一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统和方法及介质与流程

1.本发明涉及新能源车整车控制器技术领域，具体地指一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统和方法及介质。


背景技术：

2.现阶段，动力电池管理系统硬件在环测试已经成为电动车验证的重要一环。而现阶段多种平台的动力电池管理系统使得测试工程师必须花更多的时间和精力，学习不同平台的软件才能进行测试，往往测试环境工程师和测试工程师都需要在软件学习上耗费大量精力。
3.公布号为cn215067875u的中国实用新型专利公开了一种动力电池管理系统硬件在环评估测试装置，包括上包括上位机单元、主控单元、耐压和绝缘测试单元和动力电池模型单元，所述上位机单元双向电性连接主控单元，所述主控单元分别电性连接耐压和绝缘测试单元和动力电池模型单元，所述耐压和绝缘测试单元和动力电池模型单元分别与被测动力电池管理系统的相应接口对接。从硬件的角度，公开实现测试环境的基本搭建方案，而在实际应用中，更换测试平台，更换被测控制器后，无论是搭建后台测试环境单元，还是前台试验室测试环境单元，都要花费大量的时间与精力。如何能够将两者的效率提高，已经刻不容缓。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统和方法及介质，本发明在于提供一种测试环境，将测试后台与前台的控制逻辑分开，并且将测试环境的搭建过程模块化。一方面，模块化的测试环境搭建，减少因更换平台而增加的工作量；另一方面，将后台测试与前台测试分开，减少前台测试的工作量，可以最大限度的将时间放在测试用例的实现上。
5.本发明提出了一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统，一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统，其特征在于：包括运行在硬件在环测试系统中的前台试验室测试环境单元和后台测试环境单元；
6.所述前台试验室测试环境单元包括低压上、下电控制开关、高压上、下电控制开关、绝缘检测控制开关和充电控制开关；
7.所述后台测试环境单元具有低压上、下电逻辑、高压上、下电逻辑、绝缘检测逻辑和充电逻辑；
8.所述低压上、下电逻辑包括机柜上、下低压逻辑，所述低压上、下电控制开关通过机柜上、下低压逻辑控制机柜供电低压板卡通道来控制被测控制器的上、下电；
9.所述高压上、下电逻辑包括电池包单体电压的上、下高压逻辑、动力电池管理系统上、下高压逻辑和机柜上、下高压逻辑；所述高压上、下电控制开关通过高压接口控制所述
电池包单体电压的上、下高压逻辑、动力电池管理系统上、下高压逻辑和机柜上、下高压逻辑；所述电池包单体电压的上、下高压逻辑控制单体电压赋值通道和单体电压输出使能通道，所述动力电池管理系统上、下高压逻辑控制电池正极高压采样点赋值、预充高压采样点赋值和电池快慢充采样点赋值，所述机柜上、下高压逻辑控制机柜高压物理值赋值通道和机柜高压物理值使能通道；
10.所述绝缘检测逻辑包括正极绝缘电阻逻辑和负极绝缘电阻逻辑；所述绝缘检测控制开关一方面通过低压控制接口实现正极绝缘电阻逻辑，通过所述正极绝缘电阻逻辑控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘正极通道的接通；另一方面通过低压控制接口实现负极绝缘电阻逻辑，通过所述负极绝缘电阻逻辑控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘负极通道的接通；
11.所述充电逻辑包括快充逻辑和慢充逻辑，所述充电控制开关一方面通过快充高压控制接口实现快充逻辑，所述快充逻辑先通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到快充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制器can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到快充充电电流；另一方面通过慢充高压先通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到慢充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制器can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到慢充充电电流。
