富瑞博德國Scienlab新能源汽車BMS測試方案

電池管理系統(tǒng)（BMS）的安全和精確測試

Secure and Precise Testing of Battery Management Systems

BMS測試系統(tǒng)包括Scienlab電池模擬器和BMS控制器等控制測量模塊組成

--富瑞博代理產(chǎn)品

BMS test environment as system cabinet                  BMS test environment as desktop unit

BMS測試儀系統(tǒng)柜式                                 BMS測試儀桌面單元式

儲能裝置的安全使用

新的存儲技術(shù)的引入和多個能量存儲單元的互連形成模塊或組件需要一個智能電池管理系統(tǒng)（BMS）。由于電動汽車（如乘用車、叉車和輸送車）領(lǐng)域電池的使用越來越多，BMS的重要性也越來越高，用于電動工具或固定能量存儲。它具有關(guān)鍵的安全、控制和調(diào)節(jié)功能。例如，它監(jiān)視各種參數(shù)，如電壓、電流和溫度，以監(jiān)控充電狀態(tài)的情況（SOC）。此外，BMS負(fù)責(zé)熱管理和能源管理、電池平衡和性能判定。只有通過不同電池狀態(tài)、環(huán)境條件和錯誤情況下的各種測試來驗證BMS，才能保證其可靠的功能。為了對BMS進(jìn)行安全、省時間和提高成本效益的測試，我們的測試儀器必須方便更換連接到BMS的組件（例如單個電池、傳感器）。這就允許在精度和動態(tài)響應(yīng)方面對其特性進(jìn)行實際仿真。

設(shè)備優(yōu)勢：

l   人員和產(chǎn)品安全

l   實時接口

模擬器的標(biāo)準(zhǔn)化和實時性接口保證了BMS測試系統(tǒng)和HIL系統(tǒng)之間傳輸速率達(dá)到1 Gbps。它們非?？煽?，允許在任何HIL測試環(huán)境中快速集成。

l   參數(shù)化單元模型

我們的測試系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的要求，以高精度支持BMS的開發(fā)。針對不同的電芯型號開發(fā)高精度電芯模型, 它們可以具有不同層次的復(fù)雜性和細(xì)節(jié)，進(jìn)而模擬真實電池的各種性能。

l   大測量精度

電壓測量精度為±1 mV，電流測量精度為±2μA，保證精確的電壓和電流調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化電池特性的仿真。BMS測試環(huán)境易于校準(zhǔn)，保證了可靠的系統(tǒng)質(zhì)量。

l   動態(tài)控制

電芯模擬系統(tǒng)

應(yīng)用領(lǐng)域

• BMS的重復(fù)性測試和優(yōu)化

l  模擬單個電芯特性，模擬電池模塊和電池包內(nèi)的環(huán)境。

l  在BMS開發(fā)的不同階段，對所有硬件和軟件作有關(guān)的驗證，

l  測試軟件新開發(fā)的算法（平衡、SoC、SoH）

l  使用無源和有源平衡電路（電感和電容）進(jìn)行測試

l  驗證各種操作情況下的測量精度

l  終產(chǎn)品驗證

解決方案

支持每一步的BMS開發(fā)

作為測試系統(tǒng)的服務(wù)提供商和制造商，富瑞博Scienlab為電池管理系統(tǒng)BMS的可靠開發(fā)和驗證提供客戶特定的解決方案。服務(wù)范圍從電池的建模和特性描述，到模型實現(xiàn)，到定制和模塊化的硬件在環(huán)（HIL）系統(tǒng)。測試環(huán)境允許快速、靈活和可重復(fù)的測試，以模擬實際電池、電流和溫度傳感器的行為，以及與外部系統(tǒng)的通信。為此，可以提供具有不同復(fù)雜度和詳細(xì)程度的每種單元類型的單元模型。這些模型是通過集成在HIL系統(tǒng)中的實時計算來計算的。

上圖BMS系統(tǒng)構(gòu)成：

HiL系統(tǒng)廠商提供的電池芯模型

富瑞博Scienlab公司BMS系統(tǒng)：

- 電芯模擬器

- 溫度傳感器模擬

- 電流傳感器模擬

- 絕緣電阻模擬

- 高低壓電源CAN通信,數(shù)字I/O

直接測試了被測物BMS控制模塊

模擬所有電池特性

BMS測試環(huán)境模擬器連接到BMS的所有組件。真實的電芯是使用電芯模擬器來模擬的。通過使用可參數(shù)化的電芯模型進(jìn)行觸發(fā)并實時控制，可以實現(xiàn)多種電芯類型。BMS的所有功能都可以在不同的環(huán)境條件下結(jié)合溫度傳感器模擬器、電流傳感器模擬器和絕緣電阻模擬器進(jìn)行測試。電池模擬器的輸出電壓范圍涵蓋了典型的電池電壓，也適用于創(chuàng)新的應(yīng)用領(lǐng)域，如采用高壓材料的電池。模擬器允許在源模式和接收模式之間進(jìn)行平滑和不間斷的轉(zhuǎn)換。

