EEPW论坛

NGM200和NGL200电源能够在测试电池管理系统的时候方便地模拟电池单元。在很多应用中，这些电源能够替代更加昂贵的专用电池模拟器。2.1s破百”的model s plaid在进博会上静态展出了。“你们印象是怎么样的？”

得到的大多回答是“科技感的Yoke方向盘”、“智能挂挡”、“可以预想的推背感”......

亦或是这样的调侃：“只付了一半的钱，所以只得到一半的方向盘”、“取消档杆，我怎么对前面闪远光灯呢？

车评人们不以为然，他们这样说道：

“都不对。这牌子好就好在辅助驾驶和BMS的强大。”

果然车评人就喜欢抓住那些普通人不懂的技术要点，涨粉么，可以理解。那么今天我们就来分享电池管理系统BMS测试解决方案和相关测试设备的内容，让各位粉丝在网络车评人面前也能挺直腰板，头头是道、滔滔不绝~

“BMS是电池与用户之间的纽带。”其主要目的是提高电池的利用率，防止电池的过度充电和放电。偶然读到这句话，有种茅塞顿开之感。

电动汽车 (EV) 依靠电池管理系统以最大程度地实现出色的功率、里程和效率。EV 中的所有电池单元都必须通过有线或无线方式连接至电池管理控制器 (BMC)。汽车电子制造商试图尽量增加电池单元的数量和密度，同时维持适当的电流隔离，导致正确管理电池的必要性日益凸显。为了确保性能和安全，必须模拟电动汽车中使用的电池单元，并验证 BMC 和电池管理控制器 (CMC) 之间的通信。

模拟、测量和测试电池供电设备和车辆中的充电电池非常重要。过充电和深放电会缩短充电电池的寿命。电池缺陷会导致电池过热，甚至会引发严重后果

想必，你也不想靠这种方式被“某某观察”所观察吧。车毁了，钱没了，网友还笑了。 

我们知道电池组通常由多个电池单元串联和并联而成。由于所有电池单元中流过的充电和放电电流相同，因此各个单元在电池容量和自放电等方面的差异会逐渐导致充电状态 (SOC) 出现不同，进而限制电池的容量和寿命。电池管理系统 (BMS) 能够主动监测、控制和管理多种电池单元参数。BMS要实现以下功能：

• 测定每个电池单元的SOC；

• 监控每个电池单元的完整性和降额（健康状态，SOH）；

• 检测故障和异常状况，并防止出现过热和起火等危险情况；

• 平衡电池单元的SOC；

• 热管理和能量管理。

要通过被动方式平衡电池单元的荷电状态，可以在充电过程中有选择性地加载具有最高电荷的电池，或使用开关调节器将能量从具有最高荷电状态的电池单元主动转移至具有最低荷电状态的电池单元。

BMS 在电池寿命和故障安全方面发挥重要作用，因此必须进行全面测试。这些测试必须模拟操作中可能发生的。

通过 BMS 优化电池单元的监测、控制和管理。例如，过充电和深放电会缩短电池的寿命，因此必须确保使用 BMC 正确控制电池。那么对于BMS测试，到底有哪些挑战呢？

• 电池缺陷会导致电池过热，甚至会引发火灾，因此应该模拟实际条件以对电池进行压力测试，包括模拟过载和欠压等错误场景以及复杂的电池配置文件；

• CMC 供应商需要通过灵活的电池仿真来表征CMC控制器的性能并执行生产测试；

• 验证完整的 BMS 系统，包括软件模拟和硬件在环 (HiL) 测试；

• 执行电池平衡测试：针对每个电池单元模拟预定义的荷电状态 (SOC)；

当然，我们还需要根据CAN和LIN SPI等适当标准来验证CMC和BMC之间的通信，

例如，需要长时间分析许多帧，并从总线上传输的所有帧中识别出某些感兴趣的帧以及测量帧的空间 —— 帧到帧、触发到帧、间隔时间等。  

BMS是个功能特别复杂的电子设备。在其设计阶段，需要对原型的功能进行验证；在生产阶段，需要对产品的功能进行测试；如果设备出现故障，需要进行检修。在这些阶段都需要有对应的测试设备来支持。

BMS的各项功能涉及到包括数据采集、数据通讯、过程控制等多种技术，需要用ADC、DIO、PWM、CAN、继电器等多种端口和设备，功能和算法都比较复杂。为了对这些复杂的功能进行全面的测试（很多情况还要进行性能测试和评估），目前的测试方法主要有两种——

第一种，通过实物进行测试：将被管理的电池组实物与BMS对接进行测试。

这种测试方法最直接，所有的测试参数都与实际情况一致，看似比较理想，但是从实际应用上来看还是存在比较多的问题：

1）测试时间长：电池组的充放电都会需要比较长的时间，在测试循环中需要等待的时间比较长，难以进行批量测试；

2）需要的辅助设备多：为了模拟各种环境状态，需要大型恒温箱等辅助设备；

3）调整参数困难：如果用于BMS单项功能的验证和调试，在开始实验之前要通过充电和放电来调整电池组的状态；

4）可控性差：单体的容量、内阻等重要参数都会受到实物的限定，没有调整空间。受制于电池组装配工艺等多方面因素的影响，无法调整任意一个单体的SOC等运行状态，另外随着循环次数的增加，电池组自身的装填也会发生变化；

