動力電池自動化測試系統(tǒng)總體方案修改剖析

1、動力電池自動化測試系統(tǒng)總體方案湖北德普電氣股份有限公司3276513） 第一部分：模組來料OCV檢測系統(tǒng)方案一、簡述本系統(tǒng)首先導(dǎo)入模組出廠數(shù)據(jù)到本地?cái)?shù)據(jù)庫，測試時(shí)通過條碼掃描槍讀取電池包的條碼信息，按照預(yù)設(shè)好的測試方案，通過CAN總線讀取BMS的電池OCV信息，并將電池OCV信息與出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，按照預(yù)設(shè)的條件進(jìn)行產(chǎn)品合格判定。并把相關(guān)信息記錄在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)將不合格結(jié)果進(jìn)行標(biāo)簽打印。二、組成模組來料OCV檢測系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。1）研華工控機(jī)2）Honeywell條碼掃描槍3）NI PCI CAN通訊卡4）明緯開關(guān)電源5）NI PCI

2、 I/O板卡6）Zebra標(biāo)簽打印機(jī)7）掃描槍伺服系統(tǒng)8）附屬組件圖1 模組來料OCV檢測系統(tǒng)原理框圖三、功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案圖2 來料OCV檢測系統(tǒng)示意模組來料OCV檢測系統(tǒng)由工控機(jī)通過軟件進(jìn)行設(shè)備集成。用戶登錄后，根據(jù)權(quán)限編寫測試流程，測試流程包含掃描槍伺服系統(tǒng)的控制、DBC文件的選擇、不合格條件的設(shè)定等，并將測試流程與條碼進(jìn)行模糊綁定。在進(jìn)行具體測試過程中，當(dāng)完成線束連接后，可以點(diǎn)擊啟動按鈕，模組來料OCV檢測系統(tǒng)自動按照測試方案驅(qū)動掃描槍伺服系統(tǒng)，掃描槍到預(yù)設(shè)位置后讀取相應(yīng)的條形碼填入對應(yīng)位置。條形碼讀取完畢后自動從數(shù)據(jù)庫中搜索電池的相應(yīng)出廠OCV值，并根據(jù)DBC文件，自動通過PCI CA

3、N通訊卡讀取并解析相應(yīng)的電池OCV信息，按照預(yù)設(shè)的判定條件進(jìn)行結(jié)果判定。完成測試后，將不合格的測試結(jié)果按照預(yù)設(shè)格式進(jìn)行打印。同時(shí)出于滿足手動調(diào)試的需要，所有的操作均可以單步手動操作。工控機(jī)內(nèi)安裝PCI接口的CAN通訊卡、I/O板卡。工控機(jī)通過PCI I/O板卡控制的接觸器對BMS上電、下電控制。工控機(jī)通過PCI CAN通訊卡與BMS進(jìn)行通訊，完成數(shù)據(jù)的讀取與解析。按照功能劃分，軟件具備如下功能：3.1 人機(jī)界面提供用戶的登入登出、新用戶的建立、管理等功能。軟件提供了測試流程的編輯、檢查、載入等功能。并提供測試方案的啟動、停止、暫停、回復(fù)等按鈕，用于測試流程控制。軟件提供了電池條碼信息、接觸器狀

4、態(tài)、BMS信息、測試流程的狀態(tài)等信息。界面大致如下：圖3 模組來料測試系統(tǒng)主界面示意圖3.2 測試流程控制軟件能根據(jù)預(yù)先編制好的測試方案，按照用戶的命令啟動測試方案，并能按照測試方案自動的執(zhí)行測試流程，并完成結(jié)果判定。圖4系統(tǒng)及流程3.3 數(shù)據(jù)存儲、管理、查詢功能記錄用于對電池包設(shè)備的OCV測試信息，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，并提供查詢界面，用于用戶查詢。圖5 數(shù)據(jù)管理功能示意3.4 標(biāo)簽打印通過以太網(wǎng)接口，將電池包的測試結(jié)果按照定制好的格式用標(biāo)簽打印機(jī)打印出來，粘貼在流程卡上，便于直接查看電池包狀態(tài)。打印格式由客戶定制。四、接口及形式u 對MES的以太網(wǎng)通訊接口u 對電池包的CAN通訊接口u 對電池

