一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统及方法与流程

本发明涉及电池管理系统测试技术领域，特别指一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统及方法。

背景技术：

电池管理系统(bms)也叫电池保姆或者电池管家，用于智能化管理以及维护电池的各个单元，体现在对电池的状态进行实时监控和管理、防止电池在充电以及使用的过程中出现过充或者过放进而导致安全事故，并延长电池的使用寿命。

正是因为电池管理系统在新能源汽车中的重要性，需要保证电池管理系统能在新能源汽车上安全有效的运行，因此必须在新能源汽车开发和生产过程中对电池管理系统的功能和安全性能进行严格的测试，进而提升电池管理系统运行的可靠性和稳定性。

传统上，针对电池管理系统的测试，仅实现对电压采集、温度采集以及故障检测等电芯监控的基本功能进行测试，由于未对单体电池均衡以及电池荷电状态(soc)估算进行测试，已无法满足当下的测试需求。

经检索，申请日为2018.03.06，申请号为201810184528.7的中国发明专利公开了电池管理系统的性能测试方法及装置，该发明只能对电池管理系统的电压采集、温度采集以及故障检测等电芯监控的基本功能进行测试，而对新能源汽车更为重要的单体电池均衡和电池荷电状态估算功能无有效的测试方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统，实现模拟电池的实际使用状态，并对电池管理系统的单体电池均衡以及电池荷电状态估算进行测试。

本发明是这样实现技术问题之一的：一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统，包括一电脑、一交换机、一can总线转换器、一可编程数控电源、一电池组硬件模拟模块、一信号硬件模拟模块以及一电池管理系统；

所述电脑的一端与交换机连接，另一端与所述can总线转换器连接；所述电池管理系统的一端分别与电池组硬件模拟模块、信号硬件模拟模块以及可编程数控电源连接，另一端与所述can总线转换器连接；所述电池组硬件模拟模块、信号硬件模拟模块以及可编程数控电源均分别与交换机连接。

进一步地，所述电池组硬件模拟模块包括一电池组模拟控制器、一单体电池模拟器组、一多路电池温度模拟器、一电池组总电压模拟器以及一电池组总电流模拟器；

所述单体电池模拟器组、多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的一端均分别与电池组模拟控制器连接，另一端均分别与所述电池管理系统连接；所述电池组模拟控制器与交换机连接。

进一步地，所述单体电池模拟器组包括复数个相互串联的单体电池模拟器。

进一步地，所述信号硬件模拟模块包括一信号模拟控制器、一信号故障模拟器、一充电信号模拟器、一绝缘阻抗模拟器、一i/o信号检测器以及一i/o信号输出器；

所述信号故障模拟器、充电信号模拟器、绝缘阻抗模拟器、i/o信号检测器以及i/o信号输出器的一端均分别与信号模拟控制器连接，另一端均分别与所述电池管理系统连接；所述信号模拟控制器与交换机连接。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试方法，实现模拟电池的实际使用状态，并对电池管理系统的单体电池均衡以及电池荷电状态估算进行测试。

本发明是这样实现技术问题之二的：一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试方法，所述方法需使用上述的的测试系统，包括如下步骤：

步骤s1、通过电脑设置单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测的模拟参数，并利用交换机将所述模拟参数发送给电池组硬件模拟模块或者信号硬件模拟模块；

步骤s2、电池组硬件模拟模块或者信号硬件模拟模块依据接收的所述模拟参数向电池管理系统输出电池的模拟工况；

步骤s3、电池管理系统依据所述模拟工况启动单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测功能，电池管理系统将处理结果通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s4、电脑依据接收的所述处理结果以及模拟参数对电池管理系统的单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测功能进行测试。

进一步地，所述单体电池均衡测试包括如下步骤：

步骤s11、通过电脑设置单体电池模拟器组的电压参数、第一阈值以及标准电压，并利用交换机将所述电压参数发送给电池组模拟控制器；电脑将所述标准电压发送给电池管理系统；所述电压参数为电压值均不相同的各单体电池模拟器的电压；

步骤s12、电池组模拟控制器依据接收的所述电压参数分别设置各单体电池模拟器的电压，各单体电池模拟器分别向电池管理系统输出不同的电压值；

步骤s13、电池管理系统启动单体电池均衡功能，依据标准电压均衡各单体电池模拟器的输出电压，并将均衡前以及均衡后的各单体电池模拟器的输出电压通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s14、电脑依据均衡前的各单体电池模拟器的输出电压、均衡后的各单体电池模拟器的输出电压、电压参数、第一阈值以及标准电压对电池管理系统的单体电池均衡功能进行测试。

