本發(fā)明涉及一種測試系統(tǒng)，具體涉及一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測試中心系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)和環(huán)境污染的加劇，具有節(jié)能與環(huán)保雙重優(yōu)勢的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)受到了國家和企業(yè)的高度重視。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)核心部件之一，對電動(dòng)汽車整體性能有著直接的影響。目前，關(guān)于鋰離子電池電極材料改性和新材料體系探索等關(guān)鍵技術(shù)的研究已取得了顯著成就，電池比能量及比功率均有一定提升，循環(huán)壽命高達(dá)上千次，同時(shí)，更新一代的富鋰、鋰硫、鋰空氣等電池體系也受到了國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。電池生產(chǎn)主要廠家有日本三洋電機(jī)株式會(huì)社、日本索尼公司、日本電氣株式會(huì)社、韓國三星sdi公司、韓國lg公司、比亞迪股份有限公司、天津力神電池股份有限公司、atl香港新能源科技有限公司、bak深圳市比克電池有限公司、臺灣能元科技股份有限公司、美國a123公司等。

實(shí)際應(yīng)用中，動(dòng)力電池一般都配備有電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)通過對電池電壓、電流及溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測來估算其內(nèi)部狀態(tài)，以進(jìn)行電池能量管理、均衡管理、熱管理等降低電池差異，提高電池組使用性能，延長電池組循環(huán)壽命。國外對電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究起步較早，如今已經(jīng)形成了較為完善的技術(shù)體系。美國通用汽車公司設(shè)計(jì)了智能電池管理模塊系統(tǒng)，該智能系統(tǒng)采用分布式方式采集電池狀態(tài)參數(shù)，具有自動(dòng)過充電監(jiān)控等功能。德國西門子公司開發(fā)的電池管理系統(tǒng)把電池組的充電管理作為系統(tǒng)的研究核心；日本本田公司開發(fā)的電池管理系統(tǒng)主要以使用安全作為研究重點(diǎn)，設(shè)計(jì)了慣性控制開關(guān)和高壓電系統(tǒng)安全監(jiān)測系統(tǒng)。國內(nèi)電池管理系統(tǒng)生產(chǎn)廠家主要有億能、力高、冠拓及墨工等公司，這些產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)了電池組狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測、充放電管理、soc/soh估算及與外部通訊等功能。

縱觀目前有關(guān)電池及管理系統(tǒng)的研究工作，電池及其管理系統(tǒng)的生產(chǎn)及研發(fā)廠家不同，國內(nèi)電動(dòng)汽車企業(yè)或電池企業(yè)重點(diǎn)在于通過外購及改進(jìn)等完成電池包的設(shè)計(jì)及與電池管理系統(tǒng)的集成，并未深入開展電池與電池管理系統(tǒng)特性研究，同時(shí)也未針對不同電池組結(jié)構(gòu)展開電池管理系統(tǒng)的匹配研究，這也是隨著電動(dòng)汽車的廣泛使用，各種故障和事故卻為其推廣蒙上陰影的原因之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測試中心系統(tǒng)，該中心系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組及電池管理系統(tǒng)的特性測試，為電池組及電池管理系統(tǒng)匹配提供指導(dǎo)。采用如下技術(shù)方案：

一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測試中心系統(tǒng)，包括：

電池性能測試模塊：參考國標(biāo)制定電池恒流/脈沖/hppc測試方案，中心系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信將測試方案中電流數(shù)據(jù)傳輸給電池性能測試臺，電池性能測試臺依據(jù)接受的電流數(shù)據(jù)完成相關(guān)測試，并采集不同工況下的電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)，基于采集的相關(guān)數(shù)據(jù)建立模型參數(shù)容量、內(nèi)阻、電容、開路電壓等與溫度、荷電狀態(tài)及循環(huán)系數(shù)間曲面函數(shù)。

電壓、電流及溫度精度測試模塊：硬件在環(huán)測試平臺及電池管理系統(tǒng)主控板接受中心系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)碾姵毓芾硐到y(tǒng)測量參數(shù)電壓、電流及溫度的設(shè)定量，硬件在環(huán)測試平臺中的可程式電源和模擬輸出板卡參考設(shè)定量分別輸出電池電壓、電流及溫度；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集電壓、溫度及電流等模擬輸出量，并通過can通信將采樣值傳輸給主控板以分析采集量與設(shè)定量間差異。

荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測試模塊：基于電池性能測試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型，依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型；以恒流及脈沖測試方案中電流數(shù)據(jù)作為模型輸入?yún)?shù)，仿真得到不同工況下電池電壓及溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到相應(yīng)的荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài)，并將其通過網(wǎng)絡(luò)通信傳輸給電池管理系統(tǒng)主控板；硬件在環(huán)測試平臺接受網(wǎng)絡(luò)通信上傳輸仿真得到的電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)，可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出電壓、電流及溫度；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬輸出量以估算電池荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài)，并通過can通信將估算量傳輸給主控板以對比分析估算量與仿真值間差異。

故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間測試模塊：基于電池性能測試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型，依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型；設(shè)定仿真電池組模型中單體電池短路、斷路等故障信號狀態(tài)，得到不同故障狀態(tài)下的電壓及電流數(shù)據(jù)；硬件在環(huán)測試平臺接受網(wǎng)絡(luò)通信上傳輸?shù)姆抡骐妷杭半娏鲾?shù)據(jù)，可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出不同故障狀態(tài)下的電壓及電流；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬量，通過仿真數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的對比得到故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出了一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測試中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對電池管理系統(tǒng)中電池電壓、電流及溫度采集精度進(jìn)行分析、可完成電池荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)估算精度的分析、也可實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)中故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間的判定；另外，該系統(tǒng)還可對不同構(gòu)型電池組性能進(jìn)行測試分析，以完成動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)的匹配研究，延長電池組使用壽命，為提高電動(dòng)汽車安全性及可靠性提供可能性。

附圖說明

圖1為中心系統(tǒng)示意圖。

圖2為系統(tǒng)通信邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1所示，中心系統(tǒng)包括四大模塊，分別為電池性能測試模塊，電壓、電流及溫度精度測試模塊，荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測試模塊與故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間測試模塊。

處于電池性能測試狀態(tài)時(shí)，中心系統(tǒng)通過tcp/ip通信，如圖2所示，將制定的電池恒流/脈沖/hppc測試方案電流數(shù)據(jù)傳輸給電池性能測試臺，電池性能測試臺依據(jù)接受的電流數(shù)據(jù)對電池進(jìn)行相關(guān)測試，并同步采集電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)；參考一階rc等效電路模型對不同工況下的模型參數(shù)進(jìn)行辨識，建立模型參數(shù)容量、內(nèi)阻、電容、開路電壓等與溫度、荷電狀態(tài)及循環(huán)系數(shù)間曲面函數(shù)，曲面函數(shù)擬合基于最小二乘曲面函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

處于對電壓、電流及溫度精度進(jìn)行分析時(shí)，中心系統(tǒng)通過tcp/ip通信，如圖2所示，將測量參數(shù)電壓、電流及溫度的設(shè)定量傳輸給硬件在環(huán)測試平臺ni實(shí)時(shí)仿真機(jī)及電池管理系統(tǒng)主控板，ni實(shí)時(shí)仿真機(jī)參考設(shè)定值控制可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出相應(yīng)電池電壓、電流及溫度模擬量；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集電壓、溫度及電流等模擬輸出量，并通過can通信將采樣值傳輸給主控板，主控板對設(shè)定量及采樣值的對比分析得到電池管理系統(tǒng)電壓、電流及溫度采樣精度。

中心系統(tǒng)運(yùn)行荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測試模塊時(shí)，基于電池性能測試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型，依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型；以恒流及脈沖測試方案中電流數(shù)據(jù)作為模型輸入?yún)?shù)，仿真得到不同工況下電池電壓及溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到相應(yīng)的荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài)，并將其通過tcp/ip通信傳輸給電池管理系統(tǒng)主控板，具體傳輸流程參見圖2；硬件在環(huán)測試平臺接受tcp/ip通信傳輸來的仿真得到的電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)，可程式電源和模擬輸出板卡分別相應(yīng)電壓、電流及溫度模擬量；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬輸出量并同時(shí)估算電池荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài)，然后通過can通信將估算量傳輸給主控板以對比分析估算量與仿真值間差異。

處于對故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測試時(shí)，基于電池性能測試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型，依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型；中心系統(tǒng)通過設(shè)定仿真模型中單體電池短路、斷路等故障信號狀態(tài)，得到不同故障狀態(tài)下的電壓及電流數(shù)據(jù)；中心系統(tǒng)通過tcp/ip通信，參見圖2，將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸給硬件在環(huán)測試平臺ni實(shí)時(shí)仿真機(jī)，可程式電源和模擬輸出板卡基于此輸出不同故障狀態(tài)下的電壓及電流；電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板采集相應(yīng)模擬量，并通過can通信將采集數(shù)據(jù)傳輸給主控板，主控板對仿真數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的對比得到電池管理系統(tǒng)對故障判定的準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。