5、包的12VDC電源接口第二部分：絕緣測試系統(tǒng)方案一、簡述本系統(tǒng)通過條碼掃描槍讀取電池包的條碼信息，按照預(yù)設(shè)好的測試方案，依次閉合電池包引線與耐壓測試儀之間的連線，并啟動高壓絕緣測試儀對電池包進(jìn)行絕緣測試，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品合格判定。并把相關(guān)信息記錄在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)將結(jié)果進(jìn)行標(biāo)簽打印。二、組成絕緣測試系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。1）研華工控機(jī)2）Honeywell條碼掃描槍3）Chroma 絕緣耐壓測試儀4）NI PCI I/O板卡5）Zebra標(biāo)簽打印機(jī)6）附屬組件圖1 絕緣測試系統(tǒng)原理框圖三、功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案絕緣測試系統(tǒng)由工控機(jī)通過軟件進(jìn)行設(shè)備集成。用戶登錄后，根據(jù)權(quán)

6、限編寫測試流程，測試流程包含絕緣耐壓儀的參數(shù)設(shè)定、輔助接觸器的閉合與斷開、絕緣測試的啟動停止、絕緣測試結(jié)果的判定條件等，并將測試流程與條碼進(jìn)行模糊綁定。在進(jìn)行具體測試過程中，當(dāng)完成線束連接后，可以點(diǎn)擊啟動按鈕，絕緣測試系統(tǒng)自動按照測試方案閉合對應(yīng)的接觸器、完成對絕緣耐壓儀參數(shù)的設(shè)定后，自動啟動絕緣耐壓儀對電池包進(jìn)行絕緣測試，并將測試結(jié)果按照預(yù)設(shè)好的條件進(jìn)行判定。完成測試后，將測試結(jié)果按照預(yù)設(shè)格式進(jìn)行打印。同時(shí)出于滿足手動調(diào)試的需要，所有的操作均可以單步手動操作。工控機(jī)內(nèi)安裝PCI接口的I/O板卡。工控機(jī)通過PCI I/O板卡控制的接觸器實(shí)現(xiàn)對絕緣耐壓儀輸出正對電池包主正、電池包主負(fù)、MSD I

7、n、MSD Out引線的互鎖與切換，并利用接近開關(guān)及PC I/O板卡判定線束是否在位，進(jìn)行操作命令的鎖定。工控機(jī)通過RS232口實(shí)現(xiàn)對絕緣耐壓儀參數(shù)的傳遞、啟停的控制等功能。按照功能劃分，軟件具備如下功能：3.1 人機(jī)界面提供用戶的登入登出、新用戶的建立、管理等功能。軟件提供了測試流程的編輯、檢查、載入等功能。并提供測試方案的啟動、停止、暫停、回復(fù)等按鈕，用于測試流程控制。軟件提供了電池條碼信息、接觸器狀態(tài)、絕緣耐壓儀狀態(tài)及信息、測試流程的狀態(tài)等信息，用于用戶掌握絕緣測試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。圖2 測試流程設(shè)置示意3.2 測試流程控制軟件能根據(jù)預(yù)先編制好的測試方案，按照用戶的命令啟動測試方案，并能按

8、照測試方案自動的執(zhí)行測試流程，并完成結(jié)果判定。圖3 結(jié)果判定示意3.3 數(shù)據(jù)存儲、管理、查詢功能記錄用于對電池包設(shè)備的絕緣耐壓測試信息，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，并提供查詢界面，用于用戶查詢。查詢方式同第一部分。3.4 標(biāo)簽打印通過以太網(wǎng)接口，將電池包的測試結(jié)果按照定制好的格式用標(biāo)簽打印機(jī)打印出來，粘貼在流程卡上，便于直接查看電池包狀態(tài)。四、接口及形式u 對MES的以太網(wǎng)通訊接口u 對電池包的耐壓測試接口u 對電池包的12VDC電源接口u 第三部分：軟件刷寫測試系統(tǒng)方案一、簡述本系統(tǒng)通過條碼掃描槍讀取電池包的條碼信息，控制電源對設(shè)備上電后，調(diào)用預(yù)設(shè)好的用戶程序完成對電池包的控制器應(yīng)用層程序的刷寫，刷寫

