CN107843848A - 一种动力电池和电池管理测试台架*** - Google Patents

一种动力电池和电池管理测试台架*** Download PDF

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吕金华
周月帅
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Abstract

本发明公开了一种动力电池和电池管理测试台架***，包括标定测量设备、电池管理***、动力电池组、硬件在回路仿真***、测试PC上位机、高低压隔离设备、DCDC转换器、充放电设备和高低压隔离设备，电池管理***分别通信连接有硬件标定测量设备、在回路仿真***和控制上位机，硬件在回路仿真***与测试PC上位机连接，测试PC上位机与标定测量设备连接，充放电设备分别与控制上位机和动力电池组连接。本发明的有益效果：可以对新能源纯电动汽车电池管理***进行较为全面的测试，包括正常系的各种工况功能测试、异常系的功能测试和电池包的性能测试，相较于模拟电池单体环境，本发明可提供更加全面的测试工况和环境，易用性高。

Description

一种动力电池和电池管理测试台架***
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体来说，涉及一种动力电池和电池管理测试台架***。
背景技术
新能源汽车的发展前景广阔，必然会成为未来世界的主要交通出行工具。新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一，随着新能源汽车的技术提高，市场普及和快速发展，对其关键零部件的产品性能、可靠性、安全性也提出越来越高的要求。动力电池和电池管理***作为新能源电动汽车核心部件，动力电池负责汽车的能量供给和蓄存，其性能直接影响着电动汽车的寿命和安全，与动力电池配套的电池管理***（一般采用分布式的结构，由一个主控板和多个从控板构成）控制着动力电池的复杂的充放电过程，对于保证动力电池安全、高效运行起着决定性作用。因此，在装车前对整个动力电池组进行全面的性能测试和对电池管理***进行全面的功能测试是非常有必要的。
目前对新能源电动汽车动力电池和管理***的实验室测试主要是独立进行，测试电池管理***是用硬件在环设备和动力电池组模拟设备来模拟全部电池单体的电流、电压、温度等信号，并将它们分别接入电池管理***主控板和全部从控板。这种方式不能完全模拟实际动力电池组的性能，且无法对动力电池组进行温度、充放电等性能测试。测试动力电池组的性能是用充放电设备对处在温度模拟设备中的动力电池进行充放电工况的测试，但这种方式不能对电池管理***进行功能测试。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种动力电池和电池管理测试台架***，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种动力电池和电池管理测试台架***，包括电池管理***、DCDC转换器和充放电设备，所述DCDC转换器分别连接有动力电池组和车载低压蓄电池，所述电池管理***通过导线经由高低压隔离设备与动力电池组设备连接，所述电池管理***分别通信连接有硬件标定测量设备、在回路仿真***和控制上位机，所述硬件在回路仿真***与测试PC上位机连接，所述测试PC上位机与标定测量设备连接，所述充放电设备分别与控制上位机和动力电池组连接。
进一步的，所述硬件在回路仿真***包括车载低压蓄电池、总线通信板卡、数模转换调理板卡、模数转换板卡、PWM及数字I/O板卡、电阻仿真板卡、故障模拟仿真板卡、虚拟仿真模型和实时控制下位机。
进一步的，所述电池管理***包括主控板和若干从控板，所述若干从控板均通过内部CAN信号与主控板连接。
优选的，所述电池管理***通过内部CAN信号与硬件在回路仿真***连接。
优选的，所述电池管理***通过充电CAN信号与控制上位机连接。
进一步的，所述硬件在回路仿真***通过网线与测试PC上位机连接。
优选的，所述测试PC上位机通过USB线与标定测量设备连接。
进一步的，所述充放电设备通过设备CAN信号与控制上位机连接。
优选的，所述充放电设备通过高压导线与动力电池组连接。
进一步的，所述虚拟仿真模型包括整车模型、电机模型、高压配电盒模型、交流充电机模型和直流充电机模型，其中，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型。
