背景:随着世界的快速发展，电动汽车的快速发展和增长使得电动汽车变得非常普遍。电动汽车可以实现低排放甚至零排放，与汽油成本相比，从电网充电显然是低成本的。最重要的是，电动汽车可以安全地把我们带到工作或生活的目的地。然而，电动汽车的设计是汽车自动化领域的一种思维转变——汽车中包含的设备增加了很多，这给汽车行业带来了新的检测和验证挑战。锂汽车行业的大部分混合和充电都应该用于电池。
所以，电动汽车最大的挑战之一就是电池管理系统。(BMS)BMS系统对电池状态进行管理，这些电池储存了高电平能量，用于驱动电动汽车。因此，DMCEngineering和SoftwareServices和PickeringInterfaces三家公司合作提出了基于PXI模块的BMS检测解决方案，该方案可用于测试电池管理系统。
建立和测试BMS
锂电池的生产过程中有一个高水平的固有误差，这就要求有一个更高水平、更强大的BMS。BMS必须通过主动检查和主动平衡每个电池模块的充电状态来补偿一个模块或电池堆中任何表现不佳的电池模块。
由于整个电池组可能包含好的和坏的电池模块，这些电池也会受到自然条件的极大影响，因此电池堆栈的设计会有一个不确定的状态组合。这些差异和使用场景的复杂性需要通过模拟电池管理来测试BMS的R&D和功能。电池单元的条件也会影响甚至决定用于生产环境的测试类型。因此，BMS是混合电动汽车、电动汽车和插入式电动汽车驱动系统的关键部分。典型的BMS能量控制能量储存系统(ESS)所有功能，包括电池盒电压和电流的测试，单个电池模块电压的测量，模块之间能量的平衡，充电时电池的状态，电池单元的温度和健康检测，以及所有电池模块在安全条件下的最佳性能。
BMS模块和相关子模块从电池组中读取电压值，并读取相关温度、电流和电压传感器的结果。为了达到上述目的，BMS必须处理这些输入量，并根据这些输入量进行逻辑判断，以调整电池组的性能和安全性。同时，输入状态和运行状态应通过大量的模拟量、数字量和通信输入输出进行报告。
对BMS的测试设计有两个主要的测试方向：
精确模拟传感器到BMS的输入量和电池组输入到BMS的输入量检测;
BSM必须对这些数字和模拟量的输入输出进行测量、收集和处理。
BMS为什么会有挑战?
需要从电池组本身划分一个电池组的BMS进行特性验证，包括几个关键原因。这些因素包括考虑可靠性和使用寿命。
大家都听说过笔记本电脑和手机里锂电池爆炸这样可怕的消息。好消息是锂电池可以储存的能量密度是铅酸化学电池的六倍，镍氢电池的三倍。此外，当使用合适的设计和维护安全的电池组时，锂电池更容易有更多的充放电周期。但是，当你随时把更多的能量放在更小的空间里，使用的次数越频繁，你的安全顾忌就越有可能增强。
电池能量的控制是基于电流和电压的电源功率检查。不受控制的能量释放可能会导致烟雾、火灾、爆炸甚至上述情况的融合。电解液将用于所有锂离子系统，这种电解液通常是易燃的，电解液在车辆行驶过程中需要承受其他热源的加热。当你加热这些电解液材料时，电解液会达到它们的燃烧温度，然后电解液会自行加热甚至爆炸。
不可控制的能量释放可能是由于严重的物理损伤，包括碰撞、车身刺穿或起火燃烧。通过机械安全保障系统一级合理的物理结构设计，可以最大限度地减少损伤。然而，这些不可控能量的释放也可能是由于电池单元短路导致的异常高速放电速度、过量的热量积累、过度充电或持续反复充电。各种因素都会使电池变得脆弱。通过正确设计和验证的BMS，可以有效地保护各种因素。同时，BMS还负责跟踪电池组的精确充电状态，这对维护电池的使用寿命至关重要。由于简单的过度充电或过度放电，电池的使用寿命会急剧下降。所以，BMS必须包括一个非常精确的充电估计器。由于您无法直接测量电池的充电状态，因此需要通过测量包括电压、温度、电流或其它BMS特性在内的其他特性来计算充电百分比。对电池性能和使用寿命而言，验证BMS充电计算的准确性至关重要。
电池组仿真
锂电池具有锂铁磷酸负极和石墨阳极。锂电池的开路电压一般为3.2。V，一般来说，充电电压为3.6V。锂锰氧化物电池的开路电压一般为3.7V，一般来说，充电电压为4.2V。
对于汽车的常见应用，一个典型的电池堆栈需要100个左右的电池模块才能产生超过350V的电压。与低压系统相比，高电压允许薄电缆和更低的消耗将能量传递到车辆的驱动系统。然而，高电压需要精心管理，尤其是避免损坏电子系统。
在真正的电池组上测试和验证新的BMS是不现实的。任何错误都可能对BMS或电池堆栈造成重大损害，也可能对检测操作人员造成损害。在这种明显的考虑下，BMS的测试不能在这样的设置中重复进行。只有当你有足够的信心时，BMS才能连接到真正的电池组进行测试。
其次，真正的电池组的故障和特性不会改变，因此不能用于模拟BMS设计处理的不同场景。故障注入是验证硬件和固件设计成功的关键部分，尤其是在新产品开发和推出阶段。
设计挑战
DMC和PickeringInterfaces接触提出了这样一个要求，他们需要的产品可以模拟一个低功率的电池组来检验BMS的设计。该电池组必须对每个单元的输出电压进行编程，并且必须能够控制源电流和灌电流。
PickeringInterfaces已经有了为手机设计单电池PXI模拟卡的经验。因此，根据客户的需求，对设计可行性进行了调查。为使系统紧凑、成本低廉，必须在一块板上尽可能多地增加通道数量。最终制作出一款包装紧凑、价格实际上是汽车行业可以认可的商品。
不否认PXI，但PXI并不是设计高密度、多模块电池模拟器的最佳选择。然而，其他所有PXI模块的可行性也促使这种测试可以在PXI平台上实现，最终决定使用PXI解决方案。
很明显，最终产品必须可靠、紧凑、安全。一个典型的PXI机箱可以支持17个外部槽位，所以设计的紧凑性需要每个单槽宽度的模块可以模拟一个电池组的六个小模块，并且需要17个这样的模块放置在一个机箱中，以实现100多个单元的电池组。这种密度增强了每个电池单元的空间限制。而且客户的这种需求是非常迫切的，所以毫无疑问，模块是用来使用的。