12.在另一种实施方式中，所述前台试验室测试环境单元还包括放电控制开关，所述放电控制开关通过放电低压控制接口实现放电逻辑，所述放电逻辑控制can信号模拟放电电流控制被测控制器can收到放电电流。所述放电逻辑包括动力电池管理系统请求上高压，被测控制器让动力电池管理系统上高压，动力电池管理系统发出放电请求和放电电流大于0。
13.本发明还提供了一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试方法，包含以下步骤：
14.步骤1，在前台试验室测试环境单元中放入低压上、下电控制开关、高压上、下电控制开关、绝缘检测控制开关、充电控制开关和测试用例组合；
15.步骤2，在后台测试环境单元中放入与所述低压上、下电控制开关对应的机柜上、下低压逻辑；与所述高压上、下电控制开关对应的电池包单体电压的上、下高压逻辑、动力电池管理系统上、下高压逻辑和机柜上、下高压逻辑，与所述绝缘检测控制开关对应的正极绝缘电阻逻辑和负极绝缘电阻逻辑，与所述充电控制开关对应的快充逻辑和慢充逻辑；
16.步骤3，所述前台试验室测试环境单元和后台测试环境单元通过多个对应的接口进行连接；
17.步骤4，所述机柜上、下低压逻辑通过控制机柜供电低压板卡通道来控制被测控制器的上、下电，所述被测控制器收到低压电；
18.所述高压上、下电控制开关通过电池包单体电压的上、下高压逻辑控制单体电压赋值通道和单体电压输出使能通道，所述高压上、下电控制开关通过动力电池管理系统上、下高压逻辑控制电池正极高压采样点赋值、预充高压采样点赋值和电池快慢充采样点赋值，所述高压上、下电控制开关通过机柜上、下高压逻辑控制机柜高压物理值赋值通道和机柜高压物理值使能通道；
19.所述正极绝缘电阻逻辑通过控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘正极通道的接通；所述负极绝缘电阻逻辑通过控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘负极通道的接通；
20.所述充电控制开关一方面通过快充高压控制接口实现快充逻辑，所述快充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到快充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制器can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到快充充电电流；另一方面通过慢充高压控制接口实现慢充逻辑，所述慢充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到慢充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到慢充充电电流。
21.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统的方法的步骤。
22.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
23.1、将测试的控制逻辑充分放在测试后台，大大简化了前台测试工作的工作量；
24.2、测试后台将所有控制逻辑都放入其中，便于换平台测试后，在修改控制逻辑时，对于不存在的控制逻辑，可在前台通过对应的控制开关一键输入操作来控制；
25.3、后台控制逻辑模块化，易于平台转换的动力电池管理系统测试，大大提高了工作效率。
附图说明
26.图1是本发明整体的结构框图；
27.图2是本发明低压上、下电控制开关的逻辑框图；
28.图3是本发明高压上、下电控制开关的逻辑框图；
29.图4是本发明绝缘检测控制开关的逻辑框图；
30.图5是本发明充电控制开关的逻辑框图；
31.图6是本发明放电控制开关的逻辑框图。
具体实施方式
32.以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：如图1所示的一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试系统，包括运行在硬件在环测试系统中的前台试验室测试环境单元和后台测试环境单元。所述前台试验室测试环境单元包括低压上、下电控制开关、高压上、下电控制开关、绝缘检测控制开关、充电控制开关。所述后台测试环境单元具有低压上、下电逻辑、高压上、下电逻辑、绝缘检测逻辑、充电逻辑；所述前台试验室测试环境单元和后台测试环境单元通过多个对应的接口进行匹配连接。