9、完成后控制電源重新對電池包BMS上電，檢查確認(rèn)系統(tǒng)基本參數(shù)，并將物流信息寫入控制器中。并把相關(guān)信息記錄在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)將結(jié)果進(jìn)行標(biāo)簽打印。二、組成軟件刷寫測試系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。1）研華工控機(jī)2）Honeywell條碼掃描槍3）NI PCI CAN通訊卡4）明緯開關(guān)電源5）NI PCI I/O板卡6）Zebra標(biāo)簽打印機(jī)7）附屬組件圖1 軟件刷寫測試系統(tǒng)原理框圖三、功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案軟件刷寫測試系統(tǒng)由工控機(jī)通過軟件進(jìn)行設(shè)備集成。用戶登錄后，根據(jù)權(quán)限編寫測試流程，測試流程包含選擇需要刷寫的用戶程序、用于解析BMS協(xié)議的DBC文件、系統(tǒng)基本參數(shù)的合理性的判定條件、需要寫入

10、的物流參數(shù)的設(shè)定，并將測試流程與條碼進(jìn)行模糊綁定。在進(jìn)行具體測試過程中，當(dāng)完成線束連接后，可以點(diǎn)擊啟動按鈕，軟件測試系統(tǒng)自動完成軟件的刷寫、BMS的重上電、系統(tǒng)基本參數(shù)的判定、物流參數(shù)的寫入等功能，完成測試后，將測試結(jié)果按照預(yù)設(shè)格式進(jìn)行打印。同時(shí)出于滿足手動調(diào)試的需要，所有的操作均可以單步手動操作。工控機(jī)內(nèi)安裝PCI接口的CAN通訊卡、I/O板卡。工控機(jī)通過PCI I/O板卡控制的接觸器對BMS上電、下電控制。工控機(jī)通過PCI CAN通訊卡與BMS進(jìn)行通訊，完成程序刷寫、系統(tǒng)基本參數(shù)讀取、物流參數(shù)的寫入等功能。按照功能劃分，軟件具備如下功能：3.1 人機(jī)界面；提供用戶的登入登出、新用戶的建立、

11、管理等功能。軟件提供了測試流程的編輯、檢查、載入等功能。并提供測試方案的啟動、停止、暫停、回復(fù)等按鈕，用于測試流程控制。軟件具備電池包基本參數(shù)顯示、刷寫過程顯示、物流參數(shù)顯示等，提供刷寫過程中的一些必要信息。操作名稱快捷操作功 能載入載入方案啟動啟動運(yùn)行停止停止運(yùn)行暫停暫停運(yùn)行恢復(fù)恢復(fù)運(yùn)行3.2 測試流程控制軟件能根據(jù)預(yù)先編制好的測試方案，按照用戶的命令啟動測試方案，并能按照測試方案自動的執(zhí)行測試流程，并完成結(jié)果判定。3.3 數(shù)據(jù)存儲、管理、查詢功能；記錄用于對電池包設(shè)備的操作信息，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，并提供查詢界面，用于用戶查詢。查詢功能同第一部分。3.4 標(biāo)簽打?。煌ㄟ^以太網(wǎng)接口，將程序的刷

12、寫結(jié)果與電池包的測試結(jié)果，按照定制好的格式用標(biāo)簽打印機(jī)打印出來，粘貼在流程卡上，便于直接查看電池包狀態(tài)。打印內(nèi)容用戶定義。四、接口及形式u 對MES的以太網(wǎng)通訊接口u 對電池包的CAN通訊接口u 對電池包的12VDC電源接口第四部分：電池包EOL測試系統(tǒng)方案一、簡述電池包EOL綜合測試系統(tǒng)是針對目前電池Pack測試過程自動化程度較低，記錄分析能力較差的問題，開發(fā)的一種全智能化測試平臺。將電池充放電測試、電池安規(guī)檢測、電池參數(shù)測試、BMS測試、輔助功能測試等多種功能，通過設(shè)備集成的方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作流程全智能化、自動化，以達(dá)到減少操作人員、提高測試效率的目的。測試范圍包含電池本體及相關(guān)輔件、BM

13、S系統(tǒng)等。二、功能、組成2.1 測試功能EOL系統(tǒng)的主要測試功能及分配如下表所示。表1 EOL系統(tǒng)測試功能及分配列表序號測試階段功能名稱充放電測試儀PACK自動測試儀1靜態(tài)測試BMS初始化測試2基本參數(shù)檢查3絕緣檢測功能測試4BMS系統(tǒng)均衡功能測試5總電壓、電流精度測試6開路電壓測試7充電狀態(tài)指示電路測試8充電連接狀態(tài)電路測試9水泵控制電路測試10慢充回路測試11快充回路測試12主輸入/輸出回路測試13動態(tài)測試脈沖充放電測試14電芯組壓差測試15溫升、溫差測試16直流內(nèi)阻測試17容量測試18SOC狀態(tài)調(diào)整注：開路電壓測試根據(jù)精度要求不同，可用充放電測試儀或儀表進(jìn)行測試2.2 組成EOL綜合測試

