一种电池包高压模拟测试系统的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统测试技术领域，尤其是涉及一种电池包高压模拟测试系统。

背景技术：

随着环境污染的不断加剧，新能源汽车日益得到各国的重视，动力电池作为其动力源之一，其管理系统到了快速发展，这对BMS(电池管理系统)测试技术提出了更高的要求。

电池管理系统可用于电动汽车，水下机器人等。一般而言电池管理系统要实现以下几个功能：

(1)准确估测SOC：

准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤，并随时显示混合动力汽车储能电池的剩余能量，即储能电池的荷电状态。

(2)动态监测：

在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。电池充放电的过程通常会采用精度更高、稳定性更好的电流传感器来进行实时检测，一般电流根据BMS的前端电流大小不同，来选择相应的传感器量程进行接近，以400A为例，通常采用开环原理，国内外的厂家均采用可以耐低温、高温、强震的JCE400-ASS电流传感器，选择传感器时需要满足精度高，响应时间快的特点。

(3)电池间的均衡：

即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。

在BMS的功能测试过程中，高压上下电策略，高压采样，高压回路故障检测等功能的测试需要高压电压源的输入，在以往测试中，高压上下电策略，高压采样直接采用电池包作为载体测试，不仅效率低而且存在高压安全问题，而高压回路故障检测在电池包上无法进行测试。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种脱离真实电池包和负载、安全性高、便于控制电压等级以及自动化程度高的电池包高压模拟测试系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电池包高压模拟测试系统，其特征在于，该系统包括高压模拟箱、负载模拟箱、上位机控制模块、低压电源和被测对象，所述上位机控制模块分别与高压模拟箱、负载模拟箱、被测对象和低压电源连接，所述被测对象分别与负载模拟箱和高压模拟箱连接，所述低压电源分别与高压模拟箱、负载模拟箱和被测对象连接。

所述高压模拟箱包括高压电源组件和开关组件，所述高压电源组件通过开关组件与被测对象连接。

所述高压电源组件包括第一高压电源、第二高压电源和第三高压电源，所述第一高压电源的负极通过开关组件和第二高压电源的正极连接，所述第一高压电源的正极通过开关组件和被测对象连接，所述第二高压电源的负极通过开关组件和被测对象连接，所述第三高压电源的正极和负极均通过开关组件和负载模拟箱连接。

所述负载模拟箱包括继电器组件和电阻，所述继电器组件包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器，所述第三继电器与电阻串联后分别与第二继电器、第四继电器和第五继电器并联形成并联电路，所述并联电路的一端与被测对象连接，所述并联电路的另一端与第一继电器连接，所述第一继电器与被测对象连接。

所述上位机控制模块包括上位机、CAN板卡、以太网板卡和模拟量采样板卡，所述上位机分别与CAN板卡、以太网板卡和模拟量采样板卡连接，所述CAN板卡与被测对象连接，所述以太网板卡分别与高压模拟箱和低压电源连接，所述模拟量采样板卡与负载模拟箱连接。

所述被测对象包括BMS。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提出的电池包高压模拟测试系统不需要电池包作为载体来进行测试，安全性能高。

(2)可以完成一整套的高压上下电策略、高压采样、高压回路故障检测等功能的测试，避免了传统BMS功能测试中无法采用电池包作为载体测试的情况。

(3)通过上位机控制模块进行控制，方便控制电压的等级，提升了测试性能。

(4)上位机控制模块可以通过发出指令控制高压模拟箱、负载模拟箱和被测对象来模拟各种情况，无需人工监测，自动化程度高。

(5)由于电池包高压模拟测试系统的自动化程度高，决定了该电池包高压模拟测试系统的工作效率高，节省时间和成本。

附图说明

图1为本实用新型的模块示意图；

图2为高压模拟箱及负载模拟箱的实现示意图；

图3为典型实施方式下的测试流程示意图；

其中，1为高压模拟箱，2为负载模拟箱，3为上位机控制模块，4为低压电源，5为被测对象，6为CAN板卡，7为以太网板卡，8为模拟量采样板卡，9为第一高压电源，10为第二高压电源，11为第三高压电源，12为第一继电器，13为第二继电器，14为第三继电器，15为第四继电器，16为第五继电器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实用新型的电池包高压模拟测试系统，包括高压模拟箱1、负载模拟箱2、上位机控制模块3、低压电源4和被测对象5。上位机控制模块3分别与高压模拟箱1、负载模拟箱2、被测对象5和低压电源4连接，被测对象5分别与负载模拟箱2和高压模拟箱1连接，低压电源4分别与高压模拟箱1、负载模拟箱2和被测对象5连接。其中被测对象5包括BMS。

