【導讀】電池管理系統 (BMS) 監控和控制電動(dòng)飛機和電動(dòng)汽車(chē)等車(chē)輛中的電池。它需要在正常和極端條件下進(jìn)行嚴格測試，以證明其質(zhì)量和完整性。使用模擬電池進(jìn)行測試非常有益，因為可以快速、反復地安全地測試各種條件，而不會(huì )冒著(zhù)寶貴硬件的風(fēng)險。這種硬件在環(huán)測試簡(jiǎn)化了質(zhì)量保證并跟上了創(chuàng )新的步伐。
電池管理系統 (BMS) 監控和控制電動(dòng)飛機和電動(dòng)汽車(chē)等車(chē)輛中的電池。它需要在正常和極端條件下進(jìn)行嚴格測試，以證明其質(zhì)量和完整性。
使用模擬電池進(jìn)行測試非常有益，因為可以快速、反復地安全地測試各種條件，而不會(huì )冒著(zhù)寶貴硬件的風(fēng)險。這種硬件在環(huán)測試簡(jiǎn)化了質(zhì)量保證并跟上了創(chuàng )新的步伐。
電池對于車(chē)輛的電氣化傳動(dòng)系統或飛機和船舶的執行器至關(guān)重要，而 BMS 則是控制和監控電池組的關(guān)鍵部分。BMS 可確保電池安全運行、有效利用其容量并延長(cháng)使用壽命。
BMS 用于汽車(chē)、飛機、儲能系統和消費電子產(chǎn)品等。它通常包括電池管理單元 (BMU)、電池監控單元 (CMU) 和配電單元 (PDU)。
電池管理單元是主控制器；它連接到電池監控和配電單元，監控整體充電狀態(tài) (SOC) 以及電池電壓和電池溫度信息。電池監控單元與電池單元相連；這些模塊組成電池組 - 每個(gè)電池組都有一個(gè) CMU 來(lái)調節各個(gè)電池的充電和放電、溫度和電壓。
配電單元連接到從電池組獲取電力或將電力反饋回的所有組件 - 例如，在電動(dòng)汽車(chē) (EV) 中，這可能是充電系統和電動(dòng)機。
測試電池管理系統 (BMS)
嚴格的測試可確保 BMS 滿(mǎn)足其要求，例如在充電期間以方式在電池之間分配電流。BMS 在標稱(chēng)范圍和極端情況下進(jìn)行檢查，例如當電池過(guò)熱、信號故障或發(fā)生短路時(shí)。這樣，就可以測試 BMS 在這種情況下如何反應并確保正常運行。
測試 BMS 面臨各種挑戰，是一項復雜的任務(wù)。BMS 包含各種控制器，處理來(lái)自分布式傳感器的信號，并與動(dòng)力傳動(dòng)系統等眾多系統相連。測試所有功能、配置和狀態(tài)需要付出很多努力，而這在實(shí)際電池中幾乎無(wú)法實(shí)現。
隨著(zhù)電池的老化，反復重現條件以測試關(guān)鍵算法（例如電池平衡和充電狀態(tài)或健康狀態(tài) (SoH) 估計）也至關(guān)重要。此外，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不同的團隊通常負責各個(gè)組件，而他們的工程師并不總是可用。
電池、BMS 和基礎設施也在不斷發(fā)展，因此系統提供商必須跟上這一步伐，并迅速應對新要求。，使用真實(shí)硬件進(jìn)行測試可能會(huì )很危險；在壞的情況下，電池可能會(huì )因過(guò)壓或極端溫度而爆炸。
使用數字孿生進(jìn)行 BMS 測試
這些挑戰可以通過(guò)使用電池的數字孿生來(lái)解決。電池單元模擬器可以通過(guò)模擬電壓、電流水平和溫度來(lái)模擬電池的行為。它可以表示各種電池組架構并與標準測試框架無(wú)縫集成。
圖 2電池單元模擬器 (BCE) 通過(guò)模擬電壓、電流水平和溫度來(lái)模擬電池的行為。來(lái)源：Speedgoat GmbH
考慮到電池技術(shù)和化學(xué)性質(zhì)、使用年限和工作溫度，電池單元模擬器可適應各種電池型號?？稍谡＿\行條件和故障條件下快速安全地進(jìn)行測試。
與實(shí)際電池接口時(shí)使用相同的通信協(xié)議。使用數字孿生進(jìn)行測試還有助于測試系統的其余部分，例如配電和充電組件、電機驅動(dòng)器和燃料電池。
必須能夠在測試中重現相同的條件，以可靠地檢查控制器的行為。此外，靈活的測試基礎設施至關(guān)重要，它允許工程師在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷測試功能和變化以滿(mǎn)足新的要求。此外，測試許多場(chǎng)景（包括復雜性）對于實(shí)現完整的測試覆蓋至關(guān)重要。
測試用例通常在軟件中定義和跟蹤。自動(dòng)化測試程序對于重復測試和有效比較結果非常重要。需求通常在 Simulink 的專(zhuān)用工具箱（例如 Simulink Test）或與 ASAM XIL 兼容的第三方軟件工具中進(jìn)行管理。
數字化測試的優(yōu)勢
為了測試 BMS 控制器及其與各種組件的交互，可以使用數字孿生模擬實(shí)際電池的行為。許多見(jiàn)解都是早期獲得的，使工程師能夠在更改仍然易于實(shí)施時(shí)調整設計和功能。此外，電池的數字孿生能夠適應快速變化的趨勢——它比硬件更靈活。它可以無(wú)縫配置以適應新條件。
此外，借助數字孿生，可以在組裝之前測試組件。這可以節省時(shí)間，并且可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期發(fā)現復雜情況或設計錯誤，從而提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量和速度。同樣，由于在早期階段而不是在開(kāi)發(fā)后期進(jìn)行更正，因此可以節省開(kāi)發(fā)和測試成本。，在碰撞、電池故障或過(guò)壓等極端事件中，可以對 BMS 進(jìn)行無(wú)風(fēng)險測試。
因此，使用電池數字孿生進(jìn)行測試非常適合測試和驗證電池管理系統并追求連續自動(dòng)化工作流程的工程師。對用戶(hù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)有吸引力的特點(diǎn)是他們可以在一個(gè)軟件環(huán)境（Simulink）中執行所有測試。
電池模型是在 Simulink 中開(kāi)發(fā)的。之后，可以使用同一模型在后臺使用硬件進(jìn)行測試。靈活的測試基礎設施和工具箱可以根據定義的要求進(jìn)行連續、自動(dòng)化的測試。
圖 3所有自動(dòng)化 BMS 測試均可在單一軟件環(huán)境 (Simulink) 中執行。來(lái)源：Speedgoat GmbH
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