14、平臺主要由以下設(shè)備組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。1）充放電測試儀2）Pack自動測試柜3）研華工控機(jī)（含觸摸屏顯示器等）4）可編程五位半高性能數(shù)字萬用表5）標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊6）NI PCI CAN通訊卡7）NI PCI AI/DI/DO接口板卡8）NI cDAQ數(shù)采板卡9）Honeywell條碼掃描槍10）標(biāo)簽打印機(jī)11）線束在位傳感器12）明緯開關(guān)電源13）附屬組件如圖1所示，EOL綜合測試系統(tǒng)主要由上位機(jī)、充放電測試儀及Pack測試柜組成，其中PACK自動測試柜主要包含工控機(jī)、五位半高性能數(shù)字萬用表、NI cDAQ數(shù)采板卡和標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊等。圖1 EOL系統(tǒng)原理圖三、功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案3.1 總體

15、設(shè)計(jì)方案電源系統(tǒng)EOL綜合測試平臺主要由上位機(jī)、充放電測試儀及Pack自動測試柜組成，總體設(shè)計(jì)方案如下： 上位機(jī)方案上位機(jī)作為系統(tǒng)控制中心，完成人機(jī)界面功能、工藝流程編制及指令的下發(fā)、數(shù)據(jù)顯示和保存等功能。設(shè)計(jì)方案如下：a）上位機(jī)硬件方案上位機(jī)采用研華工控機(jī)，其硬件配置不低于下列要求：1）CPU：Intel 雙核3.0G 以上 Dual core above 3.0GHZ2）硬盤：1T GB Hard drive above 1TGB3）RAM：4 GB 4）有相應(yīng)的接口與電池測試系統(tǒng)通訊，PCI插槽2通道，RS232接口1通道。 PCI SLOT =2 Channel, RS232 Conn

16、ector =1Channel5）鍵盤：US-ASCII Keyboard: US-ASCII6）鼠標(biāo)： Mouse USB 7）PCI網(wǎng)卡：100MB/10MB PCI Network adapter 100MB/10MB8）顯示器：19英寸及以上彩色觸摸屏顯示器。b）上位機(jī)軟件方案按照功能劃分，上位機(jī)軟件具備如下功能：1）人機(jī)界面；提供用戶的登入登出、新用戶的建立、管理等功能；軟件提供了測試流程的編輯、檢查、載入等功能；并提供測試方案的啟動、停止、暫停、回復(fù)等按鈕，用于測試流程控制；系統(tǒng)軟件能導(dǎo)入國際標(biāo)準(zhǔn)DBC文件，便于與BMS對接，并解析各種基本參數(shù)在主界面顯示；軟件具備電池包基本參數(shù)顯

17、示、測試過程顯示、測試過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等，能夠?qū)崟r(shí)顯示測試柜每一步驟的電壓、電流、時(shí)間、容量、電池表面溫度、能量等參數(shù)。 2）測試流程控制軟件能根據(jù)預(yù)先編制好的測試方案，按照用戶的命令啟動測試方案，并能按照測試方案自動的執(zhí)行測試流程，并完成結(jié)果判定；同時(shí)具備測試流程的保存、再修改功能，軟件提供電池性能測試的典型例程庫，用戶可對其進(jìn)行調(diào)用、編制、添加、另保存等操作，并可按新保存的測試流程對電池Pack包進(jìn)行自動測試試驗(yàn)。除自動進(jìn)行測試流程外，軟件可手動進(jìn)行單項(xiàng)測試；且能通過軟件手動斷開、閉合各繼電器及12V電源，進(jìn)行手動控制繼電器的通斷，方便系統(tǒng)調(diào)試。測試過程中，測試流程的跳轉(zhuǎn)、終止等過程控制值

