电池管理系统硬件在环仿真测试（BMS-HIL）
关键词：电动汽车 电池管理系统 BMS 硬件在环仿真 HIL 自动测试
电池管理系统（Battery Management System ,BMS），主要是为了智能化管理及维护各个电池单元，包括电池物理参数实时监测，电池状态估计，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，在线诊断与预警，均衡管理和热管理等。电池管理系统硬件在环仿真测试（BMS-HIL）平台为满足BMS控制单元测试阶段的各项需求而服务。
电池管理系统（Battery Management System ,BMS），主要是为了智能化管理及维护各个电池单元，包括电池物理参数实时监测，电池状态估计，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，在线诊断与预警，均衡管理和热管理等。电池管理系统硬件在环仿真测试（BMS-HIL）平台为满足BMS控制单元测试阶段的各项需求而服务。
系统组成
BMS-HIL测试系统兼顾通用性、可靠性和拓展性的原则，采用NI的实时仿真平台，包括上位机、实时仿真机、故障注入单元、电池模拟器、高压模拟器等。实时仿真机选用NI PXI设备，匹配NI各种功能板卡，保证仿真设备运行的稳定可靠。系统开放模型开发环境，实现模型自定义创建、模型参数在线调整。
BMS-HIL测试系统兼顾通用性、可靠性和拓展性的原则，采用NI的实时仿真平台，包括上位机、实时仿真机、故障注入单元、电池模拟器、高压模拟器等。实时仿真机选用NI PXI设备，匹配NI各种功能板卡，保证仿真设备运行的稳定可靠。系统开放模型开发环境，实现模型自定义创建、模型参数在线调整。
主要功能:
控制器控制主板硬件测试、软件测试、通信测试。
匹配多种通信接口，包括CAN、LIN、以太网等，多个通道相互独立，单通道可以模拟多个节点。
匹配BMS控制主板多种信号通道接口，包括且不限于AO、AI、DO、DI、PWM In、PWM Out、电阻、功率驱动。
匹配BMS采集子板采集单体电压和温度，虚拟电池管理系统子网。
模拟高压回路上电、预充和下电，提供继电器故障和绝缘故障模拟。
支持硬件电气故障模拟（信号开路、引脚间短路、对电源短路、通道阻抗变化、干扰信号注入等），故障注入电流分为多个级别。
可以在线修改模型参数，导出模型运行数据。
可以重复测试、自动测试。
支持与其他设备联合实现三电联合调试。
支持用户进行仿真模型的二次开发及参数配置，实现其他类似控制器的HIL测试。
匹配多种通信接口，包括CAN、LIN、以太网等，多个通道相互独立，单通道可以模拟多个节点。
匹配BMS控制主板多种信号通道接口，包括且不限于AO、AI、DO、DI、PWM In、PWM Out、电阻、功率驱动。
匹配BMS采集子板采集单体电压和温度，虚拟电池管理系统子网。
模拟高压回路上电、预充和下电，提供继电器故障和绝缘故障模拟。
支持硬件电气故障模拟（信号开路、引脚间短路、对电源短路、通道阻抗变化、干扰信号注入等），故障注入电流分为多个级别。
可以在线修改模型参数，导出模型运行数据。
可以重复测试、自动测试。
支持与其他设备联合实现三电联合调试。
支持用户进行仿真模型的二次开发及参数配置，实现其他类似控制器的HIL测试。
电池单体模型
由MapleSim Battery Library提供精确的电池模型，包括基于等效电路的电池模型和基于电化学的电池模型，等效电路模型包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池，电化学电池模型包括:
锂离子电池：
阴极：LiCoO2 (LCO)，LiNiO2，LiMn2O4 (LMO)，LiMn2O4 (低停滞)，LiFePO4 (LFP)， LiV2O5 ，LiTiS2, LiWO3， NaCoO2, LiNi0.8Co0.2O2， LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC)，
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA)
阳极：LiC6 (石墨), Li4Ti5O12 (LTO)
镍氢电池：
MapleSim电池模型，借助Maple的高级分析功能，为电池的仿真分析提供参数辨识工具，方便用户使用实验数据标定模型参数。同时MapleSim方程提取和基于方程自定义功能，可查看、定制电池模型内部的方程。由此建立MapleSim的燃料电池模型和超级电容器模型。
锂离子电池：
阴极：LiCoO2 (LCO)，LiNiO2，LiMn2O4 (LMO)，LiMn2O4 (低停滞)，LiFePO4 (LFP)， LiV2O5 ，LiTiS2, LiWO3， NaCoO2, LiNi0.8Co0.2O2， LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC)，
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA)
阳极：LiC6 (石墨), Li4Ti5O12 (LTO)
镍氢电池：
MapleSim电池模型，借助Maple的高级分析功能，为电池的仿真分析提供参数辨识工具，方便用户使用实验数据标定模型参数。同时MapleSim方程提取和基于方程自定义功能，可查看、定制电池模型内部的方程。由此建立MapleSim的燃料电池模型和超级电容器模型。
根据电池厂商提供的电池数据，包括锂离子电池、燃料电池、超级电容器的特性，建立单体电池的电化学和电热计算模型；根据电池厂商提供的电化学和电热实验数据，拟合电池计算模型的参数，使之能够匹配实际电池的各种特性。如输出包括了电压分布、充电状态、热效应、容量衰减、电极活性材料分布、电动势分布、副反应等特性。
推荐配置
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硬件
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功能及特点
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PXI机箱
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高性能PXI机箱，带宽高达4GB/s
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PXI控制器
