本實(shí)用新型涉及電池管理系統(tǒng)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電池包高壓模擬測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染的不斷加劇，新能源汽車日益得到各國的重視，動(dòng)力電池作為其動(dòng)力源之一，其管理系統(tǒng)到了快速發(fā)展，這對BMS(電池管理系統(tǒng))測試技術(shù)提出了更高的要求。

電池管理系統(tǒng)可用于電動(dòng)汽車，水下機(jī)器人等。一般而言電池管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：

(1)準(zhǔn)確估測SOC：

準(zhǔn)確估測動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)(State of Charge，即SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池造成損傷，并隨時(shí)顯示混合動(dòng)力汽車儲(chǔ)能電池的剩余能量，即儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)。

(2)動(dòng)態(tài)監(jiān)測：

在電池充放電過程中，實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時(shí)能夠及時(shí)給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性，使剩余電量估計(jì)模型的實(shí)現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進(jìn)一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器、電動(dòng)機(jī)等提供資料，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。電池充放電的過程通常會(huì)采用精度更高、穩(wěn)定性更好的電流傳感器來進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，一般電流根據(jù)BMS的前端電流大小不同，來選擇相應(yīng)的傳感器量程進(jìn)行接近，以400A為例，通常采用開環(huán)原理，國內(nèi)外的廠家均采用可以耐低溫、高溫、強(qiáng)震的JCE400-ASS電流傳感器，選擇傳感器時(shí)需要滿足精度高，響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)。

(3)電池間的均衡：

即為單體電池均衡充電，使電池組中各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開發(fā)的一項(xiàng)電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

在BMS的功能測試過程中，高壓上下電策略，高壓采樣，高壓回路故障檢測等功能的測試需要高壓電壓源的輸入，在以往測試中，高壓上下電策略，高壓采樣直接采用電池包作為載體測試，不僅效率低而且存在高壓安全問題，而高壓回路故障檢測在電池包上無法進(jìn)行測試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對上述問題提供一種脫離真實(shí)電池包和負(fù)載、安全性高、便于控制電壓等級(jí)以及自動(dòng)化程度高的電池包高壓模擬測試系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種電池包高壓模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括高壓模擬箱、負(fù)載模擬箱、上位機(jī)控制模塊、低壓電源和被測對象，所述上位機(jī)控制模塊分別與高壓模擬箱、負(fù)載模擬箱、被測對象和低壓電源連接，所述被測對象分別與負(fù)載模擬箱和高壓模擬箱連接，所述低壓電源分別與高壓模擬箱、負(fù)載模擬箱和被測對象連接。

所述高壓模擬箱包括高壓電源組件和開關(guān)組件，所述高壓電源組件通過開關(guān)組件與被測對象連接。

所述高壓電源組件包括第一高壓電源、第二高壓電源和第三高壓電源，所述第一高壓電源的負(fù)極通過開關(guān)組件和第二高壓電源的正極連接，所述第一高壓電源的正極通過開關(guān)組件和被測對象連接，所述第二高壓電源的負(fù)極通過開關(guān)組件和被測對象連接，所述第三高壓電源的正極和負(fù)極均通過開關(guān)組件和負(fù)載模擬箱連接。

所述負(fù)載模擬箱包括繼電器組件和電阻，所述繼電器組件包括第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四繼電器和第五繼電器，所述第三繼電器與電阻串聯(lián)后分別與第二繼電器、第四繼電器和第五繼電器并聯(lián)形成并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路的一端與被測對象連接，所述并聯(lián)電路的另一端與第一繼電器連接，所述第一繼電器與被測對象連接。

所述上位機(jī)控制模塊包括上位機(jī)、CAN板卡、以太網(wǎng)板卡和模擬量采樣板卡，所述上位機(jī)分別與CAN板卡、以太網(wǎng)板卡和模擬量采樣板卡連接，所述CAN板卡與被測對象連接，所述以太網(wǎng)板卡分別與高壓模擬箱和低壓電源連接，所述模擬量采樣板卡與負(fù)載模擬箱連接。

所述被測對象包括BMS。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

(1)本實(shí)用新型提出的電池包高壓模擬測試系統(tǒng)不需要電池包作為載體來進(jìn)行測試，安全性能高。

(2)可以完成一整套的高壓上下電策略、高壓采樣、高壓回路故障檢測等功能的測試，避免了傳統(tǒng)BMS功能測試中無法采用電池包作為載體測試的情況。

(3)通過上位機(jī)控制模塊進(jìn)行控制，方便控制電壓的等級(jí)，提升了測試性能。

(4)上位機(jī)控制模塊可以通過發(fā)出指令控制高壓模擬箱、負(fù)載模擬箱和被測對象來模擬各種情況，無需人工監(jiān)測，自動(dòng)化程度高。

