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电池管理系统硬件在环仿真测试(BMS-HIL)

 电池管理系统硬件在环仿真测试(BMS-HIL)
 
关键词:电动汽车 电池管理系统 BMS 硬件在环仿真 HIL 自动测试
电池管理系统(Battery Management System ,BMS),主要是为了智能化管理及维护各个电池单元,包括电池物理参数实时监测,电池状态估计,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,在线诊断与预警,均衡管理和热管理等。电池管理系统硬件在环仿真测试(BMS-HIL)平台为满足BMS控制单元测试阶段的各项需求而服务。
 
系统组成
BMS-HIL测试系统兼顾通用性、可靠性和拓展性的原则,采用NI的实时仿真平台,包括上位机、实时仿真机、故障注入单元、电池模拟器、高压模拟器等。实时仿真机选用NI PXI设备,匹配NI各种功能板卡,保证仿真设备运行的稳定可靠。系统开放模型开发环境,实现模型自定义创建、模型参数在线调整。
 

 

主要功能:
控制器控制主板硬件测试、软件测试、通信测试。
匹配多种通信接口,包括CAN、LIN、以太网等,多个通道相互独立,单通道可以模拟多个节点。
匹配BMS控制主板多种信号通道接口,包括且不限于AO、AI、DO、DI、PWM In、PWM Out、电阻、功率驱动。
匹配BMS采集子板采集单体电压和温度,虚拟电池管理系统子网。
模拟高压回路上电、预充和下电,提供继电器故障和绝缘故障模拟。
支持硬件电气故障模拟(信号开路、引脚间短路、对电源短路、通道阻抗变化、干扰信号注入等),故障注入电流分为多个级别。
可以在线修改模型参数,导出模型运行数据。
可以重复测试、自动测试。
支持与其他设备联合实现三电联合调试。
支持用户进行仿真模型的二次开发及参数配置,实现其他类似控制器的HIL测试。

电池单体模型
由MapleSim Battery Library提供精确的电池模型,包括基于等效电路的电池模型和基于电化学的电池模型,等效电路模型包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池,电化学电池模型包括:
 锂离子电池:
阴极:LiCoO2 (LCO),LiNiO2,LiMn2O4 (LMO),LiMn2O4 (低停滞),LiFePO4 (LFP), LiV2O5 ,LiTiS2, LiWO3, NaCoO2, LiNi0.8Co0.2O2, LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC),
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA)
阳极:LiC6 (石墨), Li4Ti5O12 (LTO)
 镍氢电池:
MapleSim电池模型,借助Maple的高级分析功能,为电池的仿真分析提供参数辨识工具,方便用户使用实验数据标定模型参数。同时MapleSim方程提取和基于方程自定义功能,可查看、定制电池模型内部的方程。由此建立MapleSim的燃料电池模型和超级电容器模型。
根据电池厂商提供的电池数据,包括锂离子电池、燃料电池、超级电容器的特性,建立单体电池的电化学和电热计算模型;根据电池厂商提供的电化学和电热实验数据,拟合电池计算模型的参数,使之能够匹配实际电池的各种特性。如输出包括了电压分布、充电状态、热效应、容量衰减、电极活性材料分布、电动势分布、副反应等特性。

推荐配置
硬件
功能及特点
PXI机箱
高性能PXI机箱,带宽高达4GB/s
PXI控制器
高性能PXI控制器,Intel Xeon 4核处理器
通信接口模块
车载多协议接口模块,用于CAN/CAN FD/LIN总线通信
DIO接口模块
24路DO,24路DI,支持5~60V电平电压
PWM接口模块
8个隔离通道,可以设置成PWMI通道或者PWMO通道
AO接口模块
32路AO,输出电压(-10~+10V)信号和电流(4~20mA)信号
AI接口模块
带有32AI,采集电压范围-10~+10V4AO48DIO
可编程电阻
电阻通道数量为5个,电阻范围0~16kΩ,步进值为0.25Ω;支持订制
直流程控电源
模拟车载蓄电池电压动态变化,满足控制器供电需求
故障注入单元-1
容纳68个通道和两个公共总线,能够持续注入2A的电流
故障注入单元-2
容纳7个通道和两个公共总线,能够持续注入10A的电流
电池模拟器
模拟电池单体温度,电压和温度通道支持选配。
电压范围:0 ~ 6V/0~5V,精度为±1mV
单象限电流范围:0~+1A / 0~+2A / 0~+3A,电流精度为±1mA
双象限电流范围:-1~+1A / -2~+2A / -3~+3A,电流精度为±1mA
故障类型:短路、开路、反极性、采样线断路
电阻范围:1~16MΩ,步进值为1Ω
故障类型:短路、开路
高压模拟器
模拟高压配电,完全支持订做。
模拟预充、上电、下电、放电
模拟高压继电器故障,模拟熔断器故障,模拟绝缘故障100~50MΩ
模拟直流母线电压波动,变化速率为400V/s
软件
功能及特点
NI VeriStand
实时仿真管理软件,对系统,模型,硬件进行统一管理和配置
NI TestStand
自动测试软件,编辑测试用例、执行测试任务、生成测试报告
模型
功能及特点
Simulink模型
模拟整车运行环境,包括电池模型和充电机模型、驾驶员模型、电源模型、虚拟控制器模型、整车模型、动力传动模型、制动系统模型、电机模型、道路环境模型
 
使用环境
 HIL测试系统适用于室内试验室环境,避免阳光直射,雨淋,烟尘,振动冲击,强电磁场环境。
试验温度:0~45℃,避免局部过热
试验湿度:10%~90%R.H.(90% R.H.时温度为35℃),无结露
大气压力:80~120kPa(环境温度为25℃)
海拔高度:2000m以下
供电电源:AC220V±10%,50±2 Hz
 

 021-64227122            sales.testing@cybernet.sh.cn           关注莎益博测试与测量                                                                                                             
 


 

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