高压模拟箱1通过高压采样线与BMS直接相连，BMS通过采样线采集高压模拟箱1中电压。负载模拟箱2通过驱动线与BMS相连，通过驱动线执行BMS发出的控制继电器闭合指令。上位机控制模块3通过CAN总线与BMS相连进行通讯，通过以太网与高压模拟箱1通讯，通过低压采样线与负载模拟箱2相连。上位机控制模块3通过CAN通讯和低压采样线获得BMS的命令，进行判断后，将电压输出和闭合通道开关的命令通过以太网传递给高压模拟箱1，并监测高压模拟箱1是否正确执行了动作。低压电源4给高压模拟箱1、负载模拟箱2及BMS供电。

如图2所示，所述的高压模拟箱1由高压电源组件、开关组件、继电器和电阻组成，其中高压电源组件包括第一高压电源9、第二高压电源10和第三高压电源11，开关组件包括开关S1～S9。其连接方式为：第一高压电源9负极和第二高压电源10正极通过开关S3串联；第一高压电源9正极通过开关S1与高压输出A’点相连；第一高压电源9负极通过开关S2与高压输出G’点相连；第二高压电源10正极通过开关S4与高压输出H’点相连；第二高压电源10负极通过开关S5与高压输出B’点相连；第三高压电源11正极通过开关S6与高压输出F’点相连；第三高压电源11正极通过开关S7与高压输出E’点相连；第三高压电源11正极通过开关S8与高压输出C’点相连；第三高压电源11负极通过开关S9与高压输出D’点相连。

如图2所示，所述的负载模拟箱由继电器组件和电阻组成，其中继电器组件包括第一继电器12、第二继电器13、第三继电器14、第四继电器15和第五继电器16。其连接方式为：第三继电器14与电阻串联后与第二继电器13并联和第一继电器12形成一个开路电路1；第四继电器15与第二继电器13并联和第一继电器12形成一个开路电路2；第五继电器16与第二继电器13并联和第一继电器12形成一个开路电路3。

如图3所示，本实例中，系统的完整流程是：所述高压模拟箱1中电压输出点A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’分别模拟负载模拟箱2中高压需求点A、B、C、D、E、F、G、H的电压。

Step1：上位机控制模块3发出测试指令；

Step2：BMS开始进行上电；

Step3：BMS控制负载模拟箱2闭合继电器组件；

Step4：上位机控制模块3判断继电器组件是否已经闭合，若否则上位机控制模块3对电池包高压模拟测试系统进行检测，若是则进入Step5；

Step5：通过上位机控制模块3控制高压模拟箱1输出高压；

Step6：高压模拟箱1输出高压后，上位机控制模块3判断系统是否发生故障，若是则进入Step7，若否则再次发出测试指令，重复上述步骤；

Step7：记录发生的故障。

上述步骤为完整的测试流程，本实用新型涉及的电池包高压模拟测试系统，也可以通过上位机控制模块将完整的测试流程进行拆分，进行分块模拟，具体可分为上电过程模拟、高压模拟、保险丝故障模拟、断路模拟和粘连模拟，如图1～3所示：

以图2中的电路1说明上电过程模拟：上位机控制模块3发出上电指令，BMS控制负载模拟箱2闭合第一继电器12，上位机控制模块3检测到BMS控制信号后控制高压模拟箱1闭合开关S9，D’点输出零电压模拟总线端负极电压；BMS检测到D’点零电压后控制负载模拟箱2闭合第三继电器14，上位机控制模块3控制高压模拟箱1闭合开关S8，C’点输出高压模拟预充电过程；BMS检测到C’点高电压后控制负载模拟箱2闭合第二继电器13，断开第三继电器14，上位机控制模块3控制高压模拟箱1保持开关S8闭合，C’点保持输出高压。

以端电压说明高压模拟，上位机控制模块3控制低压电源4给BMS供电时，上位机控制模块3控制高压模拟箱1中第一高压电源9和第二高压电源10输出电压，控制闭合开关S1、S2、S3、S4、S5，高压模拟箱1A’、B’、G’、H’点分别输出电压，BMS检测A’点电压模拟电池包正极电压，检测B’点电压模拟电池包负极电压，检测G’点电压模拟保险丝上端电压，检测H’点电压模拟保险丝下端电压。

说明保险丝故障模拟，上位机控制模块3发出保险丝故障模拟指令，上位机控制模块3控制高压模拟箱1断开开关S3，闭合开关S2和S4，G’点输出零电压，H’点输出第二高压电源10的电压，BMS检测到G’、H’电压不相等时，记录保险丝故障。

以第一继电器12说明断路模拟，上位机控制模块3发出继电器断路模拟指令，BMS上电控制负载模拟箱2闭合第一继电器12，上位机控制模块3检测到BMS控制信号后控制高压模拟箱1不闭合开关S9，D’点无电压输出，BMS检测到D’点电压不为零时，记录第一继电器12断开故障。

以第二继电器13说明粘连模拟，上位机控制模块3发出继电器粘连模拟指令，BMS控制负载模拟箱2断开第二继电器13断开时，上位机控制模块3检测到BMS控制信号后控制高压模拟箱1不断开开关S8，C’点有电压输出，BMS检测到C’点电压为高时，记录第二继电器13粘连故障。