电池管理系统仿真测试系统研究与开发

电池管理系统(BMS)是电动汽车的核心关键部件之一。近年来,随着我国新能源汽车市场的急速扩张,预计到2020年新能源汽车产量将会达到200万辆,BMS的需求量正随着电动汽车动力电池市场的爆发式增长态势而快速增加。为了保证BMS在电动汽车上安全可靠的运行,在产品出厂前按照相关的规定做严格的测试检验是非常重要的举措。本文的目标是建立一套能够安全、可靠的测试BMS功能和性能的测试系统,以提高BMS在实际应用中的安全性和可靠性。本文以分布式BMS为研究对象,在充分分析BMS的硬件特征、软件功能及控制策略等方面的基础上,提出了BMS仿真测试系统整体设计方案,并根据整体方案引导仿真测试系统的开发与实现。第一,利用锂电池实验设备完成了电池充放电实验数据的采集,通过最小二乘法实现了一阶等效电路模型参数的辨识并对电池充放电特性进行了分析,基于扩展卡尔曼滤波算法完成了锂电池SOC估计。第二,采用理论分析与实践运用相结合的方式,实现了dSPACE系统软硬件部分的开发,并完成了dSPACE系统中电池模型及SOC精度的验证;通过对BMS内网与充电CAN通讯协议进行全面的归纳和分析,实现了基于J1939协议的CANoe部分的模拟仿真(充电机、单体电池管理器等);完成了基于dSPACE/CANoe仿真测试系统的集成工作。第三,完成了基于dSPACE/CANoe系统的协同仿真通讯测试,并对仿真测试系统的整体性能进行了分析,验证了该系统的可行性和正确性;通过dSPACE/CANoe系统的联合仿真,完成了BMS的电池模型精度测试,结果表明BMS的SOC精度能够满足工程实际要求;对于BMS控制策略测试,通过热管理控制、均衡控制、高压上下电控制等测试用例的方式来验证,结果表明BMS能够对故障状态及时作出处理,符合实际使用要求。