(5)由于電池包高壓模擬測試系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高，決定了該電池包高壓模擬測試系統(tǒng)的工作效率高，節(jié)省時(shí)間和成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的模塊示意圖；

圖2為高壓模擬箱及負(fù)載模擬箱的實(shí)現(xiàn)示意圖；

圖3為典型實(shí)施方式下的測試流程示意圖；

其中，1為高壓模擬箱，2為負(fù)載模擬箱，3為上位機(jī)控制模塊，4為低壓電源，5為被測對象，6為CAN板卡，7為以太網(wǎng)板卡，8為模擬量采樣板卡，9為第一高壓電源，10為第二高壓電源，11為第三高壓電源，12為第一繼電器，13為第二繼電器，14為第三繼電器，15為第四繼電器，16為第五繼電器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)用新型的電池包高壓模擬測試系統(tǒng)，包括高壓模擬箱1、負(fù)載模擬箱2、上位機(jī)控制模塊3、低壓電源4和被測對象5。上位機(jī)控制模塊3分別與高壓模擬箱1、負(fù)載模擬箱2、被測對象5和低壓電源4連接，被測對象5分別與負(fù)載模擬箱2和高壓模擬箱1連接，低壓電源4分別與高壓模擬箱1、負(fù)載模擬箱2和被測對象5連接。其中被測對象5包括BMS。

高壓模擬箱1通過高壓采樣線與BMS直接相連，BMS通過采樣線采集高壓模擬箱1中電壓。負(fù)載模擬箱2通過驅(qū)動(dòng)線與BMS相連，通過驅(qū)動(dòng)線執(zhí)行BMS發(fā)出的控制繼電器閉合指令。上位機(jī)控制模塊3通過CAN總線與BMS相連進(jìn)行通訊，通過以太網(wǎng)與高壓模擬箱1通訊，通過低壓采樣線與負(fù)載模擬箱2相連。上位機(jī)控制模塊3通過CAN通訊和低壓采樣線獲得BMS的命令，進(jìn)行判斷后，將電壓輸出和閉合通道開關(guān)的命令通過以太網(wǎng)傳遞給高壓模擬箱1，并監(jiān)測高壓模擬箱1是否正確執(zhí)行了動(dòng)作。低壓電源4給高壓模擬箱1、負(fù)載模擬箱2及BMS供電。

如圖2所示，所述的高壓模擬箱1由高壓電源組件、開關(guān)組件、繼電器和電阻組成，其中高壓電源組件包括第一高壓電源9、第二高壓電源10和第三高壓電源11，開關(guān)組件包括開關(guān)S1～S9。其連接方式為：第一高壓電源9負(fù)極和第二高壓電源10正極通過開關(guān)S3串聯(lián)；第一高壓電源9正極通過開關(guān)S1與高壓輸出A’點(diǎn)相連；第一高壓電源9負(fù)極通過開關(guān)S2與高壓輸出G’點(diǎn)相連；第二高壓電源10正極通過開關(guān)S4與高壓輸出H’點(diǎn)相連；第二高壓電源10負(fù)極通過開關(guān)S5與高壓輸出B’點(diǎn)相連；第三高壓電源11正極通過開關(guān)S6與高壓輸出F’點(diǎn)相連；第三高壓電源11正極通過開關(guān)S7與高壓輸出E’點(diǎn)相連；第三高壓電源11正極通過開關(guān)S8與高壓輸出C’點(diǎn)相連；第三高壓電源11負(fù)極通過開關(guān)S9與高壓輸出D’點(diǎn)相連。

如圖2所示，所述的負(fù)載模擬箱由繼電器組件和電阻組成，其中繼電器組件包括第一繼電器12、第二繼電器13、第三繼電器14、第四繼電器15和第五繼電器16。其連接方式為：第三繼電器14與電阻串聯(lián)后與第二繼電器13并聯(lián)和第一繼電器12形成一個(gè)開路電路1；第四繼電器15與第二繼電器13并聯(lián)和第一繼電器12形成一個(gè)開路電路2；第五繼電器16與第二繼電器13并聯(lián)和第一繼電器12形成一個(gè)開路電路3。

