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BMS电池管理系统检测平台

一、检测平台描述
  1. 系统的组成:
包括3个12通道高精度电压模拟模块、高精度恒流源、高精度高压恒压源、高精度温度采集模块、高精度高低温箱、控制电脑、CAN总线分析仪、开关量参数模拟模块、绝缘电阻精度测试模块、BMS供电电源、绝缘电阻测试仪、绝缘耐压测试仪、操作台、通讯模块等组成
  1. 单体电压模拟功能,可以模拟60节电池串联的电池组电压,每节电池的电压可以在0-5V 内调整,电压的分辨率为0.1MV  可以用于测试BMS电池管理系统电压检测精度和对于电池电压高和低的反应,电源的每个通道可以吸收和提供0-5A 的电流,可以用于检测BMS的电池均衡功能。模拟模块可以显示每个通道的电压和电流,可以和被测BMS的测试数据进行比较,得出BMS电压检测精度、电压异常反应、均衡功能。
  2. 高精度恒流源,可以模拟0-500A 的电流,分辨率为0.01A ,可以用于检测BMS电流检测的精度,也可以模拟电池组的充放电曲线,和系统配套实现对BMS的SOC估算功能的验证。
  3. 高精度高压恒压源,可以模拟0-1000V 电池组的电压,可以用于检测BMS总电压检测功能。
  4. 高精度高低温环境实验模拟箱和高精度温度采集模块配合,实现对BMS 温度检测精度的检测和BMS对温度过高和过低的反应。
  5. 开关量参数模拟模块,由继电器控制板、电源、控制接触器和继电器组成,实时检测BMS对于各种工作状态的报警控制情况,检测BMS开关控制能力和负荷能力。
  6. CAN总线分析仪,通过该接口和BMS对接,通过软件模拟充电机和车辆管理器和BMS进行通讯,测试BMS 的通讯能力,以及和充电机握手、充电参数配置、充电过程控制的性能,以及和车辆控制器信息通讯控制的能力。同时记录通讯过程,测试BMS 的通讯误码率.
  7. 绝缘电阻精度模块 和电池组总电压模拟电源配套,模拟真实电池组正负极对机壳绝缘电阻值,通过改变电阻值,测试BMS绝缘电阻的测试精度和系统绝缘改变时BMS 的相应。
  8. BMS供电电源,针对不同的供电电压,测试BMS对供电过欠压和掉地供电情况的响应,测试BMS对电源的适应性能。
  9. 绝缘电阻测试仪用于测试BMS的绝缘电阻、绝缘耐压测试仪用于测试BMS的绝缘耐压的情况。
  10. SOC精度估算的验证,通过电流源模拟电池组的充放电曲线数据,测试BMS 的SOC 估算能力,还可以通过软件仿真来检测BMS SOC算法的可靠性,通过软件导入充放电历史数据,改变BMS数据的内容,查看SOC值的估算,验证BMS 的SOC估算性能。
  11. 应用于:BMS的数据校准、性能检测、BMS管理系统的研发等领域。
二、系统工作示意图:

系统软件的组成:

1、平台配置上位机控制软件和数据采集分析软件,控制软件完成各模块参数数设置并存储,数据采集分析软件可完成测试数据的采集、记录、分析及自动生成测试报告。在测试设备选型的时候选择能与上位机软件接口和数据交换的设备,并开发上位机实现数据交换和监控,完成相应功能测试、精度校验、数据存储和本地访问。BMS与PC机之间的通讯采用指定的标准协议进行测试,配合功能测试软件,可实现BMS与PC机之间的自动化测试。
2、状态监测精度测试
利用PC机界面调整温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻,将标准值与电池管理系统测量得到的参数值(电池管理系统的通过RS232或者CAN总线按照提供的标准协议发送)进行对比,计算电池管理系统的温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻测量误差以及误差的最大值、最小值和平均值。并记录测试结果,输出测试报告。测试报告示例如下:

