BMS专题之BMS测试

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文章目录 一、关于BMS测试1.1 BMS测试的分类1.1.1 质检机构的检验1.1.2 研发人员的验证1.1.3 采购方的验证1.1.4 出厂前的验证 二、BMS测试中的挑战2.1 安全问题2.2 电池状态问题2.3 参数调节问题2.4 解决方法-电池组仿真 三、BMS测试系统-电池组仿真3.1 系统功能3.2 电池组仿真功能图3.3 测试系统核心设备3.3.1 电芯仿真器3.3.2 温度仿真器3.3.2 电流仿真器3.2.4 故障注入器 3.4 系统结构3.5 系统优势 四、结语

终于,到了我们的测试环节,BMS为什么需要测试,怎么来测试它

一、关于BMS测试

首先就是应不应该对BMS进行测试,当然是应该。 然后是为什么需要测试,我们通过前两篇文章的内容,给大家讲了BMS的重要性,我们起码知道了一点,BMS不能出错,或者是尽量少出错。 那么我们怎么解决这个问题呢?就是需要进行大量的测试.

1.1 BMS测试的分类

在产品的设计和制造过程中,会按阶段对设备进行不同的检验,主要大概就分为这么几类

1.1.1 质检机构的检验

首先是质检机构的检验,这个是强制的,没办法通过就不算合格。

首先,BMS是一个汽车电器零部件,那就需要进行绝缘耐压性能,气候环境负荷,耐震动冲击以及电磁辐射等等测试。其次呢,还要把BMS作为一个测量工具进行验证,因为BMS的工作中需要测量各种电压电流温度等数据,所以要检验它的精度等再次,还要对BMS的各项功能进行验证,比如说保护功能,以及数据的预测估算等。

这是质检机构要做的事,都会有相应的标准和参考文件

1.1.2 研发人员的验证

其次呢,作为研发人员,在做研发的过程中,需要对产品进行各种验证和调试

首先就是各种物理量的采集精度还有呢就是各种算法和策略的验证 1.1.3 采购方的验证

接下来作为采购方,一般来说整车厂什么的,也需要根据国标,行业标准,和厂标对BMS进行验证和测试. 这里主要是进行常规的验证,包括高低温环境验证,还有就是各种功能的验证,包括常规功能和一些特定的功能。

1.1.4 出厂前的验证

除了采购方,在BMS出厂的时候,也需要我们厂商自身对BMS进行一些列测试和验证,比如说抽检进行老化测试,各种精度的验证,保护功能的验证等等。

二、BMS测试中的挑战

对于BMS的测试,其实还有好多的方面比如说我们的V字型的开发流程模型中,涉及到的测试非常多,从纯软件方面到纯实物的测试都有。 总体来说,在测试中非常重要的一个角色就是电池组,BMS因为电池组而产生,最终也是作用到电池组,所以在测试中,电池组是完全不可少的一个硬件

我们之前一直在说电池组,在车上电池组是个好东西,但是在测试中却是最大的一个问题。

2.1 安全问题

首先,最大的一个问题是安全问题。 我们讲电池组可以安全工作的一个重要条件就是有BMS,那么,我们现在在测试BMS,就是说我们不知道BMS的好坏,不知道我的均衡逻辑和保护逻辑有没有漏洞,那么这个时候其实电池是工作在危险的环境中的,可能如果我们是在做小实验,拿着几节电池在哪里调试,真的出问题了可能相对还是可控,但是起码也会烧毁一些东西,如果电池一旦多了恐怕真的是要出事故,是很危险的。

2.2 电池状态问题

其次呢,我们测试的时候需要的是电池的各个状态下的数据,有充电过程,放电过程,甚至还有电池老化之后的数据。但是电池呢,是一个实打实的连续变化的量,在实际中,我们知道充放电过程都是比较慢的,然后电池老化的速度更慢,如果我们拿真的电池组来做实验,电池的状态不能随心意切换,需要频繁发充放电,那效率可以说是很低了。

2.3 参数调节问题

最后呢,就是适配问题,不同的电池组,他们的物理特性其实并不是完全一样的,这样在测试的过程中,尤其是涉及到参数的调节等,我们需要准备很多种不同的电池组来支撑测试。

2.4 解决方法-电池组仿真

所以说,测试中如果一直使用真实的电池,那必然是很不合适的。我们想要一种系统可以解决这几个问题。 基于此,我们就有了这套系统,电池组仿真器。就是使用一个模拟器,来解决上述问题所有的问题。 其实目前来说很多的硬件在环仿真系统都称自己拥有电池组模拟器,但是多数呢基本上是在模拟电池的电压行为。这个显然是不够的,我们要仿真,就要尽量的贴近实际上被仿真的物体,所以我们不止要仿真电压,还要仿真电流,甚至温度,以及电池串联起来之后的特性,只有我们的设备越是接近被仿真的设备,才能最大限度的保证测试结果。

三、BMS测试系统-电池组仿真 3.1 系统功能

我们来具体的看一下我们对于仿真系统的要求,基本功能

仿真主要参数:

单体电压单体电流总电压总电流温度

其他功能:

数字量IO模拟量IOCAN总线通讯接口…

主要的仿真参数,包括单体电池的,也包括电池包的。 另外还要具备一些其他的功能。比如说时CAN通讯,以及必要的数字IO和模拟IO。 这个系统解决的问题,主要是以下的几个:

一是安全,只有充满足够的自信时,BMS 才可以连接到一个真正的电池组上面进行测试。但是在这个之前,为了保证人员和设备的安全,还是需要使用仿真设备。

二是高效,我们刚刚讲到了,一个真实的电池组的故障和特性是不会变化的,也就不能够用来仿真 BMS 设计用来处理的各种不同情境。尤其是类似于故障注入,在新产品的开发和推出阶段,是作为验证硬件和固件设计是否成功的关键部分。

三是可扩展,就是说我们的系统可以随时调整,用来适应不同的测试需求。

3.2 电池组仿真功能图

这是我们的系统结构 在这里插入图片描述

我们选择了PXI平台,这个平台呢结构上集成度较高,同时产品的种类又很丰富,并且具有统一的接口,开发起来很友好。紧接着就是各种功能模块通过PXI总线进行控制和通讯, 包括了单体电芯的电压电流仿真模块,是可以串联的,温度仿真模块,同时还有CAN总线通讯卡,有必要的数字IO和模拟IO,当然这些都是功率比较小的模块。所以我们还需要总电压电流的仿真模块来提供超大的电压电流来驱动电机或者是大功率的负载。同时,我们要保证BMS在线路或者是通讯出故障的时候有足够的应对策略,因此我们在系统中加入故障注入的功能。然后我们通过海量互联接口这样的结局完成跟BMS的连接。

这个整体下来是一个闭环,首先能够产生信号给到BMS,让BMS正常工作,又可以利用CAN接口和多功能IO采集BMS做出的反应,充当执行器的相关功能,所以在这一个系统上就可以完成测试。

3.3 测试系统核心设备

下面我们来看一下我们选择的核心设备

3.3.1 电芯仿真器

首先第一个核心设备就是我们的电芯仿真器,采用的是Pickering的电芯仿真卡,集成度较高的,单块卡可以仿真6个电芯,这个在PXI平台上还是比较少见的。 在这里插入图片描述

这是产品的一个结构图,是一个四端输出的设备,,直接从机箱背板取电,每一个电芯都可以独立控制,同时可以设置一些一键保护的功能 在这里插入图片描述

电压范围: 0-7V 电压步进:



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