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德国Scienlab新能源汽车BMS测试方案

发布日期:2019-01-19 23:18  来源:富瑞博国际有限公司  
电池管理系统(BMS)的安全和精确测试
Secure and Precise Testing of Battery Management Systems
BMS测试系统包括Scienlab电池模拟器和BMS控制器等控制测量模块组成

BMS test environment as system cabinet                                 BMS test environment as desktop unit
BMS测试仪系统柜式                                                                   BMS测试仪桌面单元式

储能装置的安全使用

新的存储技术的引入和多个能量存储单元的互连形成模块或组件需要一个智能电池管理系统(BMS)。由于电动汽车(如乘用车、叉车和输送车)领域电池的使用越来越多,BMS的重要性也越来越高,用于电动工具或固定能量存储。它具有关键的安全、控制和调节功能。例如,它监视各种参数,如电压、电流和温度,以监控充电状态的情况(SOC)。此外,BMS负责热管理和能源管理、电池平衡和性能判定。只有通过不同电池状态、环境条件和错误情况下的各种测试来验证BMS,才能保证其可靠的功能。为了对BMS进行安全、省时间和提高成本效益的测试,我们的测试仪器必须方便更换连接到BMS的组件(例如单个电池、传感器)。这就允许在精度和动态响应方面对其特性进行实际仿真。


设备优势:
- 人员和产品安全

因为在使用Scienlab解决方案进行BMS测试时模拟真实组件,包括Scienlab电池模拟器和BMS控制器等控制测量模块。从关键的角度来看,电池化学和电池电能的危险性大大降低。这也确保了关键操作点的人员和产品的最大安全。

- 实时接口

模拟器的标准化和实时性接口保证了BMS测试系统和HIL系统之间传输速率达到1 Gbps。它们非常可靠,允许在任何HIL测试环境中快速集成。

- 参数化单元模型

我们的测试系统可以根据客户的要求,以高精度支持BMS的开发。针对不同的电芯型号开发高精度电芯模型, 它们可以具有不同层次的复杂性和细节,进而模拟真实电池的各种性能。

- 最大测量精度

电压测量精度为±1 mV,电流测量精度为±2μA,保证精确的电压和电流调节,从而优化电池特性的仿真。BMS测试环境易于校准,保证了可靠的系统质量。

- 动态控制

高动态双向电压源在80微秒以下感应电压跳跃。一个小信号带宽通常为1兆赫意味着即使是高频电流脉冲,例如在主动平衡期间发生的脉冲,也可以毫无困难地进行模拟。
电芯模拟系统
应用领域
-  BMS的重复性测试和优化
-  模拟单个电芯特性,模拟电池模块和电池包内的环境。
-  在BMS开发的不同阶段,对所有硬件和软件作有关的验证,
-  测试软件新开发的算法(平衡、SoC、SoH)
-  使用无源和有源平衡电路(电感和电容)进行测试
-  验证各种操作情况下的测量精度
-  最终产品验证

解决方案

支持每一步的BMS开发
作为测试系统的服务提供商和制造商,富瑞博Scienlab为电池管理系统BMS的可靠开发和验证提供客户特定的解决方案。服务范围从电池的建模和特性描述,到模型实现,到定制和模块化的硬件在环(HIL)系统。测试环境允许快速、灵活和可重复的测试,以模拟实际电池、电流和温度传感器的行为,以及与外部系统的通信。为此,可以提供具有不同复杂度和详细程度的每种单元类型的单元模型。这些模型是通过集成在HIL系统中的实时计算来计算的。

上图BMS系统构成:
HiL系统厂商提供的电池芯模型

富瑞博Scienlab公司BMS系统:
- 电芯模拟器
- 温度传感器模拟
- 电流传感器模拟
- 绝缘电阻模拟
- 高低压电源CAN通信,数字I/O

直接测试了被测物BMS控制模块

模拟所有电池特性

BMS测试环境模拟器连接到BMS的所有组件。真实的电芯是使用电芯模拟器来模拟的。通过使用可参数化的电芯模型进行触发并实时控制,可以实现多种电芯类型。BMS的所有功能都可以在不同的环境条件下结合温度传感器模拟器、电流传感器模拟器和绝缘电阻模拟器进行测试。电池模拟器的输出电压范围涵盖了典型的电池电压,也适用于创新的应用领域,如采用高压材料的电池。模拟器允许在源模式和接收模式之间进行平滑和不间断的转换。

另一个高压电源提供了测试BMS对输出电压测量错误的响应的选项。除了与车辆进行CAN通信外,BMS测试环境还为BMS提供数字控制信号和电源电压。

电芯建模
可以选择不同的模型来模拟真实电芯的行为。除了参数化等效电路的元件外,还可以实现模拟温度、SOC、SOH等影响的复杂模型。

可重复测量结果
高精度测量技术具有可追溯性校准,保证测量和调整精度。系统中的所有通道都通过内部数据总线同步,这意味着所有测量值和设定值输出都是可复制的。

安全第一
在开发BMS时,验证安全功能是首要任务。除了BMS所需的操作点外,还模拟了可变错误情况,例如开路、短路、过电压/欠电压、超温/欠温和过电流。这使得被测设备的关键操作点能够安全接近,并保证了测试实验室和人员的安全。此外,所有仿真器连接处的绝缘强度彼此之间为1千伏,与PE之间为1千伏。
BMS test environment
BMS测试系统
Scienlab系统测试成功用例

测试场景                                                                       我们的解决方案





自定义系统配置
BMS测试系统的模块化设计使客户能够使用参数化电芯模型和触发系统的软件,将适合其应用的测试环境组合在一起。
标准化接口意味着系统可以在任何HIL测试环境中实现。模块化系统架构还允许测试环境的后续扩展,因此可以随时适应新的测试需求。这里有不同的变体。

电池和BMS开发的每个步骤的正确解决方案

作为一家成熟的储能测试系统制造商,Scienlab对电池和BMS有很好的了解。除了BMS测试环境外,Scienlab还提供广泛的BMS和电池开发服务。我们还可根据要求定制BMS和储能系统,从开发到使用测试实验室的专有测试系统进行验证。富瑞博Scienlab通过了DIN ISO 9001:2008认证,并根据ECE和EC法规以及德国联邦汽车运输局(KBA)的型式认证(如有必要)生产产品。

一切从一个源头——从理念到现场调试
我们的员工是最高标准的个人工程服务的保证:
所有产品都是在德国Bochum工厂开发和生产的——从硬件生产和软件开发到系统验收。我们对用户需求有着深刻的理解。这是在与客户的持续对话中进一步发展的,并形成了产品的基础,使我们的客户能够以最大的效率和可靠性执行他们的任务。由此产生的高端解决方案为我们的客户提供了决定性的竞争优势。


Scienlab公司BMS测试系统简介:

•评估和优化现有电池系统和BMS
•针对特定应用选择和表征合适的电池
•基于Matlab/Simulink的完全基于模型的软件开发和代码生成,或为客户的软件开发提供软件环境
•创建单元模型以在基于模型的开发中实现
•为BMS开发的各个方面(硬件和软件)提供组件、方法和服务
•在组装和连接技术、热管理、电磁兼容性(EMC)和安全方面,就电池系统设计进行咨询和优化。
•开发和生产客户特定的电池系统和BMS,包括运行策略(电池监测和平衡、SOC确定、保护)
•使用Scienlab电池和BMS测试环境进行验证



 


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