另一個高壓電源提供了測試BMS對輸出電壓測量錯誤的響應(yīng)的選項。除了與車輛進(jìn)行CAN通信外，BMS測試環(huán)境還為BMS提供數(shù)字控制信號和電源電壓。

電芯建模

可以選擇不同的模型來模擬真實電芯的行為。除了參數(shù)化等效電路的元件外，還可以實現(xiàn)模擬溫度、SOC、SOH等影響的復(fù)雜模型。

可重復(fù)測量結(jié)果

高精度測量技術(shù)具有可追溯性校準(zhǔn)，保證測量和調(diào)整精度。系統(tǒng)中的所有通道都通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線同步，這意味著所有測量值和設(shè)定值輸出都是可復(fù)制的。

安全*

在開發(fā)BMS時，驗證安全功能是首要任務(wù)。除了BMS所需的操作點外，還模擬了可變錯誤情況，例如開路、短路、過電壓/欠電壓、超溫/欠溫和過電流。這使得被測設(shè)備的關(guān)鍵操作點能夠安全接近，并保證了測試實驗室和人員的安全。此外，所有仿真器連接處的絕緣強(qiáng)度彼此之間為1千伏，與PE之間為1千伏。

BMS test environment

BMS測試系統(tǒng)

Scienlab系統(tǒng)測試成功用例

        測試場景                                我們的解決方案

自定義系統(tǒng)配置

BMS測試系統(tǒng)的模塊化設(shè)計使客戶能夠使用參數(shù)化電芯模型和觸發(fā)系統(tǒng)的軟件，將適合其應(yīng)用的測試環(huán)境組合在一起。

標(biāo)準(zhǔn)化接口意味著系統(tǒng)可以在任何HIL測試環(huán)境中實現(xiàn)。模塊化系統(tǒng)架構(gòu)還允許測試環(huán)境的后續(xù)擴(kuò)展，因此可以隨時適應(yīng)新的測試需求。這里有不同的變體。

電池和BMS開發(fā)的每個步驟的正確解決方案

作為一家成熟的儲能測試系統(tǒng)制造商，Scienlab對電池和BMS有很好的了解。除了BMS測試環(huán)境外，Scienlab還提供廣泛的BMS和電池開發(fā)服務(wù)。我們還可根據(jù)要求定制BMS和儲能系統(tǒng)，從開發(fā)到使用測試實驗室的專有測試系統(tǒng)進(jìn)行驗證。富瑞博Scienlab通過了DIN ISO 9001:2008認(rèn)證，并根據(jù)ECE和EC法規(guī)以及德國聯(lián)邦汽車運輸局（KBA）的型式認(rèn)證（如有必要）生產(chǎn)產(chǎn)品。

一切從一個源頭——從理念到現(xiàn)場調(diào)試

我們的員工是高標(biāo)準(zhǔn)的個人工程服務(wù)的保證：

所有產(chǎn)品都是在德國Bochum工廠開發(fā)和生產(chǎn)的——從硬件生產(chǎn)和軟件開發(fā)到系統(tǒng)驗收。我們對用戶需求有著深刻的理解。這是在與客戶的持續(xù)對話中進(jìn)一步發(fā)展的，并形成了產(chǎn)品的基礎(chǔ)，使我們的客戶能夠以大的效率和可靠性執(zhí)行他們的任務(wù)。由此產(chǎn)生的解決方案為我們的客戶提供了決定性的競爭優(yōu)勢。

Scienlab公司BMS測試系統(tǒng)簡介：

•評估和優(yōu)化現(xiàn)有電池系統(tǒng)和BMS

•針對特定應(yīng)用選擇和表征合適的電池

•基于Matlab/Simulink的*基于模型的軟件開發(fā)和代碼生成，或為客戶的軟件開發(fā)提供軟件環(huán)境

•創(chuàng)建單元模型以在基于模型的開發(fā)中實現(xiàn)

•為BMS開發(fā)的各個方面（硬件和軟件）提供組件、方法和服務(wù)

•在組裝和連接技術(shù)、熱管理、電磁兼容性（EMC）和安全方面，就電池系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行咨詢和優(yōu)化。

•開發(fā)和生產(chǎn)客戶特定的電池系統(tǒng)和BMS，包括運行策略（電池監(jiān)測和平衡、SOC確定、保護(hù)）

•使用Scienlab電池和BMS測試環(huán)境進(jìn)行驗證

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