5）存在安全隐患：电池组本身就是一个储存了很大能量的装置，这种测试方法虽测试人员的人身安全存在威胁；

6）能源消耗大：电池组的充电和放电需要很大的能源；

7）系统成本高：电池组自身价格比较高，尤其是大功率的电池组，相关的维护费用也比较高；

8）实际状态未知：最致命的一点。电池组在工作中每个电池单体的电压、温度、均衡电流等参数的设定值是未知的，用户只能获取到相应的测量值，无法进行实际的对比。

由此看来，实物测试只适用于BMS在正常工作范围内的表现，而不适合应用于BMS的开发调试和生产测试。

第二种，通过仿真电池组进行仿真和验证：

1）通过高精度的程控电源来仿真电池单体的电压，并具有一定的电流输出和吸收能力，仿真电池组的充电和放电过程；

2）通过高精度的程控电阻来仿真各种温度传感器；

3）通过高精度的DAC来仿真电流传感器；

4）通过故障注入模块模拟电压采样过程中断线等故障；

5）通过开关板卡控制各路信号的输入、输出；

6）通过数字IO、DAC、CAN总线通讯模块、程控电源能复制设备实现其它功能端口的仿真以及BMS的通讯。

这种方法能够通过软件快速调整电池组的工作状态，提高测试效率和安全性，非常方便。如果对多个BMS进行测试的话，成本优势更加明显，非常适合BMS开发以及大批量的生产测试。

“对一份解决方案的期待，从了解它的特点那一刻开始。”

那，就让我们一起看看罗德与施瓦茨BMS测试方案的特点——

电池管理系统测试：

• 使用多个电源模拟和控制各个电池单元；

• 预定义的可编程电池模型，例如锂离子电池；

• 实时监测电池单元参数，例如端电压和开路电压、充电和放电电流、荷电状态 (SOC) 和内阻；

• 可根据需要的电池数量进行扩展；

• 快速调节输出阻抗（-50 mΩ 至 100 Ω 间可调）；

• 数字 I/O 接口确保同步并快速控制所有电池单元

CMC/BMC 通信验证：

• 长时间分析/解码 CAN、LIN、SPI、UART 总线中的多个帧；

• 通过广泛的协议和符号级触发（数据、错误消息、帧起始等）隔离感兴趣的关键帧；

• 分段存储进一步触发和高效捕获更长时间的数据；

深度总线测量和解码数据分析（总线空闲率、比特率等）；

• 测量帧定时和统计数据：（帧到帧、触发到帧、间隔时间等）；

• 频谱分析和瀑布图等高级分析功能，直观显示时域和• 频域中的异常、电磁干扰 (EMI) 影响和事件；

• 自动脉冲宽度调制 (PWM) 测量（单极和双极）。

收起那些属于营销套路的话术，咱换点实际的、真实参数的描述，描述什么样，到手就是什么样。

罗德与施瓦茨的NGL200和NGM200直流电源功能多样，具备测试和验证电池管理系统的所有必要功能。

NGL200和NGM200电源支持源端和吸收端双象限操作。源电流最高为6A，吸收电流最高为3A。所有输出完全对地隔离。输出可以串联以根据单个电池单元模拟电池盒，最大对地电压为250V。可调节的输出阻抗可以设置为–50mΩ至100Ω。电源输出的电流和电压测量提供高分辨率测量值。

所有功能均可完全进行远程控制，且命令处理时间不足 6 毫秒。此外，NGM200电源系列还具有可选的电池模拟模式，可以真实地模拟不同的预定义或用户定义的电池单元类型。ASCII 文件针对每个电池单元类型定义了取决于荷电状态的开路电压和内阻。

这些功能能够以出色的精度和时间分辨率模拟和改变一段时间内的电池单元属性。对于中小型电池，电池单元的电流直接从电源中流出。对于汽车等应用中使用的大型电池，无需通过实际流动的充电和放电电流来进行BMS测试。电流测量结果（如流过分流电阻器的电压）经模拟以整合到BMS，电源则建立电池单元电压并提供平衡电流。

NGL202和NGM202双通道电源外形小巧、配置灵活、节省空间，非常适用于BMS测试。

除了提供NGM-K106 电池模拟选件，NGM200 电源系列还改进了测量准确度，并且能够快速记录电流和电压，采样率高达每秒可采集 500000 个数值。电池模拟选件可以运行 ASCII 文件中存储的配置文件；这些配置文件描述了相对于荷电状态的开路电压和内阻。电源提供常用电池类型的配置文件。快速记录功能可以捕获电流和电压中的窄尖峰和毛刺以排查故障。

现在你能直观的感受快充时 250 kW（电流大于 600A）的效果；在前往充电站的路程中，热管理系统在 10 分钟内加热到电芯温度 55 度（理论的活性最佳温度），然后让你更快的进入充电峰值。都是靠着BMS这个“大脑”调控。如果它不够优秀，续航就会严重缩水，电池寿命提前衰退，电机也根本发挥不出实际效果。

最后，愿各位看到测测这篇文章的工程师们，BMS测试都能顺利，研发出更厉害的系统；愿看到这篇文章的其它粉丝都能买到优秀BMS系统的车。