3、环境适应性测试
利用PC机界面设置各环境设备测试参数,并能记录测试数据。
4、绝缘电阻测试
利用PC机界面设置测试电压值,启动测试按钮,测试管理系统绝缘电阻测试,并记录结果,输出报告。
  1. 绝缘耐压测试
利用PC机界面设置测试电压值,启动测试按钮,远程控制实现测试管理系统绝缘耐压性能,并记录结果,输出报告。
6、通讯功能测试
电池管理系统按照指定的电池管理系统与整车控制器之间的CAN总线协议以及电池管理系统和充电机之间的CAN通讯协议进行软件编程。PC机侧配置上位机测试软件用于模拟整车控制器或者充电机的虚拟终端。测试过程中,将PC机经CAN卡与电池管理系统相连,虚拟终端按照约定的协议发出相应的报文,并接收电池管理系统反馈的报文,通过与指定的CAN协议进行比较,验证电池管理系统发送报文的有效性和正确性。
7、SOC估算精度测试
PC机与程控电流源连接,电池管理系统电流检测传感器与程控电流源输出连接。将电流测试工况曲线(可参考电池管理系统技术要求SOC估算部分的电流曲线进行测试)嵌入PC机模拟软件,实时控制恒流源的输出,电池管理系统依据检测到的恒流源的数据,进行电池的容量估算,并通过CAN总线将容量数据发送至PC机。将电池管理系统估算的容量与按照工况实际计算的电池容量进行比较,判断电池管理系统估算的误差。
 
8、BMS管理系统安全保护功能测试,目的是校验BMS保护动作的可靠性和灵敏度。具体项目如下图:

四、产品的技术规范

12通道高精度恒压源

  • 由12个 0.5-5V 可调恒压源串联组成,可以模拟0-12节电池的串联情况。
  • 可以由多个恒压源,串联组成多节电池串联的情况。如60节,可以由5个 恒压源串联组成。
  • 每个通道能吸收和放出0-4A的电流,并能显示电流,分辨率0.001A
  • 电压源的电压显示分辨率:0.0001V
  • 精度:0.1%FD+0.1%RD
  • 电压调整范围:0.0000V-5.0000V
  • 当恒压源测试到有电流输出或输入时候,能给出相应的提示。
  • 设备带有液晶显示,和操作键盘,可以在仪表上实现操作。
  • 设备带有CAN通讯端口和RS-232通讯端口,可以和系统进行通讯。

 高精度恒流源

  • 电流范围:-500A~500A (分辨率10MA)。
  • 输出精度:0.1%FD+0.1%RD  
  • 电流稳定度:0.1%
  • 外部电流传感器接线方式:分流器或电流传感器
  • 输出方式:电流
  • 输出的电压小于5V
  • 设备带有液晶显示,和操作键盘,可以在仪表上实现操作。
  • 设备带有CAN通讯端口和RS-232通讯端口,可以和系统进行通讯。

高精度高压恒压源

  • 输出电压范围:0-1000V
  •  电压显示分辨率:0.01V 
  • 精度:0.1%FD+0.1%RD
  • 输出电流范围:0-100 mV
  • 纹波和噪声:峰峰值300mV;
  • 负载瞬时恢复时间:2ms;
  • 设备带有液晶显示,和操作键盘,可以在仪表上实现操作。
  • 设备带有CAN通讯端口和RS-232通讯端口,可以和系统进行通讯。
  • 纹波和噪声:峰峰值300mV;
  • 负载瞬时恢复时间:2ms;