进一步地，所述步骤s14具体包括：

步骤s141、电脑比较均衡前的各单体电池模拟器的输出电压与电压参数，判断是否相等，若相等，说明电池管理系统能够正确读取各单体电池模拟器的输出电压，并进入步骤s142；若不相等，说明电池管理系统不能正确读取各单体电池模拟器的输出电压，并结束流程；

步骤s142、电脑判断均衡后的各单体电池模拟器的输出电压与标准电压差值的绝对值是否小于第一阈值，若小于，则输出电池管理系统的单体电池均衡功能正常，并结束流程；若不小于，则输出电池管理系统的单体电池均衡功能异常，并结束流程。

进一步地，所述电池荷电状态估算测试包括如下步骤：

步骤s21、通过电脑设置电池组硬件模拟模块的电池荷电状态参数、第二阈值，并利用交换机将所述电池荷电状态参数发送给电池组模拟控制器；所述电池荷电状态参数为设置电池电量为预定百分比的电压、电流以及温度参数；

步骤s22、电池组模拟控制器依据接收的所述电池荷电状态参数，分别设置多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的温度、电压以及电流，向电池管理系统输出对应的电池荷电状态；

步骤s23、电池管理系统启动电池荷电状态估算功能，对电池组硬件模拟模块输出的电池荷电状态进行估算生成估算数据，并将估算数据通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s24、电脑依据接收的所述估算数据以及电池荷电状态参数，判断电池管理系统的估算误差是否小于所述第二阈值，若小于，则输出电池管理系统的电池荷电状态估算功能正常，并结束流程；若不小于，则输出电池管理系统的电池荷电状态估算功能异常，并结束流程。

进一步地，所述电芯监测功能测试包括如下步骤：

步骤s31、通过电脑设置故障参数，并利用交换机将所述故障参数发送给电池组模拟控制器以及信号模拟控制器；所述故障参数至少包括电池温度故障参数、电池电压故障参数、电池电流故障参数、电池过压故障参数以及电池过流故障参数；

步骤s32、电池组模拟控制器依据接收的所述故障参数分别设置多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的温度、电压以及电流，并向电池管理系统输出；信号模拟控制器依据接收的所述故障参数分别设置信号故障模拟器、充电信号模拟器、绝缘阻抗模拟器、i/o信号检测器以及i/o信号输出器向电池管理系统输出对应的故障模拟信号；

步骤s33、电池管理系统启动电芯监测功能，依据接收的所述故障模拟信号以及电池组硬件模拟模块输出的温度、电压以及电流，进行电芯监测生成监测结果，并将所述监测结果通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s44、电脑依据接收的所述监测结果以及故障参数判断电池管理系统的电芯监测功能是否正常。

本发明的优点在于：

1、通过设置所述电池组硬件模拟模块对电池组的硬件进行模拟、设置所述信号硬件模拟模块对电池组的信号进行模拟，进而实现模拟电池的实际使用状态；通过设置所述电池组硬件模拟模块的各单体电池模拟器向电池管理系统输出不同电压，实现对电池管理系统的单体电池均衡进行测试；通过设置所述电池组硬件模拟模块向电池管理系统输出设定的电池荷电状态，实现对电池管理系统的电池荷电状态估算进行测试。

2、通过所述电脑设置电池组硬件模拟模块以及信号硬件模拟模块的参数，进而模拟电池的实际使用状态对电池管理系统进行测试，实现了全自动的批量和循环老化测试，相对于传统上手动逐个测试，极大的提升了测试效率。

3、通过所述电池组硬件模拟模块以及信号硬件模拟模块模拟电池的实际使用状态，相对于实际驾驶新能源汽车对电池管理系统进行测试，避免了人员和车辆产生事故，保证了测试的安全性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统的电路原理框图。

