一种电池管理系统功能测试硬件平台的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统检测领域，特别是涉及一种电池管理系统功能测试硬件平台。

背景技术：

蓄电池尤其是锂离子电池的广泛应用，催生了大量生产组装以及研究电池组管理系统的厂商和机构，同时安装、调试、测试等相关周边产业也随之兴起。

现有技术中，很多电池组管理系统的测试方法是将电池组和电池管理系统(Battery Management System，BMS)连接在一起，对其充放电使之增加或降低电压，改变其充放电电流、或置于恒温箱中改变温度仅仅是测试其BMS功能是否正常，这样操作不仅损耗电池组使用寿命，既浪费能源又增加测试成本，而且需要耗费大量的测试时间，对快速生产出货非常不利。且现有技术中对BMS的测试存在测试不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电池管理系统功能测试硬件平台，实现对电池管理系统的功能的精确测试。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种电池管理系统功能测试硬件平台，所述硬件平台包括：

电压产生电路、电流产生电路、等效温度电路、电源电路以及微控制单元；

所述电压产生电路的输入端、所述电流产生电路的输入端以及等效温度电路的输入端均所述微控制单元连接，所述电压产生电路的输出端、所述电流产生电路的输出端以及所述等效温度电路的输出端均与待测电池管理系统连接；

所述电源电路与所述电压产生电路、所述电流产生电路、所述等效温度电路以及所述微控制单元连接，用于给所述电压产生电路、所述电流产生电路、所述等效温度电路以及所述微控制单元供电；

所述电压产生电路用于模拟待测BMS的电芯电压输入；

所述电流产生电路用于模拟待测BMS的充放电状态；

所述等效温度电路用于模拟待测BMS的温度检测；

所述微控制单元用于控制电压、电流、温度的输出和调整，以及对待测BMS进行信息读取或写入。

可选的，所述电压产生电路具体包括：数字模拟转换器、运放电路以及反馈电路；

所述数字模拟转换器的输入端与所述微控制单元连接，所述数字模拟转换器的输出端与所述运放电路的输入端连接，所述运放电路的输出端与所述反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与待测电池管理系统连接。

可选的，所述电流产生电路具体包括恒流源电路和数字可编程电阻芯片；

所述恒流源电路的输入端与所述微控制单元连接，所述恒流源电路的输出端与所述数字可编程电阻芯片的输入端连接，所述数字可编程电阻芯片的输出端与所述待测电池管理系统连接。

可选的，所述平台还包括：

显示器和蜂鸣器；

所述显示器和所述蜂鸣器均与所述微控制单元连接。

可选的，所述显示器为LED显示器或LCD显示器。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型中的硬件测试平台通过设置电压产生电路、电流产生电路、等效温度电路、电源电路以及微控制单元，由电压产生电路实现对BMS的电芯电压输入模拟，由电流产生电路实现对BMS的充放电状态模拟，由等效温度电路实现对BMS的温度检测，测试精度大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电池管理系统功能测试方法流程图；

图2为电池管理系统测试系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例电池管理系统功能测试硬件平台结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种电池管理系统功能测试硬件平台，实现对电池管理系统的功能的精确测试。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为电池管理系统功能测试方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：获取待测电池管理系统测试项目文件；

步骤102：对所述待测电池管理系统测试项目文件进行编辑，得到编辑后的测试项目文件；

所述对所述待测电池管理系统测试项目文件进行编辑包括：

对待测电池管理系统测试项目文件中的测试项目进行增加、删除和修改中的至少一项。

步骤103：将所述编辑后的测试项目文件传输至PC上位机；

所述待测电池管理系统测试项目文件以Excel或者TXT格式传输至PC上位机

步骤104：判断编辑后的测试项目文件的格式是否是预先设定的标准格式，得到第一判断结果；

步骤105：若第一判断结果表示编辑后的测试项目文件的格式是预先设定的标准格式，则将所述编辑后的测试项目文件发送至预先搭建好的硬件测试平台对待测电池管理系统进行测试；

