电池及电池管理系统测试系统的制作方法

本实用新型涉及电池测试技术领域，尤其涉及一种电池及电池管理系统测试系统。

背景技术：

为了应对全球气候变暖、能源短缺等国际性问题，国家大力推广新能源汽车。清洁环保的电动汽车，具备低排放、低噪音、低散热等环保特点，越来越受到欢迎，市场份额也因此在逐步提高。汽车动力电池作为电动汽车的主要能源供应，其运行状态、性能好坏都直接影响到电动汽车的性能和质量，所以动力电池的发展一直是汽车研究的重点和热点。而动力电池的测试作为其开发过程中的重要环节，其重要性不言而喻。

现有电池测试系统很多，如电池+BMS(英文为：Battery management system，中文为：电池管理系统)稳态测试、电池模拟器+BMS测试、快速原型+BMS等测试系统。其中，“电池+BMS稳态测试”适用于汽车稳定行驶工况，但不能实时的动态反应电池状况的问题。“电池模拟器+BMS”是利用各种数学模拟来模拟汽车动力电池的各行驶工况，但无法绝对的模拟真实电池运行状况。“快速原型+BMS”测试系统则对控制算法要求较高，同样难以准确模拟真实电池运行状况。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种电池及电池管理系统测试系统，能够构建电机驱动和动力电池的实物系统，动态模拟实车的各种运行状况，更加全面、直观和准确反馈电池及管理系统的运行状况。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电池及电池管理系统测试系统，包括：驾驶员模拟器、监控计算机、负载模拟模块、电驱动模块、高性能工控机、数据采集处理模块、动力电池、电池管理系统、联轴器以及数据采集模块；其中，

所述监控计算机分别连接所述高性能工控机和所述数据采集处理模块；

所述数据采集处理模块分别连接所述驾驶员模拟器、所述负载模拟模块、所述电驱动模块、所述高性能工控机、所述电池管理系统和所述数据采集模块；

所述动力电池连接分别连接所述电池管理系统和所述数据采集模块；

所述联轴器分别连接所述负载模拟模块和所述电驱动模块。

本实用新型公开的电池及电池管理系统测试系统通过所述监控计算机建立仿真模型，并通过数据采集处理模块采集驾驶员模拟器生成的驾驶员的控制信息，从而使得所述电驱动模块可以进行相应的操作，进而数据采集处理模块实时采集所述动力电池的充放电数据，对所述动力电池进行安全管理评估；另外，再通过数据采集处理模块采集所述数据采集模块采集的电池信息，同时读取电池管理系统监测的电池信息，并将所述数据采集模块采集的电池信息和所述电池管理系统监测的电池信息进行比对以完成所述电池管理系统的评估。能够构建电机驱动和动力电池的实物系统，动态模拟实车的各种运行状况，更加全面、直观和准确反馈电池及管理系统的运行状况。

作为上述方案的改进，所述负载模拟模块包括变频器和负载电机，所述变频器连接所述负载电机。

作为上述方案的改进，所述电驱动模块包括电机控制器和驱动电机，所述电机控制器连接所述驱动电机，所述驱动电机通过所述联轴器连接所述负载电机。

作为上述方案的改进，所述电池及电池管理系统测试系统还包括第一电压传感器以及第一电流传感器；所述第一电压传感器分别连接所述数据采集处理模块、所述电驱动模块和所述动力电池，所述第一电流传感器分别连接所述数据采集处理模块、所述电驱动模块和所述动力电池。

作为上述方案的改进，所述电池及电池管理系统测试系统还包括第二电压传感器以及第二电流传感器；所述第二电压传感器分别连接所述数据采集处理模块和所述动力电池，所述第二电流传感器分别连接所述数据采集处理模块和所述动力电池。

作为上述方案的改进，所述电池及电池管理系统测试系统还包括充电模块，所述充电模块分别连接所述第二电压传感器和所述第二电流传感器。

作为上述方案的改进，所述电池及电池管理系统测试系统还包括扭矩转速传感器，所述扭矩转速传感器分别连接所述数据采集处理模块和所述联轴器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种电池及电池管理系统测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种电池及电池管理系统测试系统的结构示意图；包括：驾驶员模拟器10、监控计算机11、负载模拟模块12、电驱动模块13、高性能工控机14、数据采集处理模块15、动力电池16、电池管理系统17、联轴器18以及数据采集模块25；其中，

所述监控计算机11分别连接所述高性能工控机14和所述数据采集处理模块15；

所述数据采集处理模块15分别连接所述驾驶员模拟器10、所述负载模拟模块12、所述电驱动模块13、所述高性能工控机14、所述电池管理系统17和所述数据采集模块25；