33.本实施例中，所定义的高压是300～1000v，低压是12v，所有控制器上电都是12v。快充表示直流充电，又称应急充电；慢充表示交流充电。
34.如图1～6，所述低压上、下电逻辑为机柜上、下低压逻辑，高压上、下电逻辑为电池包单体电压的上、下高压逻辑，bms(动力电池管理系统)高压上、下电逻辑和机柜上、下高压
逻辑，所述绝缘检测逻辑包括正极绝缘电阻逻辑和负极绝缘电阻逻辑，所述充电逻辑包括快充逻辑和慢充逻辑。
35.所述接口包括高压接口、低压接口、硬线资源接口和can源接口。所述低压接口包括低压控制接口、放电低压控制接口、绝缘检测控制开关、充电控制开关和测试用例组合。所述高压接口包括高压控制接口、快充高压控制接口和慢充高压控制接口。所述接口包括电压温度采集接口、母线电流采集接口、整车信号输入接口、逻辑控制输出接口、整车can总线接口和充电can总线接口。硬线就是硬件板卡上接出来的线，根据被测的控制器每个接口的定义不同，都要和硬线进行连接，所述硬件板卡设置在机柜。can源接口既能调用前台试验室测试环境单元软件的变量，又能驱动后台测试环境单元的硬件，用于连接所述软件和硬件。
36.本实施例用的商业化的软件configuration desk，它能将软硬件之间的接口直接生成，图1中的can源接口、硬线资源接口还有高低电压接口的匹配工作都是由它完成。所述configuration desk是dspace数字信号处理和控制工程有限公司的商标和品牌，用于促进硬件和软件的生产和开发的计算机软件工具，用于配置硬件和软件组合以满足客户需求的计算机软件工具，用于测量和生成与电子控制单元输入和输出相关的信号的计算机软件工具以及计算机软件开发、测试和评估数据。所述动力电池管理系统测试控制开关包括绝缘检测控制开关、充电控制开关和放电控制开关。
37.图1中的测试用例组合是一组测试用例，就是一段程序，用于为所述前台试验室测试环境单元提供动力电池管理系统所管理的电池组的实际运行工况的测试用例。先将用到的变量提取出来作为全局变量，所述程序是指当这个全局变量的数值发生变化时，车辆是否会发生对应的变化。如果是，就是测试通过；不是，则测试不通过。当测试用例运行时，首先要给软件赋值，那么就需要先给相应的硬件完成高低电压接口匹配才能完成测试用例的运行。例如当测试条件是在d档，车速30km/h，踩制动踏板，那么d档，车速和制动踏板开度都是全局变量
38.前台试验室测试环境单元是一个测试界面，是在是上位机里面的软件实现。本实施例所用软件为control desk。前台控制逻辑是控制机柜的赋值、设置can信号上的某个信号的数值。例如在测试的时候，在前台操作低压控制开关，就给被测控制器上了12v的电压。后台测试环境单元是将软件和硬件相结合，除了调通硬件环境，还需要将软件测试逻辑放入其中，再将软件与硬件结合起来，进行接口的匹配。
39.本实施例需要硬件在环测试设备，一个上位机，其有供用户使用的搭建前台试验室测试环境单元，前台试验室测试环境单元与后台测试环境单元的can源接口，一个带有机柜的下位机，把上位机的程序下载到机柜的下位机，所述机柜有硬件板卡，通过硬线资源接口与被测控制器连接。
40.如图2所示，所述低压上、下电控制开关通过低压控制接口实现机柜上、下低压逻辑，所述机柜上、下低压逻辑通过控制机柜供电低压板卡通道来控制被测控制器的上、下电。机柜上低压逻辑指的是让上电时，前台按下按钮，即低压上电控制开关，发1，控制机柜12v硬件通道导通，就给上电。机柜下低压逻辑指的是让下电时，前台按下按钮，即低压下电控制开关，发0，控制机柜12v硬件通道关闭，就给下电。
41.本实施例中，上、下电接口的控制逻辑都为控制开关发1，就是让被测控制器执行
上电。发0就是让被测控制器执行不上电。本发明所述被测控制器就相当于所述动力电池管理系统。
42.如图3所述高压上、下电逻辑包括电池包单体电压的上、下高压逻辑、动力电池管理系统上、下高压逻辑和机柜上、下高压逻辑，所述高压上、下电控制开关通过电池包单体电压的上、下高压逻辑控制单体电压赋值通道和单体电压输出使能通道，所述高压上、下电控制开关通过动力电池管理系统上、下高压逻辑控制电池正极高压采样点赋值、预充高压采样点赋值和电池快慢充采样点赋值，所述高压上、下电控制开关通过机柜上、下高压逻辑控制机柜高压物理值赋值通道和机柜高压物理值使能通道。本实施例中，机柜500v输出到电池管理系统采样的硬件引脚，硬件引脚的传感器测试到500v，就是上高压了。
43.前台按下高压上电控制开关，即前台按下一键上电，模型会模拟电池上高压的满足逻辑，比如被测控制器同意上高压，那么机柜就模拟这个信号发到can上，让动力电池管理系统接收，动力电池管理系统接到后，就控制主负继电器、预充继电器和主正继电器闭合，机柜再把500v这样的高压，给控制器高压采样引脚。即三路发出1，完成上高压。