18、可以是循環(huán)次數(shù)和電流、電壓、時(shí)間、溫度及其任意組合參量。同時(shí)，BMS通過CAN上傳的單體電壓、溫度等參量作為試驗(yàn)程序控制的終止值，參與測試流程的控制。軟件具有過壓、欠壓、過流、過容量、過功率等保護(hù)功能。當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)情況時(shí)，失去對上位機(jī)的控制后，下位機(jī)可按照運(yùn)行的程序繼續(xù)自動運(yùn)行，重新啟動控制上位機(jī)后，數(shù)據(jù)可以不間斷銜接。3）數(shù)據(jù)存儲、管理、查詢、顯示功能所有測試實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及結(jié)果保存在上位機(jī)數(shù)據(jù)庫中，并提供查詢界面，用于用戶查詢、調(diào)用，且可提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理、分析的功能。數(shù)據(jù)記錄通道可任意選擇，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以電流、電壓、時(shí)間、溫度及其任意組合的參量進(jìn)行記錄，并存儲在硬盤中或以圖形的方式進(jìn)行顯示、打印，

19、可以同時(shí)刻坐標(biāo)軸記錄及顯示BMS發(fā)送的CAN總線信息。提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)跟蹤曲線并可以在測試結(jié)束后進(jìn)行回放，曲線的參量可以是電流、電壓、時(shí)間、溫度及其任意組合參量。 4）數(shù)據(jù)保存與MES系統(tǒng)交互所有刷寫記錄及各種參數(shù)可保存到與電池包編號對應(yīng)的文件中，系統(tǒng)定期自動進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。能與MES進(jìn)行信號交互，告知刷寫是否完成，測試是否通過等。5）標(biāo)簽打印通過以太網(wǎng)接口，將電池包編號、軟件版本號、測試結(jié)果是否合格等信息，按照定制好的格式用標(biāo)簽打印機(jī)打印出來，粘貼在流程卡上，便于直接查看電池包狀態(tài)。 充放電測試儀方案.1 功能及技術(shù)指標(biāo)要求充放電測試儀作為功率、電壓、電流可控制的電子負(fù)載，對各種汽車動力電池

20、（鉛酸、鎳氫、鋰離子、超級電容等）進(jìn)行充放電測試，并可以將電池的放電能量直接回饋到電網(wǎng)。充電測試儀技術(shù)指標(biāo)見表2所示。表2 充放電測試儀技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)參數(shù)電壓輸出范圍20+500V電流輸出范圍單通道-500A+500A輸出總連續(xù)功率單通道150kW（無時(shí)間限制）電流響應(yīng)時(shí)間0-100% 20ms 電流轉(zhuǎn)換時(shí)間-100%-100% 30ms，無超調(diào)電壓控制精度電壓測量精度電流控制精度電流測量精度系統(tǒng)分辨率電壓10mV，電流20mA數(shù)據(jù)采集最小時(shí)間間隔10ms 時(shí)間精度1s/24h電壓紋波0.5% F.S.電流紋波1% F.S.通訊方式支持CAN、以太網(wǎng)通訊，可與BMS、環(huán)境倉、溫度及流量控

21、制系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對接與控制冷卻方式強(qiáng)制風(fēng)冷控制程序循環(huán)次數(shù)9999可編程步驟9999最短步長10ms可編程參數(shù)包括電流、電壓、功率、負(fù)載阻抗、持續(xù)時(shí)間循環(huán)嵌套最大支持5層在線修改程序在程序運(yùn)行的過程中可對正在運(yùn)行的程序進(jìn)行修改編程特點(diǎn)每工步可以有一個(gè)或者多個(gè)出口，具備“goto”功能工作模式恒流充放電截止條件: 電壓、電流、時(shí)間、容量、功率、能量、單體電壓、單體溫度及擴(kuò)展變換的衍生數(shù)值等。恒壓充電恒功率充放電恒阻充放電電流脈沖充放電斜坡充放電擱 置時(shí)間截止數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式項(xiàng)目列表 有項(xiàng)目名稱及測試結(jié)果明細(xì)列表有記錄序號、累計(jì)時(shí)間、電壓、電流、能量、功率、單體溫度、單體電壓，及各類系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)導(dǎo)