所述动力电池16连接分别连接所述电池管理系统17和所述数据采集模块25；

所述联轴器18分别连接所述负载模拟模块12和所述电驱动模块13。

优选的，所述负载模拟模块12包括变频器121和负载电机122，所述变频器121连接所述负载电机122。

优选的，所述电驱动模块13包括电机控制器131和驱动电机132，所述电机控制器131连接所述驱动电机132，所述驱动电机132通过所述联轴器18连接所述负载电机122。

具体的，所述驾驶员模拟器10可以通过建立包含方向盘、加速踏板和制动踏板的模拟仓，并通过采用真实驾驶员来操作所述模拟仓，从而生成所述驾驶员的控制信息；所述驾驶员的控制信息可以包括所述方向盘信息、加速踏板信息以及制动踏板信息；优选的，所述模拟仓还可以加入离合器和换挡手柄等，所述驾驶员的控制信息还可以包括离合器信息和换挡手柄信息等，能够丰富驾驶员的操纵需求，为驾驶员操作行为及道路环境的研究提供便利条件。

具体的，所述监控计算机11分别连接所述高性能工控机14以及所述数据采集处理模块15；其中，所述监控计算机11和所述高性能工控机14分别通过总线连接所述数据采集处理模块15，所述总线可以是数据总线、地址总线、控制总线、扩展总线或局部总线。所述监控计算机11根据LabVI EW实时模块硬件及软件开发平台搭建开发环境，并通过CarSim建立车辆动力学模型，最后建立CarSim与LabVIEW联合仿真模型，所述联合仿真模型包括所述整车仿真模型和所述虚拟道路模型。所述监控计算机11还根据所述整车仿真模型和所述虚拟道路模型制定整车控制策略，其中，所控制策略述可以包括建立控制算法，比如通过所建立的试验台对计算机中所建立的控制算法如驱动力与再生制动力分配、电池能量管理等。

具体的，所述高性能工控机14包括PXI实时仿真计算机。所述高性能工控机14根据所述整车仿真模型、所述虚拟道路模型以及所述驾驶员的控制信息通过所述数据采集处理模块15计算所述驱动电机132和所述负载电机122的力矩和转速，并通过所述数据采集处理模块15控制所述变频器121输出负载实时转速，进而根据所述负载实时转速控制所述负载电机122输出力矩或转速，所述负载电机122输出的力矩或转速传输给所述驱动电机132；其中，所述负载电机122输出的力矩转速可以用于进行模拟车辆加速阻力和道路负载阻力，使得形成与汽车行驶方向相反的力，从而与实际车辆行驶的状态一致。优选的，所述负载模拟模块12可以通过外界提供额定功率为380V的电源。

具体的，所述数据采集处理模块15通过CAN(控制器局域网络)总线分别连接所述驾驶员模拟器10、所述负载模拟模块12、所述电驱动模块13、所述电池管理系统17以及所述数据采集模块25。优选的，所述数据采集处理模块15包括功率分析仪、数据采集卡以及传感器。所述数据采集处理模块15采集所述驾驶员的控制信息并将所述控制信息发送给所述高性能工控机14，，所述高性能工控机14根据所述驾驶员的控制信息控制监控计算机11中的所述整车仿真模型作出相应的控制操作，数据采集处理模块15根据所述驾驶员的控制信息生成电机参考力矩，并将所述参考力矩发送给所述电机控制器131，所述电机控制器131根据所述电机参考力矩控制驱动电机132的运行，同时所述数据采集处理模块15采集所述驱动电机132的力矩和转速。

具体的，在所述驱动电机132运行的同时，所述数据采集处理模块15实时采集所述驱动电机132的力矩和转速，并将所述驱动电机132的力矩和转速发送给所述监控计算机11，所述监控计算机11根据所述驱动电机132的力矩和转速控制所述整车仿真模型作出相应的操作，比如驾驶员加速行驶时，根据采集到的所述驾驶员的控制信息和所述驱动电机132的力矩和转速控制所述整车仿真模型在所述虚拟道路模型上加速行驶。进一步地，在所述驱动电机132运行的过程中，由动力电池16向所述驱动电机132提供输入功率。

具体的，在所述动力电池16对所述驱动电机132提供输入功率的同时，所述数据采集处理模块15采集所述动力电池16的充电电流和充电电压。具体的，所述数据采集处理模块15在采集所述动力电池16的充电电流和充电电压的同时还采集所述动力电池16对所述驱动电机132提供的放电电流和放电电压。具体的，所述数据采集处理模块15根据所述充电电流、所述充电电压、所述放电电流和所述放电电压对所述动力电池16进行安全管理评估。

