基于NI平臺的BMS電池管理系統HIL測試

　　作者：Sung-Up Hwang， ControlWorks

　　“我們選擇NI軟硬件開發系統來縮短系統開發時間、保證系統可靠性、簡化自動化測試方案的實施以及維護和維修?！?/p>

　　用高壓電池的模型、仿真的高電壓電流傳感器和溫度傳感器以及仿真的高電壓電池故障，為電池管理系統（BMS）的ECU創建一個用于質量診斷的硬件在環系統。

　　我們使用HIL系統來測試我們復雜的實時系統。這項技術能提供一個平臺，有效地檢查需要動態模型的測試主機的控制狀態。

　　系統概述

　　我們使用BMS HIL系統來測試用于電動或混合動力汽車的高壓電池，以評估BMS的控制邏輯和故障診斷功能。我們使用Simulink創建了一個電池模型，然后利用LabVIEW仿真接口工具包將電池模型應用到開發平臺。我們也使用NI PXI系統，以確保系統高效及可靠的運行。

　　該BMS HIL系統能在各種測試案例中完成質量診斷。通過編寫自動測試方案，我們針對電池系統重現了所有可能的測試案例，并使用NI TestStand來組織和管理各個案例方案。

　　我們使用LabVIEW實現系統的快速部署，使用NI PXI快速產生和采集信號，精確重現電池組電壓的變化，包括BMS中的電流和溫度變化。

　　另外，通過使用NI TestStand，我們利用BMS性能評估測試實例來實現簡化的自動測試方案。

　　使用NI產品的優勢

　　我們選擇NI軟硬件開發平臺來縮短系統開發時間、保證系統可靠性、精簡自動化測試方案的實施，簡化系統維護和維修過程。同時，NI產品也跟Simulink兼容。

　　系統硬件配置

　　BMS HIL系統硬件包括安裝LabVIEW并控制整個系統的計算機、采集和提供信號輸出的實時NI PXI硬件平臺、模仿電池組的電池組電壓生成器和一組信號調理單元。另外，系統還包括模擬各種測試錯誤的故障注入模塊、為BMS ECU供電的電源和連接HIL仿真系統和ECU的接口箱等。

　　圖1：BMS HIL硬件在環系統硬件配置

　　系統軟件配置

　　BMS HIL系統軟件主要分成兩個不同的子系統。我們利用第一個子系統手動地生成錯誤和多種配置來檢查ECU性能；另外一個是自動系統，使用NI TestStand預先設定各種錯誤，然后自動檢查ECU性能。

　　圖2：BMS系統信號流程圖

　　圖3：BMS HIL仿真系統軟件配置圖

　　當主計算機接收到用戶發出的控制指令請求時，PXI實時控制器指定實時信號采集或輸出的規則。借助現場可編程門陣列（FPGA）實時完成指定的任務。

　　圖4 BMS HIL系統用戶界面配置

　　圖5 應用LabVIEW仿真接口工具包的電池模型

　　電池槽電壓、電池溫度和從電池模型中產生的電池組電流，均可利用FPGA來仿真實現。因為FPGA能夠提供高速的性能，我們能提高從每個電池組生成的電流的反應速度。

　　圖6 使用FPGA生成源自電池模型的電池槽電壓輸出

　　測試方案實施

　　通過使用NI TestStand（見圖7），我們能依次布置各種發生于電池系統的錯誤情況和相應的配置，從而簡化自動測試方案。

　　圖7：使用FPGA生成指定溫度和電流輸出

　　圖8 應用NI TestStand執行自動測試方案

　　結論

　　使用我們的BMS HIL硬件在環測試系統可以減少電動車或混合動力車電池測試相關的費用和風險。該系統也提供測試環境，包括電池槽電壓、電流和溫度，這些很難共同設置。另外，應用NI產品可以提高硬件可靠性并減少系統開發時間。

　　通過應用LabVIEW和LabVIEW仿真接口工具包，我們快速實現了用戶界面和使用了Simulink中的應用電池模型。通過NI TestStand，我們能配置許多測試案例，從而得出具有可讀性的BMS性能評估和簡化的自動測試方案。