BMS HIL 仿真测试系统方案 - 北京飞翼科技有限公司 - 副本.docx
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BMSH1!
仿真测试系统方案
北京飞翼科技有限公司
BEIJINGPHIEANSCIENCEANDTECHNOLOGYCO.,LTD
IHIL_仿寘测试概述■，.....
li..Hii仿真测试系统的结_构
12.HIL仿真测试系统的功能 2
2. &MSHIL仿真漏试系統—
21, BMS功能分析 4
2.2. BMS系统架构分类 S
2.3, BMSHIL仿真测试系统茁求
2A SHtL系统的组成, 12
2.5.测试系统的硬件甲台 ,13
2.5,L
2.5.2,
RTPC介绍‘
10及通信板卡
rF
15
.16
233,Z5A.Z5.5
2S.6,
25,7.
23.S,
25,9.
ZSAO.
电池模拟器模块
信号调理模块电源模換.
电m板卡
绝缘电阻模块
仿Mnmm卡
^
獅注人獻
■由
■
23
“27
.29
33
34
34
^
35
3S
2.SAL SMif?
Simulator示例' 36
2.6.上位机剷试软件 37
2.6A.
2,6.2.
测试仪表管理.
波锻编m.mi.i
40
^
41
_
2.6.3, SMRControffer 本测试功能. 42
Z6A, 总m信号编辑 42
2.6.5, 标定与标定数据库设计器 43
北京飞埂科技有限公司|BMSH1L仿真测试系统方案
2.7.自动化测试软件-SMftAUTOMATION 44
Z71.软件功能 44
2J1 用户管理 47
273‘其他功能定制扩展. 47
2.8, 仿真模型-AMESIM 47
2.BA.
建校软件Amesim
...4S
Z8.2,
2.8.3,
基于Anisim的实时仿真实现流程. S2
“
镆型简化工具&实时代码生成一, 55
Z8A,电池解决方案 53
Z8.5.
整车模型解决//案. 71
2.9,BMSHIL测试 31
2-9丄
2,9.2.
233.
测试流程,
充放电濟试&
通m剷试...
.,82
„86
2.9A
2.9.S.
故障诊断瀦试、 87
挪试规范. 8B
3. 方靠雜■ 90
3丄实施歩骤. 90
3,2.飞翼科技的工作内容 92
3.Z1,3,2.2,12.3,
信号列表制怍 92
^
外围硬件设H 92
fM束制作, 92
12.4,3,2.5.3,2.6,
3.2.7,
10模型幵发和配罝. 93
CAN报文集成 93
试验■试工程开发. 93
m
自动试案例幵发. 93
^
北京飞颯科技有限公司丨BMSH1L仿真iS试系统方案 ]]
3.3,HtL项目中用户霜提供的文件 94
3A 硬件交付 9S
3.S. 文挡整理与提交 95
培调及技术康务 SB
4丄 HtL整休知识培则 %
42 设备知识培训 96
4.3, 测试操作软件知识格训 96
4A 技木ffi务 97
43,阶段安排 97
S. 凤险控刺. 99
6. 交付娜单
101
7. 售后服务. 10S
3. 客户应用雜
104
9. 电池摸拟■对比 108
%
号'
北京飞铒科技有限公司丨BMSH1L仿真测试系统方案 []]
LMIL仿真测试概述
HIL仿真测试为ECU的控制算法及功能开发提供了良好的闭环测试环境，为产品全方位验证提供有效支持*通过HIL仿真测试系统可以快速验证ECU控制功能，提早排除可能存在的故障，完善所设计开发的系统产品。
1.1.HIL仿真测试系统的结构
HIL仿真系统是双机架构，包括上位机和实时仿真机拒.如图〗所示。
•上位机釆用PC机，运行测试管理系统软件，供测试人员进行日常的测试操作。
^
■上位机通过髙速局域网、工业串口、,总线等接口与实时仿奠机柜进行连接，用于监控实时仿舰柜，
■上位机通过CAN总线、K线等接口与ECU进行连接，用于诊断、标定等操作.
