富瑞博德國Scienlab新能源汽車BMS測試方案

電池管理系統（BMS）的安全和精確測試

Secure and Precise Testing of Battery Management Systems

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

--富瑞博代理產品

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

BMS測試儀系統柜式                                 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（BMS）。由于電動汽車（如乘用車、叉車和輸送車）領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。它具有關鍵的安全、控制和調節功能。例如，它監視各種參數，如電壓、電流和溫度，以監控充電狀態的情況（SOC）。此外，BMS負責熱管理和能源管理、電池平衡和性能判定。只有通過不同電池狀態、環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響應方面對其特性進行實際仿真。

設備優勢：

l   人員和產品安全

l   實時接口

模擬器的標準化和實時性接口保證了BMS測試系統和HIL系統之間傳輸速率達到1 Gbps。它們非常可靠，允許在任何HIL測試環境中快速集成。

l   參數化單元模型

我們的測試系統可以根據客戶的要求，以高精度支持BMS的開發。針對不同的電芯型號開發高精度電芯模型, 它們可以具有不同層次的復雜性和細節，進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節，從而優化電池特性的仿真。BMS測試環境易于校準，保證了可靠的系統質量。

l   動態控制

電芯模擬系統

應用領域

• BMS的重復性測試和優化

l  模擬單個電芯特性，模擬電池模塊和電池包內的環境。

l  在BMS開發的不同階段，對所有硬件和軟件作有關的驗證，

l  測試軟件新開發的算法（平衡、SoC、SoH）

l  使用無源和有源平衡電路（電感和電容）進行測試

l  驗證各種操作情況下的測量精度

l  終產品驗證

解決方案

支持每一步的BMS開發

作為測試系統的服務提供商和制造商，富瑞博Scienlab為電池管理系統BMS的可靠開發和驗證提供客戶特定的解決方案。服務范圍從電池的建模和特性描述，到模型實現，到定制和模塊化的硬件在環（HIL）系統。測試環境允許快速、靈活和可重復的測試，以模擬實際電池、電流和溫度傳感器的行為，以及與外部系統的通信。為此，可以提供具有不同復雜度和詳細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系統中的實時計算來計算的。

上圖BMS系統構成：

HiL系統廠商提供的電池芯模型

富瑞博Scienlab公司BMS系統：

- 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。通過使用可參數化的電芯模型進行觸發并實時控制，可以實現多種電芯類型。BMS的所有功能都可以在不同的環境條件下結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，也適用于創新的應用領域，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行平滑和不間斷的轉換。

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的選項。除了與車輛進行CAN通信外，BMS測試環境還為BMS提供數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。除了參數化等效電路的元件外，還可以實現模擬溫度、SOC、SOH等影響的復雜模型。

可重復測量結果

高精度測量技術具有可追溯性校準，保證測量和調整精度。系統中的所有通道都通過內部數據總線同步，這意味著所有測量值和設定值輸出都是可復制的。

安全*

在開發BMS時，驗證安全功能是首要任務。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。這使得被測設備的關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

Scienlab系統測試成功用例

        測試場景                                我們的解決方案

自定義系統配置

BMS測試系統的模塊化設計使客戶能夠使用參數化電芯模型和觸發系統的軟件，將適合其應用的測試環境組合在一起。

標準化接口意味著系統可以在任何HIL測試環境中實現。模塊化系統架構還允許測試環境的后續擴展，因此可以隨時適應新的測試需求。這里有不同的變體。

電池和BMS開發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制造商，Scienlab對電池和BMS有很好的了解。除了BMS測試環境外，Scienlab還提供廣泛的BMS和電池開發服務。我們還可根據要求定制BMS和儲能系統，從開發到使用測試實驗室的專有測試系統進行驗證。富瑞博Scienlab通過了DIN ISO 9001:2008認證，并根據ECE和EC法規以及德國聯邦汽車運輸局（KBA）的型式認證（如有必要）生產產品。

一切從一個源頭——從理念到現場調試

我們的員工是高標準的個人工程服務的保證：

所有產品都是在德國Bochum工廠開發和生產的——從硬件生產和軟件開發到系統驗收。我們對用戶需求有著深刻的理解。這是在與客戶的持續對話中進一步發展的，并形成了產品的基礎，使我們的客戶能夠以大的效率和可靠性執行他們的任務。由此產生的解決方案為我們的客戶提供了決定性的競爭優勢。

Scienlab公司BMS測試系統簡介：

•評估和優化現有電池系統和BMS

•針對特定應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和代碼生成，或為客戶的軟件開發提供軟件環境

•創建單元模型以在基于模型的開發中實現

•為BMS開發的各個方面（硬件和軟件）提供組件、方法和服務

•在組裝和連接技術、熱管理、電磁兼容性（EMC）和安全方面，就電池系統設計進行咨詢和優化。

•開發和生產客戶特定的電池系統和BMS，包括運行策略（電池監測和平衡、SOC確定、保護）

•使用Scienlab電池和BMS測試環境進行驗證

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