所述硬件测试平台根据所述编辑后的测试项目文件对待测电池管理系统进行测试具体包括：

硬件测试平台根据PC上位机发送的测试开始指令进行测试；

硬件测试平台根据PC上位机发送的转换指令对待测电池管理系统的电压、电流、温度以及持续时间进行转换；

硬件测试平台根据PC上位机发送的写入指令，完成对待测电池管理系统的写入操作；

硬件测试平台根据PC上位机发送的读取指令，确定硬件测试平台的状态；

硬件测试平台根据所述硬件测试平台的状态判断当前测试步骤是否结束，得到第一判断结果；

若第一判断结果表示当前测试项目结束，则进行下一项目的测试，直到所有项目测试完毕；

若第一判断结果表示编辑后的测试项目文件的格式不是预先设定的标准格式则重新对所述待测电池管理系统测试项目文件进行编辑。

图2为电池管理系统测试系统结构示意图，如图2所示，所述系统包括：

项目文件获取模块201，用于获取待测电池管理系统测试项目文件；

编辑模块202，用于对所述待测电池管理系统测试项目文件进行编辑，得到编辑后的测试项目文件；

传输模块203，用于将所述编辑后的测试项目文件传输至PC上位机；

判断模块204，用于判断编辑后的测试项目文件的格式是否是预先设定的标准格式，得到第一判断结果；

测试模块205，用于当第一判断结果表示编辑后的测试项目文件的格式是预先设定的标准格式，则将所述编辑后的测试项目文件发送至预先搭建好的硬件测试平台对待测电池管理系统进行测试；

循环模块206，用于当第一判断结果表示编辑后的测试项目文件的格式不是预先设定的标准格式则重新对所述待测电池管理系统测试项目文件进行编辑，得到编辑后的测试项目文件。

图3为本实用新型实施例电池管理系统功能测试硬件平台结构示意图，如图3所示，所述硬件平台包括：

电压产生电路301、电流产生电路302、等效温度电路303、电源电路304以及微控制单元305；

所述电压产生电路301的输入端、所述电流产生电路302的输入端以及等效温度电路303的输入端均所述微控制单元305连接，所述电压产生电路301的输出端、所述电流产生电路302的输出端以及所述等效温度电路303的输出端均与待测电池管理系统连接；

所述电源电路304与所述电压产生电路301、所述电流产生电路302、所述等效温度电路303以及所述微控制单元连接，用于给所述电压产生电路301、所述电流产生电路302、所述等效温度电路303以及所述微控制单元供电；

所述电压产生电路用于模拟待测BMS的电芯电压输入。

所述电流产生电路用于模拟待测BMS的充放电状态。

所述等效温度电路用于模拟待测BMS的温度检测。

所述微控制单元用于控制上述电压、电流、温度的输出和调整，以及对待测BMS进行信息读取或写入。

所述电压产生电路具体包括：数字模拟转换器、运放电路以及反馈电路；

所述数字模拟转换器的输入端与所述微控制单元连接，所述数字模拟转换器的输出端与所述运放电路的输入端连接，所述运放电路的输出端与所述反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与待测电池管理系统连接。

所述电流产生电路具体包括恒流源电路和数字可编程电阻芯片；

所述恒流源电路的输入端与所述微控制单元连接，所述恒流源电路的输出端与所述数字可编程电阻芯片的输入端连接，所述数字可编程电阻芯片的输出端与所述待测电池管理系统连接。

所述平台还包括：

显示器和蜂鸣器；

所述显示器和所述蜂鸣器均与所述微控制单元连接。

所述显示器为LED显示器或LCD显示器。

具体的，本实用新型选择以笔记本电脑应用中的4串锂离子电池组管理系统为测试对象，该电池组管理系统采用I²C通讯，对其flash参数修改和指令读写均采用此通讯方式。电池组通过充电MOSFET和放电MOSFET分别控制其充放电的允许开关，电池组分别接入系统的Vcell1，Vcell2，Vcell3，Vcell4，Vcell5端，Vcell1即为该系统电路的地(GND)，Vcell5端为电压最高端。另外，该系统有2个温度传感器，一个获取电芯温度值，一个获取MOSFET温度值。