22、出方式數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出csv等文件格式曲線種類X坐標(biāo)：總時(shí)間、序號、電流、電壓、容量、功率、能量等Y坐標(biāo)：電壓、電流、容量、能量、功率、單體電壓、單體溫度等功能測試范圍電池組工況模擬試驗(yàn)；電池組循環(huán)壽命試驗(yàn)；電池組容量、能量試驗(yàn)；電池組充/放電特性試驗(yàn)；電池組脈沖充/放電特性試驗(yàn)；電池組荷電保持能力試驗(yàn)；電池組充放電效率試驗(yàn)；電池組過充、過放承受能力試驗(yàn)；單體溫度特性試驗(yàn)；單體電池電壓試驗(yàn)；工況模擬測試可根據(jù)儲能電站工況數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換為測試程序，工況數(shù)據(jù)可以是功率-時(shí)間或電流-時(shí)間輸入交流電源380V15%三相五線制，頻率 50Hz2Hz電能質(zhì)量(對電網(wǎng)的影響)輸入側(cè)功率因數(shù)98%輸入側(cè)電流諧波（T

23、HD）3% 能量回饋90%以上（額定工況）采用IGBT-PWM控制技術(shù)，放電能量高品質(zhì)回饋電網(wǎng)，對電網(wǎng)無污染整機(jī)效率90%（額定工況）設(shè)備噪聲75dB外形尺寸（高長寬）2000mm2000mm1200mm重量4000kg.2 設(shè)備技術(shù)方案充放電測試儀由工藝控制單元、主回路單元及測試儀主控單元組成，各組成單元的方案如下。a）工藝控制單元由于系統(tǒng)要求上位機(jī)脫機(jī)后，系統(tǒng)仍能夠保持運(yùn)行，因此工藝控制設(shè)備采用高端ARM芯片CorTex-M3作為控制核心。主要功能包括：l 通過以太網(wǎng)接收上位機(jī)編制的工藝文件和起?？刂浦噶睿籰 根據(jù)工藝文件，進(jìn)行化成工藝解析，按步驟控制充放電組件運(yùn)行。l 增加支持上位機(jī)離線

24、后，對檢測數(shù)據(jù)的保存功能；l 開發(fā)設(shè)計(jì)高速記錄，能到達(dá)最快10ms記錄的功能，設(shè)計(jì)多級緩沖機(jī)制；l 支持告警。b）主回路單元主回路單元由升壓變壓器，輸入濾波電路，高頻整流單元，斬波單元和輸出濾波單元組成。如下圖所示圖2 主回路電氣拓?fù)鋱D交流輸入三相四線380VAC，經(jīng)過升壓變壓器將輸入電壓升高，經(jīng)過高頻整流后，輸出直流母線電壓，再經(jīng)過斬波滿足輸出直流電壓的需求。輸入濾波電路由變壓器的自身的電感量，輸入濾波電容，進(jìn)線電抗器組成的LCL濾波器，可以有效地減少電流中的高次諧波成分，同時(shí)，在低于諧振頻率時(shí)，LCL濾波器可以看成是兩個(gè)電感之和的L濾波器，而且比L濾波的電感值小。高頻整流單元采用IGBT進(jìn)

25、行PWM控制，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動。斬波單元采用IGBT進(jìn)行PWM控制，實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓調(diào)節(jié)。輸出濾波單元采用LCL濾波器。c）測試儀主控單元主控制單元由MCU板、采樣/接口板、主/從驅(qū)動板組成，控制電路結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖3 控制電路結(jié)構(gòu)圖MCU板采用以TMS320F2812為控制核心，主要完成PWM整流和斬波控制算法的計(jì)算、各種數(shù)據(jù)采集和處理、PWM信號生成、系統(tǒng)軟件保護(hù)及通訊等功能。采樣/接口板完成主回路電壓、電流信號的采樣、濾波處理，并送至MCU板，作為控制反饋量；同時(shí)對MCU板輸出的PWM信號進(jìn)行分配、處理，輸出至IGBT驅(qū)動板，具有PWM信號直通、故障封鎖保護(hù)等功能。主/從驅(qū)動板完成

26、高頻整流單元和斬波單元功率器件IGBT的驅(qū)動，每一個(gè)驅(qū)動板驅(qū)動2個(gè)IGBT橋臂，輸入為PWM信號，反饋故障信號。3.1.3 Pack自動測試柜方案Pack自動測試柜主要包含工控機(jī)、五位半高性能數(shù)字萬用表、NI cDAQ數(shù)采板卡和標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊等。a）Pack測試工控機(jī)Pack測試工控機(jī)主要完成與上位機(jī)的通訊、對各個(gè)功能模塊控制指令的發(fā)送、對各模塊測試數(shù)據(jù)的收集、上傳等功能。根據(jù)上位機(jī)的試驗(yàn)工藝指令，通過PCI DI/DO接口卡控制相應(yīng)繼電器的通斷來控制對應(yīng)功能模塊的投入/切除，并以通訊的方式下發(fā)測試指令給對應(yīng)的功能模塊，使功能模塊按照上位機(jī)的試驗(yàn)工藝指令進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的測試，待測試項(xiàng)目完成后，讀取

