近年來，隨著新能源汽車普及率不斷上升，以及世界上很多國(guó)家陸續(xù)頒布燃油車停用時(shí)間表，使得新能源汽車投資和關(guān)注熱度前所未有。同時(shí)，新能源汽車的電池性能以及安全性表現(xiàn)成為大家關(guān)心的問題，而且制約了很多國(guó)產(chǎn)廠家的發(fā)展。電動(dòng)汽車自燃，虛假續(xù)航里程等事件頻頻發(fā)生。歸根到底就是BMS的研究以及檢測(cè)相關(guān)技術(shù)未能及時(shí)發(fā)展。
BMS, （Battery Management System）電池管理系統(tǒng)，是新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的重要組成部分。首先它檢測(cè)收集并計(jì)算了電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)情況，并根據(jù)檢測(cè)值與允許值的比較關(guān)系控制供電回路的連接與斷開；其次，它可以將采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上報(bào)給整車控制器和接收控制器的指令，與其他系統(tǒng)協(xié)作控制車輛。BMS，電芯類型不一樣，對(duì)管理系統(tǒng)的要求也并不相同。因此， BMS作為銜接電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的重要紐帶，能夠監(jiān)控電池組及各電池芯的運(yùn)行狀態(tài)，能夠有效預(yù)防電池組自燃，如果遇到緊急情況提前對(duì)駕駛員作出突發(fā)事件預(yù)警，可有效預(yù)防事故發(fā)生，保障車輛以及駕駛員安全。
德國(guó)科尼紹集團(tuán)Comemso位于德國(guó)斯圖加特企業(yè)工業(yè)中心，是戴姆勒和寶馬等知名車企的重要合作伙伴，客戶遍布世界知名新能源汽車企業(yè)。在多年以前已經(jīng)掌握和引領(lǐng)BMS檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，為BMS HIL仿真提供全套解決方案和硬件支持。在中國(guó)，富瑞博國(guó)際與德國(guó)科尼紹集團(tuán)深度合作，負(fù)責(zé)國(guó)內(nèi)新能源汽車行業(yè)的所有銷售工作。
Comemso提供的HIL系統(tǒng)組成包括以下部分：
BMS硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)主要為測(cè)試BMS的控制算法、功能驗(yàn)證、故障診斷等提供良好的閉環(huán)測(cè)試環(huán)境。通過HIL仿真測(cè)試系統(tǒng)可以快速開發(fā)和驗(yàn)證BMS的控制功能和診斷功能，盡早發(fā)現(xiàn)BMS 產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中存在的各種缺陷，不斷完善和提高BMS產(chǎn)品的功能和性能。電池電芯模擬器電池芯模擬器可精準(zhǔn)模擬鋰離子電池芯，于可靠安全的環(huán)境下取代電池芯，測(cè)試電池管理單元(BMU) 或子系統(tǒng)的電池芯量測(cè)單元(CSC)，適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能電池相關(guān)的領(lǐng)域。
一、HIL仿真測(cè)試
HIL 仿真測(cè)試為電子控制單元（ECU）的控制算法及功能開發(fā)提供了良好的閉環(huán)測(cè)試環(huán)境，為產(chǎn)品全方位驗(yàn)證提供有效支持。通過 HIL 仿真測(cè)試系統(tǒng)可以快速驗(yàn)證ECU控制功能，提早排除可能存在的故障，完善所設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)產(chǎn)品。汽車制造商應(yīng)對(duì)增長(zhǎng)的 ECU測(cè)試需求的唯一途徑是高效地創(chuàng)建測(cè)試和自動(dòng)化執(zhí)行測(cè)試。HIL仿真測(cè)試作為一種可行的測(cè)試手段，可以在“虛擬車輛”中對(duì)控制器進(jìn)行大量測(cè)試，而無需真實(shí)的車輛。HIL測(cè)試系統(tǒng)可模擬駕駛員、車輛及其工作環(huán)境，因而是自動(dòng)測(cè)試 ECU 的一種理想實(shí)驗(yàn)室工具。
HIL 仿真測(cè)試手段的優(yōu)勢(shì)：
- 可進(jìn)行極限或危險(xiǎn)條件下的 ECU 測(cè)試，而不會(huì)對(duì)人員或車輛造成危害，保證了測(cè)試的安全性；
- 快速模擬/重現(xiàn)復(fù)雜的故障模式（包括電氣故障、信號(hào)不合理等），提高 ECU 的復(fù)雜診斷功能的測(cè)試覆蓋率；
- 可模擬整車環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多 ECU 的集成測(cè)試，同時(shí)驗(yàn)證總線功能和整車系統(tǒng)行為，以降低測(cè)試工作的重復(fù)投入；
- 通過測(cè)試案例設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，提高測(cè)試工作效率；
- 通過測(cè)試案例的持續(xù)積累和改進(jìn)，形成 ECU 相關(guān)知識(shí)沉淀，便于更好地進(jìn)行 ECU 設(shè)計(jì)和功能驗(yàn)證。
二、BMS系統(tǒng)測(cè)試
電池管理系統(tǒng)(BMS)的功能應(yīng)當(dāng)包括電池基本保護(hù)功能、電池均衡功能、電池儲(chǔ)備能量測(cè)算功能、電池自檢和故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通信功能。
