BMS它是一种功能特别复杂的电子产品。在设计阶段,需要验证原型的功能;在制造阶段,需要测试产品功能;如果设备出现故障,需要进行维护。在这些阶段,需要相应的测试设备来支持。
BMS功能包括三个主要方面:
1)监测和管理电池组的工作状态——电压监测、电流监测、温度监测、SOC估算、平衡控制等
2)监督电池组异常状态——过充、过放、过流、温度超限、失衡等。
3)电池组故障管理-传感器丢失、单个故障等
4)BMS各种功能包括数据收集、过程管理、数据通信等技术ADC,DIO,PWM,CAN,各种端口和设备,如继电器,功能和算法都非常复杂。
为了全面检测如此复杂的功能,在许多情况下,有两种主要方法:
第一种方法:将管理好的电池组实物与BMS测试对接
这种测试方法是最直接的,所有的测试参数都与具体情况一致,看似理想,但在实际应用中存在许多问题:
1)测试时间长-电池组充放时间多。要完成工作循环,必须遵循物理特征。等待时间长,难以批量测试
2)需要许多辅助设备——需要大型恒温箱等辅助设施来模拟各种环境状态
3)调整参数困难—如果用于调整BMS对于单个功能的验证和调整,电池组的状态应在开始实验前通过充组的状态
4)可控性差-单个容量、内阻等重要参数受物理限制,无调节空间。受电池组装过程等因素的影响,任何单个都无法调整SOC等待运行状态。此外,随着循环次数的增加,电池组本身的状态也会发生变化
5)存在安全隐患——电池组是一种储存大量能量的设备,对操作人员的人身安全构成威胁
6)能耗大-电池组的充放需要大量的能源
7)系统成本高-电池组本身价格高,尤其是大功率电池组;相关维护费用也很高。
8)未知的实际状态——这是最致命的。电池组中每个电池单体的电压、温度、平衡电流等参数的设定值尚不清楚,客户只能获得测量值,无法比较。
因此,该方法仅适用于验证BMS性能在正常运行范围内,不适合应用BMS研发调整及生产试验
第二种方法:基于模拟电池组的测试和验证。
1)通过高精度程控电池模拟器模拟电池单体电压,具有一定的电流导出和吸收能力,模拟放电和充电过程
2)通过高精度程控电阻模拟每个温度传感器
3)高精度程控DAC模拟电流传感器
4)通过数字IO,DAC,CAN通信模块、程控电源等辅助设备实现其他功能端口的模拟和与BMS的通讯。
该方法基于完善的计算机技术和测试仪器硬件平台,可以通过应用软件快速调整电池组的工作状态,提高测试效率和安全性,具有良好的可扩展性。虽然一次性投资相对较高,但长期综合效益明显。如果有各种各样的东西BMS测试,成本优势更加明显。特别适合BMS大规模生产试验开发。
对BMS测试的关键是高精度模拟电池组。
大致有两种模拟方法:
1)开环仿真。
直接模拟电池组的运行参数,提前设置所有数据和变更过程。该方法主要用于快速检测BMS基本功能。主控计算机性能要求低,软件相对简化,整体成本低。非常适合BMS功能验证在R&D阶段,量产BMS进行测试
2)闭环仿真。
根据被测量设置部分参数和变化过程BMS自动调整反馈。该方法功能全面,可用于自动调整BMS测试各种高级功能。通常在这种测试系统中会放置某种类型的电池数学模型,输出特性根据数学模型的即时计算结果,计算机性能要求高,软件开发工作量大,成本高。但如果模型建立准确,模拟结果将更符合真实电池组的特点。BMS复杂功能的验证在研发阶段进行。
1.开环试验中的主要仿真参数如下:
第一类,直接模拟参数:
电池单体电压-根据电池单体电压BMS管理的单个数量配备了模拟电池单体的总数,可以通过程序设置每个模拟单个的输出电压。电压的可调范围将大于真实电池。例如,我公司用于模拟锂电池的机器的输出电压下限将低至0.5V甚至0V,上限可达5V,足以模拟严重的过充和过放。电压精度可达1mV
电池组总电压-虽然总电压可以通过单个模拟串联获得,但如果有独立的总电压测量端口BMS可通过程控直流电源直接给出总电压,防止多个单个累积误差
电池组总电流-大部分BMS总电流(如霍尔传感器)是通过外部电流传感器获得的,可以通过模拟测试DAC模拟电流传感器的导出。这样做的好处是,首先,它可以通过软件支持不同特性的传感器,其次,它可以避免使用大型昂贵的大型电流程控制直流电源和电子负载
电池单体的温度-通过高精度程控电阻模拟每个温度传感器。用途广泛NTC例如,我公司制造的程控电阻模块,其电阻范围为10欧~1M,模拟环境温度可达-1000℃~300℃,分辨率可达0.1℃,远远超过实际传感器的能力,能够准确模拟各种极端条件。避免使用恒温箱,可设置各传感器的温度值,模拟温度场,也可模拟短路、开路等故障条件
其它IO端口-包含DIO,PWM,CAN总线通信等端口
二是间接仿真参数:
平衡电流-平衡电流取决于模拟电池单体的输出能力,实际值取决于BMS决定。一般用于被动平衡测试的模拟最大可导出约300个mA的电流。
通过总电流和单电压的变化,反映了电池内阻-电池内阻
SOC——SOC它可以通过单个电压和内阻设置,但在许多情况下,开环测试应该模拟SOC,被测需要BMS的SOC算法设计目的性
为了测试性价比BMS多功能电池模拟器一般需要多路隔离,可以覆盖新能源电池的单分布电压和多节串联电压,而我们企业制造的UI100系列核心模块是为解决这种测试方法而开发的,结构简单,功能全面,覆盖完美BMS功能测试所需的各种技术指标。
我公司制造的用途BMS如下表所示:
电池模拟器
单个电压
0~5V
电压输出精度
优于±1mV
步进精度
<0.5mV
隔离电压
±1500V
安全防护
短路保护、极性反转保护、过热保护、多路互锁结构
温度传感器模拟器
传感器类型可以模拟
NTC,PTC,PT100,PT如需模拟数字输出传感器,请联系我们的企业
通道数
不限
阻值范围
10Ω~1MΩ
导出电阻精度
0.5%
步进精度