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高性能PXI控制器，Intel Xeon 4核处理器
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通信接口模块
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车载多协议接口模块，用于CAN/CAN FD/LIN总线通信
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DIO接口模块
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24路DO，24路DI，支持5~60V电平电压
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PWM接口模块
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8个隔离通道，可以设置成PWMI通道或者PWMO通道
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AO接口模块
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32路AO，输出电压（-10~+10V）信号和电流（4~20mA）信号
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AI接口模块
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带有32路AI，采集电压范围-10~+10V，4路AO和48路DIO
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可编程电阻
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电阻通道数量为5个，电阻范围0~16kΩ，步进值为0.25Ω；支持订制
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直流程控电源
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模拟车载蓄电池电压动态变化，满足控制器供电需求
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故障注入单元-1
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容纳68个通道和两个公共总线，能够持续注入2A的电流
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故障注入单元-2
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容纳7个通道和两个公共总线，能够持续注入10A的电流
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电池模拟器
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模拟电池单体温度，电压和温度通道支持选配。
电压范围：0 ~ 6V/0~5V，精度为±1mV
单象限电流范围：0~+1A / 0~+2A / 0~+3A，电流精度为±1mA
双象限电流范围：-1~+1A / -2~+2A / -3~+3A，电流精度为±1mA
故障类型：短路、开路、反极性、采样线断路
电阻范围：1~16MΩ，步进值为1Ω
故障类型：短路、开路
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高压模拟器
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模拟高压配电，完全支持订做。
模拟预充、上电、下电、放电
模拟高压继电器故障，模拟熔断器故障，模拟绝缘故障100~50MΩ
模拟直流母线电压波动，变化速率为400V/s
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软件
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功能及特点
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NI VeriStand
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实时仿真管理软件，对系统，模型，硬件进行统一管理和配置
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NI TestStand
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自动测试软件，编辑测试用例、执行测试任务、生成测试报告
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模型
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功能及特点
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Simulink模型
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模拟整车运行环境，包括电池模型和充电机模型、驾驶员模型、电源模型、虚拟控制器模型、整车模型、动力传动模型、制动系统模型、电机模型、道路环境模型
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使用环境
HIL测试系统适用于室内试验室环境，避免阳光直射，雨淋，烟尘，振动冲击，强电磁场环境。
试验温度：0～45℃，避免局部过热
试验湿度：10%～90%R.H.（90% R.H.时温度为35℃），无结露
大气压力：80~120kPa（环境温度为25℃）
海拔高度：2000m以下
供电电源：AC220V±10%，50±2 Hz
021-64227122 
sales.testing@cybernet.sh.cn 