基本保護(hù)功能
- 電池管理系統(tǒng)BMS 的基本保護(hù)功能主要包含了以下6大部分功能：過壓保護(hù)功能（OV）；低壓保護(hù)功能（UV）；高溫保護(hù)功能（OT）；低溫保護(hù)功能（UT）；過流保護(hù)功能（OC）；短路保護(hù)功能（SC）。
均衡功能
- 單體電池參數(shù)的不一致會(huì)對(duì)電池組的使用產(chǎn)生嚴(yán)重影響，尤其是串聯(lián)電池組，串聯(lián)電池組可用容量?jī)H由電池組中最小容量電池的容量決定。因此，為了克服單體電池的不一致性對(duì)電池組造成的嚴(yán)重影響，在電池實(shí)際的充放電過程中，需要采用一定的均衡控制算法和策略使得每一個(gè)單體電池的容量和對(duì)外特性保持一致，提高電池組的性能和使用壽命。
SOC 測(cè)算功能
- 作為電池管理系統(tǒng)的功能，電池能量?jī)?chǔ)備的測(cè)算功能是必不可少的。電池可以看作一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。影響電池容量有內(nèi)部及外部諸多因素，包括電池溫度、電池壽命、電池內(nèi)阻和放電率等。因此，對(duì)SOC的估算難度可想而知，而如何驗(yàn)證SOC測(cè)量的算法準(zhǔn)確性是BMS HIL系統(tǒng)的一大測(cè)試重點(diǎn)和難點(diǎn)。
故障診斷和報(bào)警功能
- 電池管理系統(tǒng)BMS必須具備完整的系統(tǒng)自檢、故障存儲(chǔ)和顯示功能功能。無論電池處在充電、放電時(shí)，還是停車休眠時(shí)，任一電池的電壓、電流和溫度超過設(shè)定的限值，電池管理系統(tǒng)(BMS)都應(yīng)能發(fā)出聲、光警報(bào)，并輸出報(bào)警信息，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)充、放電或切斷電路。
網(wǎng)絡(luò)通信功能
- 作為純電力或者混合動(dòng)力汽車核心控制器之一的BMS系統(tǒng)，需要和整車其它控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)和大量的數(shù)據(jù)交互，因此，CAN網(wǎng)絡(luò)通信功能是其必須具備的主要功能之一。
三、德國(guó)Comemso BMS測(cè)試系統(tǒng)硬件平臺(tái)
BMS－HIL系統(tǒng)主要由三部分組成：硬件平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)管理軟件和實(shí)時(shí)軟件模型。
德國(guó)Comemso BMS測(cè)試系統(tǒng)硬件方案包括如下：
- 仿真高精度的單體電池的電壓信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)高壓電池組的電壓模擬
- 內(nèi)置電子負(fù)載，并具備高精度電流采集功能，可實(shí)現(xiàn)BMS的主動(dòng)及被動(dòng)均衡測(cè)試
- 提供電池包溫度傳感器信號(hào)的模擬
- 提供高壓系統(tǒng)的絕緣電阻仿真
- 可選電池單體故障注入功能，包括：輸出短路、輸出開路、串聯(lián)在一起的通道間開路、采樣線開路、對(duì)低壓線路短路等
四、電池電芯模擬器
- 電池芯模擬器可精準(zhǔn)模擬鋰離子電池芯，于可靠安全的環(huán)境下取
- 代電池芯，測(cè)試電池管理單元(BMU) 或子系統(tǒng)的電池芯量測(cè)單元(CSC)，適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能電池相關(guān)的領(lǐng)域。德國(guó)科尼紹Comemso BCS 電池電芯模擬器允許您在電芯級(jí)別上測(cè)試電池管理系統(tǒng),具有高精度和高動(dòng)態(tài)性。這種虛擬電池單元的電氣仿真使您能夠?qū)崿F(xiàn) BMS 的安全,可重復(fù)和全自動(dòng)測(cè)試。電池模擬器是 BMS 測(cè)試系統(tǒng)的核心。
- 該產(chǎn)品獲得2013年德國(guó)巴登-符騰堡州工業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)
- 靈活的電壓源和電流負(fù)載調(diào)整
- 電池電芯模擬器的通用功能特點(diǎn)
使用德國(guó)科尼紹comemsoBCS電池電芯模擬器可以對(duì) BMS 進(jìn)行高精度功能測(cè)試。每個(gè)電池都有一個(gè)電子負(fù)載,可用于主動(dòng)和被動(dòng)平衡。這個(gè)恒定電流吸收器可以產(chǎn)生高達(dá)4.5A的電流(取決于所選的功能)。即使在3米長(zhǎng)的電纜上, comemsoBCS電池電芯模擬器也能直接在 BMS 測(cè)試對(duì)象上提供所有精度。
故障模擬和電流測(cè)量
每個(gè)單元提供故障模擬,用于產(chǎn)生短路,電纜斷裂和極性變化(反極性)。每個(gè)單元輸出還包括高精度電流測(cè)量系統(tǒng)。這種市場(chǎng)創(chuàng)新使 BCS 能夠檢測(cè)平衡電流以及每個(gè)電池的漏電流,例如在一個(gè)關(guān)閉的 BMS。這樣,可以快速分析整個(gè)電池模塊的深度放電。通過集成的庫侖測(cè)量,可以驗(yàn)證每個(gè)電池的平衡過程。comemsoBCS結(jié)合了高精度電池單元仿真和高分辨率測(cè)量技術(shù)以及擴(kuò)展的驗(yàn)證功能。通過 CAN 或EtherCAT進(jìn)行通信,即使在> 120個(gè)電池時(shí)也能進(jìn)行高性能測(cè)量和高動(dòng)態(tài)控制。
每個(gè)單元的集成故障模擬
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