图2是本发明一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1至图2所示，本发明一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统的较佳实施例，包括一电脑、一交换机、一can总线转换器、一可编程数控电源、一电池组硬件模拟模块、一信号硬件模拟模块以及一电池管理系统；所述电脑用于运行测试软件、创建电池模型、设置电池参数；所述交换机用于提供lan通讯端口的扩展；所述can总线转换器用于将can总线信号转为usb信号；所述可编程数控电源用于给电池管理系统提供工作电源；所述电池组硬件模拟模块用于模拟电池组的硬件；所述信号硬件模拟模块用于模拟电池组的信号；所述电池管理系统为被测系统。

所述电脑的一端与交换机连接，另一端与所述can总线转换器连接；所述电池管理系统的一端分别与电池组硬件模拟模块、信号硬件模拟模块以及可编程数控电源连接，另一端与所述can总线转换器连接；所述电池组硬件模拟模块、信号硬件模拟模块以及可编程数控电源均分别与交换机连接。

所述电池组硬件模拟模块包括一电池组模拟控制器、一单体电池模拟器组、一多路电池温度模拟器、一电池组总电压模拟器以及一电池组总电流模拟器；所述电池组模拟控制器用于接收电脑下发的控制命令以及数据，并控制所述单体电池模拟器组、多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器输出对应的模拟信号；所述单体电池模拟器组用于输出复数个单体电池模拟器的电压、电流信号，并检测当前的电压和电流是否正常；所述多路电池温度模拟器用于模拟输出电池组的温度信号；所述电池组总电压模拟器用于模拟输出电池组的总电压信号；所述电池组总电流模拟器用于模拟输出电池组的总电流信号。

所述单体电池模拟器组、多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的一端均分别与电池组模拟控制器连接，另一端均分别与所述电池管理系统连接；所述电池组模拟控制器与交换机连接。

所述单体电池模拟器组包括复数个相互串联的单体电池模拟器。

所述信号硬件模拟模块包括一信号模拟控制器、一信号故障模拟器、一充电信号模拟器、一绝缘阻抗模拟器、一i/o信号检测器以及一i/o信号输出器；所述信号模拟控制器用于接收电脑下发的控制命令以及数据，并控制所述信号故障模拟器、充电信号模拟器、绝缘阻抗模拟器、i/o信号检测器以及i/o信号输出器输出对应的模拟信号，把各模拟器检测到的信号上传给电脑；所述信号故障模拟器用于根据测试过程的需要输出相应的故障信号；所述充电信号模拟器用于模拟各种充电桩的接入信号，并对电池管理系统在充电过程反馈的状态信号进行检测；所述绝缘阻抗模拟器用于模拟新能源汽车的电池组总压与车体之间的绝缘情况；所述i/o信号检测器用于在测试过程中检测电池管理系统输出的控制信号状态；所述i/o信号输出器用于在测试过程中模拟输出新能源汽车的其他控制器的输出信号。

所述信号故障模拟器、充电信号模拟器、绝缘阻抗模拟器、i/o信号检测器以及i/o信号输出器的一端均分别与信号模拟控制器连接，另一端均分别与所述电池管理系统连接；所述信号模拟控制器与交换机连接。

本发明一种新能源汽车电池管理系统硬件在环测试方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤s1、通过电脑设置单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测的模拟参数，并利用交换机将所述模拟参数发送给电池组硬件模拟模块或者信号硬件模拟模块；

步骤s2、电池组硬件模拟模块或者信号硬件模拟模块依据接收的所述模拟参数向电池管理系统输出电池的模拟工况；

步骤s3、电池管理系统依据所述模拟工况启动单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测功能，电池管理系统将处理结果通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s4、电脑依据接收的所述处理结果以及模拟参数对电池管理系统的单体电池均衡、电池荷电状态估算或者电芯监测功能进行测试。

所述单体电池均衡测试包括如下步骤：

步骤s11、通过电脑设置单体电池模拟器组的电压参数、第一阈值以及标准电压，并利用交换机将所述电压参数发送给电池组模拟控制器；电脑将所述标准电压发送给电池管理系统；所述电压参数为电压值均不相同的各单体电池模拟器的电压；

步骤s12、电池组模拟控制器依据接收的所述电压参数分别设置各单体电池模拟器的电压，各单体电池模拟器分别向电池管理系统输出不同的电压值；

步骤s13、电池管理系统启动单体电池均衡功能，依据标准电压均衡各单体电池模拟器的输出电压，并将均衡前以及均衡后的各单体电池模拟器的输出电压通过can总线转换器发送给电脑；例如标准电压为5v，而两个单体电池模拟器的输出电压分别为4v和6v，电池管理系统需要对6v的单体电池模拟器进行放电至5v，对4v的单体电池模拟器进行充电至5v；