搭建完成硬件测试平台，具体由主控芯片STM32F103，DAC芯片TLC5615，运放TS507，OP07，数字电阻器AD5175，CAT5140，隔离芯片DCDC1509，稳压芯片LM1117，7805，LM317等构成。硬件测试平台中所有转换输出电压均是隔离的，所有平台控制信号以及与待测BMS通讯信号也是相互隔离的。该硬件测试平台可实现根据主控芯片下发的指令控制各个模块，使各个硬件模块按照一定顺序输出相应的电压、电流、温度控制电阻等。

待测BMS系统中的电芯电压、电流、温度均由硬件测试平台提供，测试平台硬件与待测BMS连接方式如下：硬件测试平台Vcell1(GND)与待测BMS的GND连接，硬件测试平台Vcell2，Vcell3，Vcell4，Vcell5端依次与待测BMS电芯接入端连接，Vcell5端为电压最高端，硬件测试平台输出温度等效电阻与待测BMS热敏电阻接线柱相连，平台输出电流两端分别与待测BMS的Battery-与Pack-相连，硬件测试平台通讯线与待测BMS通讯对应相连。

同时硬件测试平台提供的测试，使其流过充放电MOSFET，通过测试MOS线路中是否有流过来确认MOS是否开闭，该操作也和其他转换操作一样通过文件指令实现。

硬件测试平台给BMS下发的指令是响应PC上位机的指令所作出的，上位机指令是导入文件数据中提取的，文件中的数据是用户根据测试需求编写的。因此用户可以根据不同需求，编辑多种多样的测试方案，来满足不同方案或不同客户的需要。

测试文件选择以excel或txt格式输入，定义规则见以下描述，测试文件数据通过电脑USB串口发送给硬件测试平台，硬件测试平台根据接收的数据或指令完成转换电压、电流、温度、持续时间、给待测BMS发送指令、读取待测BMS数据等操作。为了测试操作的方便性，硬件平台还带有LED、LCD显示、蜂鸣器提示功能，以及测试数据自动存储并适时上传上位机的功能。

本实用新型方法重点在于测试可编程的灵活性，可编程的灵活性在于对测试文件的灵活编辑，测试文件的编辑方法多种多样，本实用新型具体选择如下方法进行：

以excel为数据载体，在一个excel文件内，设置多个标签页，每个标签页根据其命名名称决定其功效。“Control”标签设置为选择测试项目功能，决定了哪些功能项目需要测试，哪些不需要测试，以及不同项目的测试顺序。该标签中有2列数据，行数不限(功能项目数不限)，定义B列为功能名称，该名称同对应的测试标签名称相同，定义C列为选择使能标志，写1表示该功能参与测试，写0表示不参与测试。

对于其他标签，如“COV”或“Inhabit_Susp”标签，其中包含该功能对应的测试序列信息。当”control”标签中该功能后选择标志为”1”时，即按照顺序依次执行为”1”的功能项目。

本实用新型中给每个测试项目的文件内容赋予不同的定义，定义方法可以依据某个数据块(一个固定长度的数据包)开头或结尾的1个、2个或4个字节等于某些特殊值为特征进行数据含义隔离，并根据不同的含义数据实现对不同操作的选择。本实用新型选择以两个双字节数0xFFBB 0xFFBB作为某功能测试项目的开始标志，以两个双字节数0xFFEE 0xFFEE作为某功能测试项目的结束标志。每个功能项目内包含多个测试步骤，每个测试步骤以两个双字节数0xFFAA 0xFFAA作为该步骤的结束标志。每个测试步骤的开始数据首字节表示该步骤的功能，0xFB开头表示该步骤完成测试功能相关阈值参数的修改，0xFE开头表示平台提供给待测BMS设定的电压、电流、温度、持续时间等，0xFC或0xFD开头表示对待测BMS进行写指令或读取信息。