44.前台按下高压下电控制开关，即前台按下一键下电，模型会模拟电池下高压的满足逻辑，比如在充电过程中，被测控制器发一个出现严重故障信号，那么机柜就模拟这个信号发到can上，让动力电池管理系统接收，动力电池管理系统接到信号后，就控制主负继电器、预充继电器和主正继电器断开，即这三路发出0，完成下高压的动作。所述严重故障是根据动力电池管理系统开发来定义的，一般分等级，本实施例中高于6级故障，就是严重故障，表示同时有多个故障同时发生，此时不能让动力电池管理系统上高压，每个车的分级标准不一样。
45.在动力电池管理系统上、下高压逻辑中，将所有继电器的高低边驱动，都放在后台逻辑中，这样的设计有利于更换被测控制器后，即使继电器控制逻辑发生变化，也不用更改后台控制逻辑，只需要把不存在的控制逻辑在测试之前赋值0即可。所述动力电池管理系统上、下高压逻辑为主负继电器高低边驱动、预充继电器高低边驱动、主正继电器高低边驱动。根据每个继电器驱动的当前情况，控制机柜板卡给电池正极、预充高压采样点、快慢充采样点赋值高压。因为平台具有通用性，前台试验室测试环境单元与后台测试环境单元的接口，这边前后台控制都做好了，当换一个控制器时，就只需把第二个控制器的接线定义再接到第一个控制器相同的口上就行，比如第一个控制是第1引脚上12v电压，第二个控制器是第10引脚上12v电压，那么换第二个控制器时，就只需把第二个控制器的第10引脚接到第一个控制器第1引脚接的硬件机柜上。
46.如图4所示，绝缘检测控制开关一方面通过低压控制接口实现正极绝缘电阻逻辑，通过所述正极绝缘电阻逻辑控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘正极接通；另一方面通过低压控制接口实现负极绝缘电阻逻辑，再通过所述负极绝缘电阻逻辑的计算，得到相应的绝缘电阻通道使能，最终实现控制器绝缘负极的接通。绝缘检测后台逻辑，将被测控制器的正负极的绝缘电阻值，用排列组合的方式发出：当在前台试验室测试环境单元选择正极绝缘电阻值时，控制逻辑通过计算，得到需要控制哪几个机柜自带电阻可以串联成测试所需的电阻值，再控制这几个电阻的使能通道，进行电阻的输出。本实施例中，机柜有十个电阻，当测试需要500ω的时候，机柜使用开发的程序，让这十个电阻排列组合形成500ω，动力电池管理系统在充放电过程中，绝缘检测到500ω，则绝缘没有问题。本发明中的
500ω可以是根据国标决定的，快慢充的数值不一样，其值也是变化的。所述负极绝缘电阻逻辑和正极绝缘电阻逻辑原理相同。
47.如图5所示，在车辆充电模式，前台试验室测试环境单元按下充电控制开关后，通过控制快充高压控制接口和慢充高压控制接口，分别实现快充和慢充的控制逻辑。
48.所述充电控制开关一方面通过快充高压控制接口实现快充逻辑，所述快充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到快充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制器can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到快充充电电流；另一方面通过慢充高压控制接口实现慢充逻辑，所述慢充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到慢充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到慢充充电电流。所述高压上电控制开关在前台试验室测试环境中，本实施例中可以一键操作。
49.其中，快充逻辑依次放入了：1、被测控制器上高压允许；2、动力电池管理系统上高压允许；3、动力电池管理系统请求充电；4、被测控制器允许电池充电；5、符合国际的握手标准；6、电池充满，则主正继电器、主负继电器断开，不再充电；7、碰到根据当前动力电池管理系统开发定义的错误，则主正继电器、主负继电器断开，电池不充电；8、最大充电电压控制。所述握手标准，也称握手协议，就是充电枪和充电桩两者之间来回发信息，保证自己是正常状态的。
50.所述慢充逻辑依次放入了：1、被测控制器上高压允许；2、动力电池管理系统上高压允许；3、动力电池管理系统请求充电；4、被测控制器允许电池充电；5、电池充满，则主正继电器、主负继电器断开，不再充电；6、碰到根据当前动力电池管理系统开发定义的错误，则主正继电器、主负继电器断开，电池不充电；7、最大充电电压控制。本实施例中所述当前动力电池管理系统开发定义的错误是指六级以上的错误，当同时发生多个故障，此时就断开不充电。
