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BMS HiL解決方案

新能源汽車動力電池需要一個智能的電池管理系統(BMS),其重要程度日益凸顯。因為BMS承擔了關鍵的安全功能、控制功能和調節功能。不僅檢測各種參數(電壓、電流和溫度等)來決定SOC,而且還負責熱管理和能量管理、電池單體均衡和性能等。要保證BMS的可靠功能,就必須對其在不同的單體狀態、環境條件和故障場景下進行各種全面的功能驗證測試。BMS HiL可以替換掉真實的電池包,在模擬的環境下,安全地對BMS進行快速有效的測試。

作為德國Vector公司和Scienlab公司的合作伙伴,北匯信息將為中國汽車客戶提供高精度的安全可靠的模塊化的BMS HiL解決方案,適用于各種不同的電池單體、各種不同類型的BMS(集中式或者主從式),提供可復現的同步測量結果。

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系統組成

整個測試環境由Vector公司的VT HiL系統以及Scienlab的BMS測試柜組成。Vector公司的VT系統將會提供除電池包之外的所有信號及信號檢測,包括數字I/O,模擬I/O,PWM,CAN等其他BMS需求信號。Scienlab公司將提供BMS測試環境中與電池包相關的所有信號模擬,包括電池單體,溫度傳感器,電流傳感器、絕緣電阻、總壓模擬等,以及電池單體模型(如果客戶沒有自己的模型)。

北匯信息將負責整個BMS HiL系統的搭建、集成和調試、BMS測試用例等服務。

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Scienlab的BMS測試機柜

Scienlab提供了目前市場上精度最高的電池單體模擬板卡,并且可以滿足未來技術發展的要求,可以有效地節省長期投資成本。

電池單體模擬板卡CE:

  • 電壓范圍大:0~8V

  • 電壓測量精度高:1mV,紋波有效值低于0.16mV

  • 電壓動態特性好:3V升至5V,只需80μs

  • 電流范圍大:單通道±5 A (并聯可達±10 A)

  • 電流測量精度高:全量程測量值的0.05%

  • 集成了故障注入功能:開路、短路、反極性、過壓/欠壓等

  • 高安全性:各通道之間1000V電隔離

  • 1ms更新周期

溫度傳感器模擬板卡TSE:模擬各種不同類型的溫度傳感器,如Pt100, Pt500, Pt1000, Ni & KTY

電流傳感器模擬板卡CSE:模擬各種不同類型的電流傳感器,如霍爾、分流器、CAN等

絕緣電阻模擬板卡IRE:模擬電池包正極或負極對地的絕緣電阻;

電池總包電壓模擬HVS:用于測試BMS對于不正確的總壓測量的反應。

Vector的VT HiL測試機柜

VT系統作為整個測試系統的控制和實施主體,集成了工控機,VT板卡,程控電源等組件。VT系統實現BMS測試環境的硬件基礎,提供各種測試所需信號和各類信號測量功能,擁有豐富的軟件資源,同時還可以借助VT及CANoe在網絡開發與診斷方面的豐富配置實現網絡開發和驗證。

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根據系統測試資源的需要,可以選擇如下板卡:

  • VT1004 負載仿真與信號測量

  • VT2004A 信號激勵板卡,用于各類信號激勵

  • VT2516 數字信號板卡,用于數字信號激勵和測量

  • VT2816 模擬信號板卡,用于模擬信號激勵和測量

  • VT2820 繼電器板卡,用于構建繼電器矩陣,實現故障注入和信號切換

  • VT2848 通用數字信號板卡,可實現PWM測量和仿真功能

  • VT6104 通訊板卡,集成CAN,LIN

  • VT7001A 供電控制板卡,用于對BMS供電進行控制

軟件架構

軟件主要包括兩部分,一部分是Simulink模型,包括單體模型、熱模型、傳感器模型、整車相關模型以及VT相關的模型;另一方面是基于VT系統的控制及測試軟件,包括CANoe,vTESTstudio,Graphical Test Design等。

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電池單體模型

客戶可以使用自己的模型或者選擇Scienlab的電池單體模型。通過參數化可以模擬各種不同的電池單體,并且可以使用更復雜的模型,考慮溫度、SOC、SOH的影響等。

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BMS功能測試場景

  • 測試BMS的安全相關的算法,比如單體欠壓過壓,過電流,溫度過高或過低,開路短路,驗證單體的連接時間,驗證BMS的絕緣檢測等

  • 驗證SOC、SOH、SOF計算算法,一個或者多個充電循環后的SOC,充電控制測試等

  • 測試主動及被動均衡功能,均衡過程中的最大電壓檢測,故障檢測,同一SOC驗證,均衡電流驗證等

  • 測試總線通信和故障,測試所有電信號的故障注入 

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