步骤s14、电脑依据均衡前的各单体电池模拟器的输出电压、均衡后的各单体电池模拟器的输出电压、电压参数、第一阈值以及标准电压对电池管理系统的单体电池均衡功能进行测试。

所述步骤s14具体包括：

步骤s141、电脑比较均衡前的各单体电池模拟器的输出电压与电压参数，判断是否相等，若相等，说明电池管理系统能够正确读取各单体电池模拟器的输出电压，并进入步骤s142；若不相等，说明电池管理系统不能正确读取各单体电池模拟器的输出电压，并结束流程；

步骤s142、电脑判断均衡后的各单体电池模拟器的输出电压与标准电压差值的绝对值是否小于第一阈值，若小于，则输出电池管理系统的单体电池均衡功能正常，并结束流程；若不小于，则输出电池管理系统的单体电池均衡功能异常，并结束流程。

所述电池荷电状态估算测试包括如下步骤：

步骤s21、通过电脑设置电池组硬件模拟模块的电池荷电状态参数、第二阈值，并利用交换机将所述电池荷电状态参数发送给电池组模拟控制器；所述电池荷电状态参数为设置电池电量为预定百分比的电压、电流以及温度参数；电池荷电状态估算即估算电池的电量在特定的百分比下还能使用多久，而特定的电量百分比需要通过电压、电流以及温度参数进行模拟得出；

步骤s22、电池组模拟控制器依据接收的所述电池荷电状态参数，分别设置多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的温度、电压以及电流，向电池管理系统输出对应的电池荷电状态；

步骤s23、电池管理系统启动电池荷电状态估算功能，对电池组硬件模拟模块输出的电池荷电状态进行估算生成估算数据，并将估算数据通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s24、电脑依据接收的所述估算数据以及电池荷电状态参数，判断电池管理系统的估算误差是否小于所述第二阈值，若小于，则输出电池管理系统的电池荷电状态估算功能正常，并结束流程；若不小于，则输出电池管理系统的电池荷电状态估算功能异常，并结束流程。

所述电芯监测功能测试包括如下步骤：

步骤s31、通过电脑设置故障参数，并利用交换机将所述故障参数发送给电池组模拟控制器以及信号模拟控制器；所述故障参数至少包括电池温度故障参数、电池电压故障参数、电池电流故障参数、电池过压故障参数以及电池过流故障参数；

步骤s32、电池组模拟控制器依据接收的所述故障参数分别设置多路电池温度模拟器、电池组总电压模拟器以及电池组总电流模拟器的温度、电压以及电流，并向电池管理系统输出；信号模拟控制器依据接收的所述故障参数分别设置信号故障模拟器、充电信号模拟器、绝缘阻抗模拟器、i/o信号检测器以及i/o信号输出器向电池管理系统输出对应的故障模拟信号；

步骤s33、电池管理系统启动电芯监测功能，依据接收的所述故障模拟信号以及电池组硬件模拟模块输出的温度、电压以及电流，进行电芯监测生成监测结果，并将所述监测结果通过can总线转换器发送给电脑；

步骤s44、电脑依据接收的所述监测结果以及故障参数判断电池管理系统的电芯监测功能是否正常。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过设置所述电池组硬件模拟模块对电池组的硬件进行模拟、设置所述信号硬件模拟模块对电池组的信号进行模拟，进而实现模拟电池的实际使用状态；通过设置所述电池组硬件模拟模块的各单体电池模拟器向电池管理系统输出不同电压，实现对电池管理系统的单体电池均衡进行测试；通过设置所述电池组硬件模拟模块向电池管理系统输出设定的电池荷电状态，实现对电池管理系统的电池荷电状态估算进行测试。

2、通过所述电脑设置电池组硬件模拟模块以及信号硬件模拟模块的参数，进而模拟电池的实际使用状态对电池管理系统进行测试，实现了全自动的批量和循环老化测试，相对于传统上手动逐个测试，极大的提升了测试效率。

3、通过所述电池组硬件模拟模块以及信号硬件模拟模块模拟电池的实际使用状态，相对于实际驾驶新能源汽车对电池管理系统进行测试，避免了人员和车辆产生事故，保证了测试的安全性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。