51.当换平台快慢充的逻辑发生变化，在前台试验室测试环境单元中，只需要把此项不存在的逻辑赋值0即可，存在的逻辑赋值1。以上快慢充的逻辑要按照以上顺序进行，不能更换顺序。
52.快慢充逻辑最后都控制一键上高压逻辑。高压上电成功后，再模拟插充电枪，can信号模拟充电电流，实现快慢充。此处高压上电和前面提到的电池管理系统中上高压逻辑相同，在此不再赘述。快慢充是否实现，动力电池管理系统会发出它自己的状态，从而判断是否再进行快慢充。在软件搭建的测试环境中，给插充电枪信号这电路一个电阻值，用软件给电池管理系统插枪信号采样引脚赋值，让动力电池管理系统认为插了充电枪。快充和慢充还有的不同的是模拟的插充电枪的信号不同，即所述电阻值不一样，充电电流大小不同。另外慢充逻辑没有握手标准，而快充逻辑在插充电枪后有握手标准，保证两者都是正常的。
53.如图1和6所示，所述前台试验室测试环境单元还包括放电控制开关，所述放电控制开关通过放电低压控制接口实现放电逻辑。所述放电逻辑控制can信号模拟放电电流控制被测控制器can收到放电电流。车辆放电逻辑是前台测试逻辑按下放电控制开关后，控制放电低压控制接口，启动放电逻辑：1、动力电池管理系统请求上高压，2、被测控制器让动力电池管理系统上高压，3、动力电池管理系统发出放电请求，4、放电电流大于0。以上条件依
次满足后，控制can信号模拟放电电流。can信号模拟放电电流，即在机柜上直接给放电电流这个信号幅值即可，是个假的信号，不是真的电流。当前台试验室测试环境单元有放电请求，上述放电逻辑依次满足后，线路接通才能放电，然后控制can信号模拟放电电流。
54.本发明还公开了一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试方法，包含以下步骤：
55.步骤1，在前台试验室测试环境单元中放入低压上、下电控制开关、高压上、下电控制开关、绝缘检测控制开关、充电控制开关和测试用例组合；
56.步骤2，在后台测试环境单元中放入与所述低压上、下电控制开关对应的机柜上、下低压逻辑；与所述高压上、下电控制开关对应的电池包单体电压的上、下高压逻辑、动力电池管理系统上、下高压逻辑和机柜上、下高压逻辑，与所述绝缘检测控制开关对应的正极绝缘电阻逻辑和负极绝缘电阻逻辑，与所述充电控制开关对应的快充逻辑和慢充逻辑；
57.步骤3，所述前台试验室测试环境单元和后台测试环境单元通过configuration desk进行相应接口的匹配工作；
58.步骤4，所述机柜上、下低压逻辑通过控制机柜供电低压板卡通道来控制被测控制器的上、下电，所述被测控制器收到低压电；
59.所述高压上、下电控制开关通过电池包单体电压的上、下高压逻辑控制单体电压赋值通道和单体电压输出使能通道，所述高压上、下电控制开关通过动力电池管理系统上、下高压逻辑控制电池正极高压采样点赋值、预充高压采样点赋值和电池快慢充采样点赋值，所述高压上、下电控制开关通过机柜上、下高压逻辑控制机柜高压物理值赋值通道和机柜高压物理值使能通道；
60.所述正极绝缘电阻逻辑通过控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘正极通道的接通；所述负极绝缘电阻逻辑通过控制绝缘电阻通道使能来控制被测控制器绝缘负极通道的接通；
61.所述充电控制开关一方面通过快充高压控制接口实现快充逻辑，所述快充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到快充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制器can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到快充充电电流；另一方面通过慢充高压控制接口实现慢充逻辑，所述慢充逻辑通过控制高压上电控制开关控制被测控制器采样点得到慢充电压，再通过模拟插充电枪控制被测控制can信号收到插充电枪的信号，最后通过can信号模拟充电电流控制被测控制器can信号收到慢充充电电流。
62.在所述方法中还可以加上上述前台试验室测试环境单元还包括放电控制开关，所述后台测试环境单元具有与所述放电控制开关对应的放电逻辑，所述放电逻辑控制can信号模拟放电电流控制被测控制器can收到放电电流。
63.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于硬件在环的动力电池管理系统的测试方法的步骤。
64.以上所述各个控制开关的测试没有先后顺序。
65.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。