高精度恒温箱

  • 温度范围:-60℃-150℃
  • 工作室尺寸(CM)宽*深*高(约) 40×40×50
  • 外型尺寸(CM)长*宽*高(约)60×115×150
  • 标称容积(L):80L
  • 升温速率:≥3.0℃/min(非线性)降温速率:≥1.0℃/min(非线性)
  • 温度波动精度:≤±0.5℃
高精度温度采集
  • 带有内置GPIB和RS232接口的3插槽主机
  • 6 1/2位(22-bit)内置数字万用表,每秒扫描多达250个通道
  • 8种开关和控制插入模块可供选择
  • 内置信号调整测量热电偶、RTD和电敏电阻、直流/交流电压和电流;电阻;频率和周期
  • 非易失存储器存储50k读数,可在断电时保持数据
  • 每个通道的Hi/LO报警极限,再加上4个TTL报警输出
  • 配备热敏电阻2.2 k, 5 k, 10 k
  • 温度测量范围:-80 °C to 150 °C
  • 精度 0.08 °C
CAN通讯模块
PCAN-USB Hub 多接口转换器,从一个 USB 可以连接多个硬件接口。它提供给用户的接口包括一个CAN、两个 RS-232 和两个扩展 USB 接口。PCAN-USB Hub 多接口转换器采用坚固的铝制外壳,适用于移动性测量场合。
产品包括 CAN 总线监视器 PCAN-View(用于 Windows)和编程接口PCAN-Basico。
  • USB 转 CAN 接口转换器,采用9个引脚的D-Sub 接头(符合CiA 102)
  • 两个USB - RS-232 接口转换器,采用两个D-sub接头 (9-pin)
  • 两个高速USB 2.0 分流接口
  • (总线上电的)无源集线器通过PC上的USB接口可以提供给每个USB通道100MA电流。
  • (自动上电的)有源集线器通过可选的外部集线器电源电压(9-36V)可以给每个USB通道提供500MA电流
  • 由于采用带4个转发器的集线器控制器,如果一个全速的设备连接上时仍然可以保证所有通道上的高比特率。
  • 比特率达 1 Mbit/s
  • 时间戳分辨率大约42 µs
  • 符合CAN 接口2.0A 和2.0B
  • CAN接头处有一个焊桥可以连接5伏特和外部的电源,比如,外部的总线转换器。
7、开关量参数模块
  • BMS测试平台配有接触器和继电器组(多于10路),用于模拟车载继电器,测试BMS开关量输出负荷能力。
  • 带有一个接触器信号状态采集板,采集接触器的信号。
8、绝缘电阻精度测试模块
  • 输入电压等级:100-600V;
  • 可模拟正负端对地电阻;
  • 电阻值从5KΩ、10KΩ、20KΩ、40KΩ、80KΩ、160KΩ可调
  • 设备可以远程电脑控制和本地开关控制。
  • 设备可以显示加载的电阻值。
9、BMS供电电源
  • 为管理系统提供电源;
  • 电压在0-50V可调;
  • 并可完成过压、欠压试验;
  • 具备可控掉地功能。
10、绝缘电阻测试仪
  • TOS7200是可在从各类电气、电子部件到电气、电子设备的不同范围内使用的绝缘电阻测试仪。输出电压可以在1V分辨率下任意设定-25V〜-1000Vdc(输出特性符合JIS C 1302-1994)。此外,还具有窗口比较器计时器功能,可有效进行基于各类安全标准的绝缘电阻试验。除此之外,其上还标准安装有可从外部调用的面板存储器、SIGNAL I/O连接器和RS-232C接口。
  • 输出电压设定范围:-25V〜-1000Vdc(符合JIS C 1302-1994的输出特性)
  • 电阻测量范围:0.01MΩ〜5000MΩ
  • 搭载放电功能
  • 搭载有窗口比较器
  • 保持功能(在PASS期间保持试验结束时的测量电阻值)
  • 搭载有计时器功能
  • 后部输出端子
  • 测量值监控端子
  • 面板搭载有存储器(10种)
  • 搭载有SIGNAL I/O、遥控器端子
  • 标准安装有RS-232C接口
11、绝缘耐压测试仪
TOS5000系列是在各类安全标准下进行耐压试验的专用测试仪。其中,TOS5101是AC和DC都是10kV输出电压的型号。
特长
  • 搭载有数字电压计和电流计
  • 便于判断运行状态的大显示屏
  • 用来设定准确试验时间的数字计时器
  • 采用检测断线的窗口比较器方式的判标准
  • DC耐压试验后的自动放电功能
  • 各类远程控制功能和各类信号输出功能
型 号 TOS-5101耐压测试仪
电压范围 AC:0-5/0-10kV    DC:0-5/0-10kV
漏电流范围 AC:0.1mA to 55mA DC:0.1mA to 5.5mA
容量 500VA
时间控制 0.5s to 999s
显示方式 真空荧光光管显示
功能 良品不良品,报警
电源 100/230/240V 50/60Hz
体积mm 430W ? 177(195)H ? 370(450)Dmm
重量 24Kg
12、工控机
CPU为ATOM 1.66G   内存大于2G   硬盘250G  6个串口(COM1~COM4通过DB44接口实现,COM5~COM6通过DB9接口实现);其中COM1、COM2为RS-232/RS-422/RS-485(支持自动流向),COM3~COM6为RS-232
13、显示器:23英寸 WLED 全屏高清(1920 x 1080)液晶屏 
14、控制台

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