具体的，在所述动力电池16对所述驱动电机132提供输入功率的同时，所述数据采集模块25实时采集所述动力电池16的电池信息，并将数据采集模块25采集的电池信息发送给所述数据采集处理模块15，其中，所述数据采集模块25采集的电池信息包括但不限于电流信息、电压信息以及温度信息。具体的，在所述动力电池16对所述驱动电机132提供输入功率的同时，还通过电池管理17系统实时监测所述动力电池16的电池信息，并将电池管理系统监测17的电池信息发送给数据采集处理模块15，其中，所述电池管理系统监测的电池信息包括但不限于电流信息、电压信息以及温度信息。具体的，所述数据采集处理模块15实时采集所述数据采集模块采集25的电池信息和所述电池管理系统监测17的电池信息，并将所述数据采集模块25采集的电池信息和所述电池管理系统监测17的电池信息进行比对以完成所述电池管理系统17的评估。

进一步的，在所述驱动电机132运行时，所述数据采集处理模块15采集所述驱动电机132的力矩和转速，同时采集所述数据采集模块25采集的电池信息、所述电池管理系统监测17的电池信息和所述充放电电流数据。所述电池的动态测试系统在所述驱动电机132满足三种测试条件时生成所述动力电池16或所述电池管理系统17的测试报告；其中，所述测试条件包括：

(1)所述驱动电机132达到极限工作点，优选的，所述极限工作点包括但不限于车辆运行中稳态工作点、能量回馈稳态工作点、全加速工作点和急减速工作点；

(2)所述驱动电机132在所述模拟运行工况下纵向运动，优选的，所述模拟运行工况包括但不限于NEDC(欧洲油耗及排放评定标准工况)、ECE(联合国欧洲经济委员会汽车法规工况)和EPA(燃油经济性测试工况)；

(3)所述驱动电机132发生电机堵转，即用外力将所述驱动电机132的电机转子轴与电机外壳固定一起，然后给所述驱动电机132通电，此时所述驱动电机132输出的转速为0转时，输出扭矩即发生堵转。

优选的，所述电池及电池管理系统测试系统还包括第一电压传感器20以及第一电流传感器21；所述第一电压传感器20分别连接所述数据采集处理模块15、所述电驱动模块13和所述动力电池16，所述第一电流传感器21分别连接所述数据采集处理模块15、所述电驱动模块13和所述动力电池16。具体的，所述第一电压传感器20用于监测所述动力电池16的放电电压并将所述动力电池16的放电电压发送给所述数据采集处理模块15，所述第一电流传感器21用于监测所述动力电池16的放电电流并将所述动力电池16的放电电流发送给所述数据采集处理模块15。在具体实施时，也可以只用第一电流传感器21同时测量所述动力电池16的放电电压和放电电流。

优选的，所述电池及电池管理系统测试系统还包括第二电压传感器22以及第二电流传感器23；所述第二电压传感器22分别连接所述数据采集处理模块15和所述动力电池16，所述第二电流传感器23分别连接所述数据采集处理模块15和所述动力电池16。具体的，所述第二电压传感器22用于检测所述动力电池16的充电电压并将所述动力电池16的充电电压发送给所述数据采集处理模块15，所述第二电流传感器23用于检测所述动力电池16的充电电流并将所述动力电池16的充电电流发送给所述数据采集处理模块15。在具体实施时，也可以只用第二电流传感器24同时测量所述动力电池16的充电电压和充电电流。

优选的，所述电池及电池管理系统测试系统还包括充电模块19，所述充电模块19分别连接所述第二电压传感器22和所述第二电流传感器23。具体的，所述充电模块19用于给所述动力电池16供电，所述充电模块19可以是充电桩或电源。

优选的，所述电池及电池管理系统测试系统还包括扭矩转速传感器24，所述扭矩转速传感器24分别连接所述数据采集处理模块15和所述联轴器18。具体的，所述扭矩转速传感器24用于测量所述驱动电机132的输出轴的力矩和转速并将所述驱动电机132输出的力矩和转速发送给所述数据采集处理模块15。

具体实施时，通过所述监控计算机11建立仿真模型，并通过数据采集处理模块15采集驾驶员的控制信息，从而使得所述驱动电机132可以进行相应的操作，进而数据采集处理模块15实时采集所述动力电池16的充放电数据，对所述动力电池16进行安全管理评估；另外，再通过数据采集处理模块15采集数据采集模块25采集的电池信息，同时读取电池管理系统17监测的电池信息，并将所述数据采集模块25采集的电池信息和所述电池管理系统17监测的电池信息进行比对以完成所述电池管理系统17的评估。

本实用新型公开的电池及电池管理系统测试系统能够构建电机驱动和动力电池的实物系统，动态模拟实车的各种运行状况，更加全面、直观和准确反馈电池及管理系统的运行状况。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。