27、測試結(jié)果并上傳至上位機(jī)，供上位機(jī)分析、處理、顯示和保存等。b）五位半多功能電表五位半多功能電表對電池Pack的開路電壓進(jìn)行高精度測量，并以通訊的方式傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示及保存。c）NI數(shù)采板卡NI數(shù)采板卡通過外接高精度電流傳感器，對試驗(yàn)主通道的電流進(jìn)行測量。d）標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊用于BMS的絕緣檢測功能的測試。該模塊配置多路固定阻值的高精度電阻，各路之間相互獨(dú)立，根據(jù)測試流程，通過繼電器對電阻支路進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)對絕緣檢測功能的測試。標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊中配置1000k、500k、100k電阻各一個(gè)，工作電壓大于500V，精度0.5%。e）結(jié)構(gòu)方案整體設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)產(chǎn)品的需求

28、，配置相應(yīng)的模塊，靈活方便。3.2 具體功能實(shí)現(xiàn)方案1）信息化配置管理針對車間流水線作業(yè)的產(chǎn)品，本系統(tǒng)通過智能化的配置，使得每個(gè)產(chǎn)品可具備唯一、可查的標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的可追溯性。配置界面如下圖所示：圖4 設(shè)備配置窗口設(shè)備名稱-用戶自定義使用設(shè)備的名稱，如通道1；設(shè)備類型-該測試儀的型號，如BTS500V/500A；電池條碼-每個(gè)通道配置一臺掃碼槍，通過通訊接口與下位機(jī)相連，下位機(jī)掃碼后上傳至上位機(jī)，條碼信息保存在電池條碼信息中；數(shù)據(jù)備注-電池信息的一些補(bǔ)充說明，如操作人員、電池型號規(guī)格等。所有電池信息會隨工藝執(zhí)行信息等一起保存至數(shù)據(jù)庫中，并可通過不同的檢索條件進(jìn)行信息的檢索。如下圖所示：

29、圖5 記錄查詢窗口2）BMS上電測試系統(tǒng)通過Pack自動測試柜給BMS系統(tǒng)提供12V電源，從供電時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，到Pack自動測試柜接收到CAN 通訊發(fā)出第一幀有效報(bào)文的時(shí)間結(jié)束，判斷初始化時(shí)間是否在合格范圍內(nèi)，并上傳測試結(jié)果、記錄數(shù)據(jù)。原理圖如下圖所示。圖6 BMS上電測試原理圖3）基本參數(shù)檢查實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)通過CAN總線，讀取BMS系統(tǒng)的電芯組電壓、溫度、電池包總壓、電芯組累積電壓與電池包總壓差值、絕緣狀態(tài)、SOC 、壓差、溫差、最高電壓及位置、最低電壓及位置、故障報(bào)警DTC、HVIL、軟件版本等狀態(tài)信息，顯示正常即為通過，否則為不通過。原理圖同BMS上電測試原理圖。4）絕緣檢測功能測試?yán)?/p>

30、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊對BMS系統(tǒng)絕緣檢測功能進(jìn)行測試。系統(tǒng)通過控制繼電器的通斷來控制并入的測試電阻（R1、R2），及控制主正/主負(fù)對地之間的切換。在測試過程中，標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊中三種阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻分別并入“主正對地”和“主負(fù)對地”之間，根據(jù)并聯(lián)不同的電阻值，BMS系統(tǒng)絕緣檢測模塊檢測出相應(yīng)的結(jié)果，同時(shí)BMS系統(tǒng)將該結(jié)果通過CAN總線上傳至Pack測試工控機(jī)，記錄相關(guān)信息。絕緣檢測功能測試原理圖如下圖所示。圖7 絕緣檢測功能測試原理圖5）BMS系統(tǒng)均衡功能測試實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)通過CAN總線發(fā)送相應(yīng)的指令給BMS系統(tǒng)，打開其均衡功能，并讀取BMS系統(tǒng)對應(yīng)的反饋值，顯示正常即為通過，否則為不通過。原理圖同BMS上