对于步骤中具体的操作，如数据如何表示修改哪些参数，转换到多大的电压或电流，读写什么指令，本实用新型中不再做过多说明，只要所使用方法达到这一目的即可，本实用新型方法的思想即使用一系列数据序列完成不同功能不同步骤下的不同操作，凡以该目的达到可编程测试的效果均在本实用新型方法的保护范围内。

对待测BMS中一个新的功能OTC的测试，即在excel文件中新建一个标签命名为OTC，并在control标签页中B列某行写入OTC，该行C列写入1。然后在OTC标签中，编辑测试步骤，分别输入不同的转换内容，再进行一定次序的排列即可实现对OTC功能测试文件的编辑。

例如：条件为，充电情况下，电池温度达到65摄氏度时BMS需要设置OTC flag提示用户。每一测试项目中包含多个测试步骤，在OTC测试项目的标签内需含有以下步骤信息，紧接上个步骤结束标志0xFFAA 0xFFAA(均为十六进制)开始写入0xFE01 0x0ED8 0xFE02 0x0ED8 0xFE03 0x0ED8 0xFE04 0x0ED8(四串电芯电压均设定为3800mV)，0xFE05 0x0276(转换63摄氏度输入到待测BMS的Tcell端)，0xFE07 0x01F4(表示载入充电电流500mA)，0xFE08 0x0010(等待16秒确认待测BMS进入充电状态)，0xFFAA 0xFFAA(表示以上步骤结束)，0xFDxx 0x0002 0x0040 0x0040(表示读取某状态中充电状态标志位，确认进入充电状态)，0xFD51 0x0002 0x0000 0xC000(读取safetys status确认OTC标志位为0，即没有发生OTC保护)，0xFFAA 0xFFAA(以上步骤结束)，0xFE05 0x029E(转换67摄氏度输入到待测BMS的Tcell端)，0xFE08 0x000B(因事先设置10秒保护进入时间，所以此处等待11秒使待测BMS进入OTC保护状态)，0xFD51 0x0002 0xC000 0xC000(读取safety status确认OTC标志位为1，发生OTC保护)，0xFFAA 0xFFAA(以上步骤结束)。至此，此例中该条件的测试文件写入完毕。

通过上位机以USB通讯方式将数据发送给硬件平台，发送过程中因USB其他标识符数据的干扰可以额外设定数据规则，当下位机收到符合规则的数据后认为是平台测试文件内的数据。当收到测试文件数据后，接收到0xFFBB 0xFFBB则认为测试准备开始，接下来接收到0xFB开头的步骤数据，硬件平台对待测BMS系统进行参数修改；当接收到0xFE开头的步骤信息时对相应的电压、电流、温度、持续时间进行转换；当接收到0xFC开头的数据时，对待测BMS写入指令，对其进行控制，当接收到0xFD开头的数据时，对待测BMS读取信息，即将BMS的反馈状态读回硬件平台进行判断。若硬件平台下发的状态应有的信息响应符合对应的BMS反馈状态则认为本测试步骤结束，若本功能项目中所有测试步骤均结束则该功能测试结束。

测试结果实时保存在硬件测试平台的flash芯片中，在每个功能项目测试完成时，将测试信息反馈给上位机，上位机将测试信息记录在电脑对应文件夹中，同时将导出信息按照事先定义的规则解析为通俗易懂的信息序列方便测试者查看。进一步地，新增测试功能或某功能内新增测试条件或测试步骤，均可以通过上述方法实现。本实用新型方法的可编程性就体现在只需要一个硬件平台和一个可导入的文件就可实现对不同功能、不同测试条件或测试步骤进行自由、方便的测试切换。实现的方式简单，即按照实现定义的格式修改文件内容即可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。