如圖3所示，本實(shí)例中，系統(tǒng)的完整流程是：所述高壓模擬箱1中電壓輸出點(diǎn)A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’分別模擬負(fù)載模擬箱2中高壓需求點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H的電壓。

Step1：上位機(jī)控制模塊3發(fā)出測試指令；

Step2：BMS開始進(jìn)行上電；

Step3：BMS控制負(fù)載模擬箱2閉合繼電器組件；

Step4：上位機(jī)控制模塊3判斷繼電器組件是否已經(jīng)閉合，若否則上位機(jī)控制模塊3對電池包高壓模擬測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測，若是則進(jìn)入Step5；

Step5：通過上位機(jī)控制模塊3控制高壓模擬箱1輸出高壓；

Step6：高壓模擬箱1輸出高壓后，上位機(jī)控制模塊3判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，若是則進(jìn)入Step7，若否則再次發(fā)出測試指令，重復(fù)上述步驟；

Step7：記錄發(fā)生的故障。

上述步驟為完整的測試流程，本實(shí)用新型涉及的電池包高壓模擬測試系統(tǒng)，也可以通過上位機(jī)控制模塊將完整的測試流程進(jìn)行拆分，進(jìn)行分塊模擬，具體可分為上電過程模擬、高壓模擬、保險(xiǎn)絲故障模擬、斷路模擬和粘連模擬，如圖1～3所示：

以圖2中的電路1說明上電過程模擬：上位機(jī)控制模塊3發(fā)出上電指令，BMS控制負(fù)載模擬箱2閉合第一繼電器12，上位機(jī)控制模塊3檢測到BMS控制信號(hào)后控制高壓模擬箱1閉合開關(guān)S9，D’點(diǎn)輸出零電壓模擬總線端負(fù)極電壓；BMS檢測到D’點(diǎn)零電壓后控制負(fù)載模擬箱2閉合第三繼電器14，上位機(jī)控制模塊3控制高壓模擬箱1閉合開關(guān)S8，C’點(diǎn)輸出高壓模擬預(yù)充電過程；BMS檢測到C’點(diǎn)高電壓后控制負(fù)載模擬箱2閉合第二繼電器13，斷開第三繼電器14，上位機(jī)控制模塊3控制高壓模擬箱1保持開關(guān)S8閉合，C’點(diǎn)保持輸出高壓。

以端電壓說明高壓模擬，上位機(jī)控制模塊3控制低壓電源4給BMS供電時(shí)，上位機(jī)控制模塊3控制高壓模擬箱1中第一高壓電源9和第二高壓電源10輸出電壓，控制閉合開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5，高壓模擬箱1A’、B’、G’、H’點(diǎn)分別輸出電壓，BMS檢測A’點(diǎn)電壓模擬電池包正極電壓，檢測B’點(diǎn)電壓模擬電池包負(fù)極電壓，檢測G’點(diǎn)電壓模擬保險(xiǎn)絲上端電壓，檢測H’點(diǎn)電壓模擬保險(xiǎn)絲下端電壓。

說明保險(xiǎn)絲故障模擬，上位機(jī)控制模塊3發(fā)出保險(xiǎn)絲故障模擬指令，上位機(jī)控制模塊3控制高壓模擬箱1斷開開關(guān)S3，閉合開關(guān)S2和S4，G’點(diǎn)輸出零電壓，H’點(diǎn)輸出第二高壓電源10的電壓，BMS檢測到G’、H’電壓不相等時(shí)，記錄保險(xiǎn)絲故障。

以第一繼電器12說明斷路模擬，上位機(jī)控制模塊3發(fā)出繼電器斷路模擬指令，BMS上電控制負(fù)載模擬箱2閉合第一繼電器12，上位機(jī)控制模塊3檢測到BMS控制信號(hào)后控制高壓模擬箱1不閉合開關(guān)S9，D’點(diǎn)無電壓輸出，BMS檢測到D’點(diǎn)電壓不為零時(shí)，記錄第一繼電器12斷開故障。

以第二繼電器13說明粘連模擬，上位機(jī)控制模塊3發(fā)出繼電器粘連模擬指令，BMS控制負(fù)載模擬箱2斷開第二繼電器13斷開時(shí)，上位機(jī)控制模塊3檢測到BMS控制信號(hào)后控制高壓模擬箱1不斷開開關(guān)S8，C’點(diǎn)有電壓輸出，BMS檢測到C’點(diǎn)電壓為高時(shí)，記錄第二繼電器13粘連故障。