本发明的有益效果：可以对新能源纯电动汽车电池管理***进行较为全面的测试，包括正常系的各种工况功能测试、异常系的功能测试和电池包的性能测试，相较于模拟电池单体环境，本发明可提供更加全面的测试工况和环境，相较于整车测试，本发明采用模拟动力底盘、车身的方案，有效地降低了测试成本，相较于模拟其余全部的整车电气零部件测试，本发明加入了真实的低压蓄电池和DCDC转换器，补足了模型不能充分仿真实物的缺陷，且低压蓄电池在实验过程中可不断被充电，提高易用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种动力电池和电池管理测试台架***的结构框图；
图中：
1、标定测量设备；2、电池管理***；3、主控板；4、从控板；5、动力电池组；6、硬件在回路仿真***；7、车载低压蓄电池；8、总线通信板卡；9、数模转换调理板卡；10、模数转换板卡；11、PWM及数字I/O板卡；12、测试PC上位机；13、电阻仿真板卡；14、故障模拟仿真板卡；15、虚拟仿真模型；16、实时控制下位机；17、内部CAN信号；18、高压导线；19、充电CAN信号；20、高低压隔离设备；21、动力电池组温度环境模拟设备；22、充放电设备；23、设备CAN信号；24、控制上位机；25、DCDC转换器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，包括电池管理***2、DCDC转换器25和充放电设备22，所述DCDC转换器25分别连接有动力电池组5和车载低压蓄电池7，所述电池管理***2通过导线经由高低压隔离设备20与动力电池组设备5连接，所述电池管理***2分别通信连接有硬件标定测量设备1、在回路仿真***6和控制上位机24，所述硬件在回路仿真***6与测试PC上位机12连接，所述测试PC上位机12与标定测量设备1连接，所述充放电设备22分别与控制上位机24和动力电池组5连接。
在一具体实施例中，所述硬件在回路仿真***6包括车载低压蓄电池7、总线通信板卡8、数模转换调理板卡9、模数转换板卡10、PWM及数字I/O板卡11、电阻仿真板卡13、故障模拟仿真板卡14、虚拟仿真模型15和实时控制下位机16。
在一具体实施例中，所述电池管理***2包括主控板3和若干从控板4，所述若干从控板4均通过内部CAN信号17与主控板3连接。
在一具体实施例中，所述电池管理***2通过内部CAN信号17与硬件在回路仿真***6连接。
在一具体实施例中，所述电池管理***2通过充电CAN信号19与控制上位机24连接。
在一具体实施例中，所述硬件在回路仿真***6通过网线与测试PC上位机12连接。
在一具体实施例中，所述测试PC上位机12通过USB线与标定测量设备1连接。
在一具体实施例中，所述充放电设备22通过设备CAN信号23与控制上位机24连接。
在一具体实施例中，所述充放电设备22通过高压导线18与动力电池组5连接。
在一具体实施例中，所述虚拟仿真模型15包括整车模型、电机模型、高压配电盒模型、交流充电机模型和直流充电机模型，其中，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，本发明所述的测试PC上位机通过网线与硬件在回路仿真***相连，以TCP/IP协议与其通信；电池管理***的主控板与若干从控板之间以CAN线相连，以内部CAN协议通讯；充放电设备与控制上位机之间以CAN线相连，以设备CAN通讯；标定测量设备与测试PC上位机通过USB相连；标定测量设备与电池管理***之间采用标准的CCP通讯协议，可实时读写电池管理***主控单元控制器内部的数据并将这些数据用于控制回环或观测。
本发明所述的电池管理***是由主控板和若干从控板构成，是真实的控制器硬件，它通过线束连入硬件在路仿真***和动力电池组，电池管理***的若干从控板均是通过BMS内部CAN通讯与主控板连接，从控板将采集到的温度、电压报文发给主控板，主控板将均衡信息发回给从控板来处理。
本发明所述的硬件在回路仿真***的组件一方面是用来对电池管理***主控板单元的输出的主正继电器等驱动信号进行采集，之后将这些信息传递给虚拟仿真模型。另一方面，依据虚拟仿真模型中的控制策略，虚拟仿真模型的输出反馈信号及电流、电压传感器的采集信号等信号经数模转换再回馈给电池管理***主控单元，完成整个控制的回环。
本发明所述的虚拟仿真模型与在硬件回路仿真***协同工作，将电信号和总线信号发送给电池管理***主控板和从控板，同时测量电池管理***输出的电信号和总线信号，并将结果传递给下位机中的虚拟仿真模型继续处理，依据虚拟仿真模型中的控制策略，虚拟仿真模型的输出经数模转换再回馈给电池管理***，完成整个控制的回环，为整个电池管理***提供了车辆的各种运行工况，可以完整地对电池管理***主控单元正常系的功能测试(控制策略实现)。
