vector公司的VT HiL系统以及Scienlab的BMS测试柜组成。Vector公司的VT系统将会提供除电池包之外的所有信号及信号检测,包括数字I/O,模拟I/O,PWM,CAN等其他BMS需求信号。Scienlab公司将提供BMS测试环境中与电池包相关的所有信号模拟,包括电池单体,温度传感器,电流传感器、绝缘电阻、总压模拟等,以及电池单体模型(如果客户没有自己的模型)。

北汇信息将负责整个BMS HiL系统的搭建、集成和调试、BMS测试用例等服务。

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Scienlab的BMS测试机柜

Scienlab提供了目前市场上精度最高的电池单体模拟板卡,并且可以满足未来技术发展的要求,可以有效地节省长期投资成本。

电池单体模拟板卡CE:

  • 电压范围大:0~8V

  • 电压测量精度高:1mV,纹波有效值低于0.16mV

  • 电压动态特性好:3V升至5V,只需80μs

  • 电流范围大:单通道±5 A (并联可达±10 A)

  • 电流测量精度高:全量程测量值的0。05%

  • 集成了故障注入功能:开路、短路、反极性、过压/欠压等

  • 高安全性:各通道之间1000V电隔离

  • 1ms更新周期

温度传感器模拟板卡TSE:模拟各种不同类型的温度传感器,如Pt100, Pt500, Pt1000, Ni & KTY

电流传感器模拟板卡CSE:模拟各种不同类型的电流传感器,如霍尔、分流器、CAN等

绝缘电阻模拟板卡IRE:模拟电池包正极或负极对地的绝缘电阻;

电池总包电压模拟HVS:用于测试BMS对于不正确的总压测量的反应。

Vector的VT HiL测试机柜

VT系统作为整个测试系统的控制和实施主体,集成了工控机,VT板卡,程控电源等组件。VT系统实现BMS测试环境的硬件基础,提供各种测试所需信号和各类信号测量功能,拥有丰富的软件资源,同时还可以借助VT及CANoe在网络开发与诊断方面的丰富配置实现网络开发和验证。

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根据系统测试资源的需要,可以选择如下板卡:

  • VT1004 负载仿真与信号测量

  • VT2004A 信号激励板卡,用于各类信号激励

  • VT2516 数字信号板卡,用于数字信号激励和测量

  • VT2816 模拟信号板卡,用于模拟信号激励和测量

  • VT2820 继电器板卡,用于构建继电器矩阵,实现故障注入和信号切换

  • VT2848 通用数字信号板卡,可实现PWM测量和仿真功能

  • VT6104 通讯板卡,集成CAN,LIN

  • VT7001A 供电控制板卡,用于对BMS供电进行控制

软件架构

软件主要包括两部分,一部分是Simulink模型,包括单体模型、热模型、传感器模型、整车相关模型以及VT相关的模型;另一方面是基于VT系统的控制及测试软件,包括CANoe,vTESTstudio,Graphical Test Design等。

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电池单体模型

客户可以使用自己的模型或者选择Scienlab的电池单体模型。通过参数化可以模拟各种不同的电池单体,并且可以使用更复杂的模型,考虑温度、SOC、SOH的影响等。

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BMS功能测试场景

  • 测试BMS的安全相关的算法,比如单体欠压过压,过电流,温度过高或过低,开路短路,验证单体的连接时间,验证BMS的绝缘检测等

  • 验证SOC、SOH、SOF计算算法,一个或者多个充电循环后的SOC,充电控制测试等

  • 测试主动及被动均衡功能,均衡过程中的最大电压检测,故障检测,同一SOC验证,均衡电流验证等

  • 测试总线通信和故障,测试所有电信号的故障注入 

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