31、電測試原理圖。6）BMS系統(tǒng)電壓測量精度測試?yán)梦逦话攵喙δ茈姳韺﹄姵匕傠妷哼M(jìn)行高精度測量。該測試實(shí)現(xiàn)方法：將電池Pack的輸出端口通過高壓測試線束引入Pack自動測試柜，利用五位半多功能電表進(jìn)行測量電池包總電壓U1，并通過CAN總線讀取BMS系統(tǒng)反饋的電池包總電壓U2，同時(shí)根據(jù)BMS系統(tǒng)反饋的各電芯組電壓，累積計(jì)算出電池包總電壓U3，比較U1、U2、U3相互之間的差值，差值不允許超過給定范圍，滿足要求即為通過，否則為不通過。BMS系統(tǒng)電壓測量精度測試原理圖如下圖所示。圖8 BMS系統(tǒng)電壓測量精度測試原理圖7）BMS系統(tǒng)電流測量精度測試?yán)肗I數(shù)采板卡對電池包充放電過程中的輸入輸出總電流進(jìn)行

32、高精度測量。該測試實(shí)現(xiàn)方法：將電池包充放電主回路的電流通過高精度電流傳感器引入Pack自動測試柜中。在充放電過程中，利用柜內(nèi)的NI數(shù)采板卡對該電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，同時(shí)通過CAN總線讀取BMS系統(tǒng)反饋的充放電電流實(shí)測值，并計(jì)算兩者之間的差值，差值不允許超過給定范圍，滿足要求即為通過，否則為不通過。8）充電狀態(tài)指示電路測試實(shí)現(xiàn)方法：通過低壓線束將充電狀態(tài)指示燈測試端口引入Pack自動測試柜中，利用多功能電表對該測試端口的電平進(jìn)行測試，結(jié)果滿足要求（通常電壓為12V）即為通過，否則為不通過。9）充電連接狀態(tài)電路測試實(shí)現(xiàn)方法：通過低壓線束將充電連接狀態(tài)電路測試端口引入Pack自動測試柜中，利用多功能電表

33、對該測試端口的電平進(jìn)行測試，當(dāng)充電槍可靠連接后，充電槍連接狀態(tài)指示燈信號將被點(diǎn)亮，此時(shí)測試端口為高電平。在測試過程中，系統(tǒng)首先模擬出充電槍可靠連接狀態(tài)信號，然后對該測試端口的電平進(jìn)行測量，結(jié)果滿足要求（通常電壓為12V）即為通過，否則為不通過。10）水泵控制電路測試實(shí)現(xiàn)方法：通過低壓線束將水泵控制電路測試端口引入Pack自動測試柜中，利用多功能電表對該測試端口的電平進(jìn)行測試，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出水泵控制信號后，BMS系統(tǒng)將相應(yīng)的給水泵控制器提供12V電源。在測試過程中，系統(tǒng)首先模擬發(fā)出水泵控制信號，然后對該測試端口的電平進(jìn)行測量，結(jié)果滿足要求（通常電壓為12V）即為通過，否則為不通過。11）慢充回路測試

34、利用多功能電表檢測電池包總電壓實(shí)現(xiàn)慢充回路的測試。實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)模擬發(fā)送慢充指令給BMS系統(tǒng)，此時(shí)BMS系統(tǒng)閉合慢充回路繼電器，利用多功能電表檢測電池包的總電壓，測量結(jié)果滿足要求（電壓在正常范圍內(nèi)，且正負(fù)極無接反）即為通過，否則為不通過。12）快充回路測試?yán)枚喙δ茈姳頇z測電池包總電壓實(shí)現(xiàn)快充回路的測試。實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)模擬發(fā)送快充指令給BMS系統(tǒng)，此時(shí)BMS系統(tǒng)閉合快充回路繼電器，利用多功能電表檢測電池包的總電壓，測量結(jié)果滿足要求（電壓在正常范圍內(nèi)，且正負(fù)極無接反）即為通過，否則為不通過。13）主輸入/輸出回路測試?yán)枚喙δ茈姳頇z測電池包總電壓實(shí)現(xiàn)主輸入/輸出回路的測試。實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)模擬發(fā)送主回路繼電器閉合指令給BMS系統(tǒng)，此時(shí)BMS系統(tǒng)閉合主回路繼電器，利用多功能電表檢測電池包的總電壓，測量結(jié)果滿足要