•实时仿真机柜主要提供车辆被控对象的模拟，包括S
■实时硬件：
主要ffl于接收ECU的信号输入，仿真被控对象行为并产生相应的信号输出。
在实时硬件上需要运行实时操作系统，以保证模拟的实时性；被控对象的行为模型运行在实时操作系统之上：
呙外裉据各执行机构、.传感器的特性，需要建立接口模型以迖到
逼真的仿真效果。
'■
■I/O板卡：
用于信号输入和输出a包括AD卡、DA卡、DIO卡、定时计数卡等板卡。
■信号调理&仿與位载扳卡：
通过板卡模拟生成的传感器信号需要经过调理后才能供给
ECU；同样，ECU的输出信号必须经过调理后，才能供给I/O板卡采集，否则可能会损坏被测ECIL仿真负载扳卡实现对ECU外部执行器负载的模拟，如电机、车灯、喷油器等。
故障注入板卡：
用于产生各种电气故陣（例如断路、与电源或接地短路等），以便对ECU
的诊断功能进行测试&
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测试皆理系统
PCt位机
，
实时仿真机柜
/
实吋处理骼
I
O
板卡 调理
故吨注入板卡
被测ECU
实时操作系统 &
L2.HIL仿真测试系统的功能
图IHIL仿真测试原理图
汽车OEM和供应商应对增长的ECU测试需求的唯一途径是髙效地创建测试和自动化执行测试&H【L仿离测试作为一种可行的测试手段，可以在“虚拟车辆”中对控制器进行大量测试，而无需良实的车辆。
HIL测试系统可模拟驾驶员、车辆及其工作环境，因而是自动测试ECU的一种理想实验室工具，
其主要功能包括：
•故障谂断测试：
通过手工、自动的故障注入（包括电气故障、信号不合理等X实现对诊断
功能的测试，诊断功能包括像电池欠压、过压，单体电池短路、温度传感器短路等：
■总线功能测试：
通过信号激励等手段，让BMS运转总线功能，并利ffl总线节点仿輿、总线
监测等手段测试其总线功能；
•控制功能测试：
通过控制电池模拟器输出电流、电压、温度等数据驱动被测BMS工作，模
拟充放电过程，进ffBMS完整搾制策略的验证；
•联网ECU的集成测试：
利用整车网络仿貞，将联网间的多个ECU（如CMU、VCU等）进行交互功能集成测
•自动化测试：
通过测试案例的自动化运行，进行BMS各功能自动、批星或连续测试，以快
速验证BMS各功能及其稳定性6
HIL仿真测试手段的优势在于:
•可进行极限或危险条件下的ECU测试，而不会对人员或车辆造成危害，保证了测试的安全
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性;
•快速模拟/重现复杂的故障模式（包括电气故障、信号不合理等）.提髙ECU的复杂诊断功能的测试覆盖率；
•可模拟整车环境，实现多ECU的集成测试，同时验证总线功能和整车系统行为，以降低测试工作的重复投入；
*通过测试案例设计，可实现自动化测试，提髙测试工作效率：
•通过测试案例的持续积累和改进，形成ECU相关知识沉淀，便于更好地进行ECU设计和功
能验证
，警 '%
\
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2.BMSHIL仿真测试系统
2.1.BMS功能分析
电池管理系统（BMS）的功能应当包括电池基本保护功能、电池均衡功能、电池储备能量测算功能、
电池自检和故障诊断、网络通信功能a
电池管理系统
崔尔s科主述接汗泠
_
数据
采集及保护
屮心控制笋元
'fliPtf7L
L^
t ^
：
均衡管理
fOPACK-
囝2电池管理系统原理框围:
> 基本保护功能
电池管理系统BMS的基本保护功能主要包含了以下6大部分功能:
1）过压保护功能（OVh
2）低压保护功能（UVh
3）髙温保护功能（OTh
4）低温保护功能（UTh
5）过流保护功能（0C）5
6）短路保护功能（SC）。
> 均衡功能
单体电池参数的不一致会对电池组的使用产生严重影响，尤其是串联电池组，串联电池组可
用容量仅由电池组中最小容量电池的容量决） 因此，为了克服单体电池的不一致性对电池组造
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成的严重影响，在电池实际的充放电过程中*需要采用一定的均衡控制算法和策略使得每一个单
体电池的容量和对外特性保持一致，提髙电池组的性能和使用寿命6
> sac测算功能
作为电池管理系统的功能，电池能量储签的测算功能是必不可少的&但是要实时测量电池储备的能量是比较困难的s通常人们用测星电池电压和电流的方法，算出电池的实时容量Ah和实时电量这个方法比较简单也很容易测量，但是不准确&因为电池的电压与其储备的能量并没
有固定的线性关系。
也有一些采用数学模型仿离方法计算电池储备能量，由于电池储备能量与相
：
：
：
关的诸多电池参数没有确定的线性关系，计算结果误差也较大&/
电池可以看作一个复杂的非线性系统。
影响电池容量有内部及外部it多因素，包括电池温度、
电池寿命、.电池内阻和放电率等，因此，对SOC的估算难度可想而te，而如何验证soc测量的算
法准确性是BMSHIL系统的一大测试重点和难点。
;
> 故障诊断和报警功能 y
电池管理系统BMS必须具备完整的系统自检、故障存储和显示功能功能,无论电池处在充电、
放电时s还是停车休眠时.任一电池的电压、电流和温度超过设定的限值，电池管理系统（BMS）都
应能发出声、光警报，并输出报菩信息，自动控制调节充、放电或切断电路a
> 网络通信功能
作为纯电力或者混合动力汽车核心控制器之一的BMS系统，需要和整车其它控制器进行实
时和大量的数据交互，因此，CAN网络通信功能是其必须具备的主要功能之一。
2.2.BMS系统架构分类
_
电池管理系统主要有两种不同的架构，即主从式系统和集中式系统&
1）集中式结构中，中央控制单元、数据釆集单元等形成整个电源系统的管理单元，对电源系统的基本信总如电压，电流、温度，进行釆样，然后在BMS中心处理器内进行数据的处理，计算、判断和相应的控制。
其优点是材料的成本低，可在电池管理系统之间无限制地通信，安全管理便利，
简化了对不同电池参数的调整与改写，对参数的测量速度较快，可靠性髙，可以灵活计算.根裾不同
的情况在中心处理器内修改软件，满足不同要求。
缺点是需要解决串眹蓄电浊的电压测量中共地、
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