本发明所述的硬件在回路仿真***的组件故障模拟仿真板卡可以用来模拟多种主控单元的常见故障，包括信号的开路，短路及虚接。
本发明所述的测试PC上位机上运行着工程管理、测试管理和自动化执行的相关软件，提供给人机接口给用户。
本发明所述的高低压隔离设备运用变压器原理，隔离高低压，保护硬件在回路等低压设备。
本发明所述的DCDC转换器将动力电池组的高压转变为车载低压蓄电池可接受的电压等级，使车载低压蓄电池不断被充电，防止发生车载低压蓄电池7亏电影响***低压供电情形的发生。
本发明为电池管理***与动力电池组提供环境温度的动力电池组温度环境模拟设备21，配合硬件在回路仿真***可对电池管理***与动力电池组进行不同温度下不同工况下的功能和性能测试。
综上所述，本发明可以对新能源纯电动汽车电池管理***进行较为全面的测试，包括正常系的各种工况功能测试、异常系的功能测试和电池包的性能测试，相较于模拟电池单体环境，本发明可提供更加全面的测试工况和环境，相较于整车测试，本发明采用模拟动力底盘、车身的方案，有效地降低了测试成本，相较于模拟其余全部的整车电气零部件测试，本发明加入了真实的低压蓄电池和DCDC转换器，补足了模型不能充分仿真实物的缺陷，且低压蓄电池在实验过程中可不断被充电，提高易用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，包括电池管理***（2）、DCDC转换器（25）和充放电设备（22），所述DCDC转换器（25）分别连接有动力电池组（5）和车载低压蓄电池（7），所述电池管理***（2）通过导线经由高低压隔离设备（20）与动力电池组设备（5）连接，所述电池管理***（2）分别通信连接有硬件标定测量设备（1）、在回路仿真***（6）和控制上位机（24），所述硬件在回路仿真***（6）与测试PC上位机（12）连接，所述测试PC上位机（12）与标定测量设备（1）连接，所述充放电设备（22）分别与控制上位机（24）和动力电池组（5）连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述硬件在回路仿真***（6）包括车载低压蓄电池（7）、总线通信板卡（8）、数模转换调理板卡（9）、模数转换板卡（10）、PWM及数字I/O板卡（11）、电阻仿真板卡（13）、故障模拟仿真板卡（14）、虚拟仿真模型（15）和实时控制下位机（16）。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述电池管理***（2）包括主控板（3）和若干从控板（4），所述若干从控板（4）均通过内部CAN信号（17）与主控板（3）连接。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述电池管理***（2）通过内部CAN信号（17）与硬件在回路仿真***（6）连接。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述电池管理***（2）通过充电CAN信号（19）与控制上位机（24）连接。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述硬件在回路仿真***（6）通过网线与测试PC上位机（12）连接。
7.根据权利要求6所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述测试PC上位机（12）通过USB线与标定测量设备（1）连接。
8.根据权利要求1所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述充放电设备（22）通过设备CAN信号（23）与控制上位机（24）连接。
9.根据权利要求8所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述充放电设备（22）通过高压导线（18）与动力电池组（5）连接。
10.根据权利要求2所述的一种动力电池和电池管理测试台架***，其特征在于，所述虚拟仿真模型（15）包括整车模型、电机模型、高压配电盒模型、交流充电机模型和直流充电机模型，其中，所述整车模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型和环境模型。
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