动力电池自动化测试系统总体方法(修改)

动力电池自动化测试系统

总体方案

湖北德普电气股份有限公司

第一部分：模组来料OCV检测系统方案

一、简述

本系统首先导入模组出厂数据到本地数据库，测试时通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，通过CAN总线读取BMS的电池OCV信息，并将电池OCV信息与出厂数据进行比对，按照预设的条件进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将不合格

结果进行标签打印。

二、组成

模组来料OCV检测系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。

条形码读取完毕后自动从数据库中搜索电池的相应出厂OCV值，并根据DBC文件，自动通过PCICAN 通讯卡读取并解析相应的电池OCV信息，按照预设的判定条件进行结果判定。完成测试后，将不合格的测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手

动操作。

工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCII/O板卡控制的接触器对BMS 上电、下电控制。工控机通过PCICAN通讯卡与BMS进行通讯，完成数据的读取与解析。按照功

能划分，软件具备如下功能：

3.1人机界面

提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池

条码信息、接触器状态、BMS信息、测试流程的状态等信息。界面大致如下：

图3模组来料测试系统主界面示意图

3.2测试流程控制

软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的

第二部分：绝缘测试系统方案

一、简述

本系统通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，依次闭合电池包引线与耐压测试仪之间的连线，并启动高压绝缘测试仪对电池包进行绝缘测试，并根据测试结果进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将结果进行标签打印。

二、组成

绝缘测试系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。

测试流测试，

输出正对电池包主正、电池包主负、MSDIn、MSDOut引线的互锁与切换，并利用接近开关及PCI/O 板卡判定线束是否在位，进行操作命令的锁定。工控机通过RS232口实现对绝缘耐压仪参数的传递、启停的控制等功能。按照功能划分，软件具备如下功能：

3.1人机界面

提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池

条码信息、接触器状态、绝缘耐压仪状态及信息、测试流程的状态等信息，用于用户掌握绝缘测试

系统的实时状态。

图2测试流程设置示意

3.2测试流程控制

软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的

执行测试流程，并完成结果判定。

图3结果判定示意

3.3数据存储、管理、查询功能

第三部分：软件刷写测试系统方案

一、简述

本系统通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，控制电源对设备上电后，调用预设好的用户程序完成对电池包的控制器应用层程序的刷写，刷写完成后控制电源重新对电池包BMS上电，检查确认系统基本参数，并将物流信息写入控制器中。并把相关信息记录在数据库中，同时将结果进行

标签打印。

二、组成

软件刷写测试系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。

测的刷写、

工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCII/O板卡控制的接触器对BMS 上电、下电控制。工控机通过PCICAN通讯卡与BMS进行通讯，完成程序刷写、系统基本参数读取、物流参数的写入等功能。按照功能划分，软件具备如下功能：

3.1人机界面；

提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件具备电池包基本参数显示、刷写过程显示、物流参数显示等，提供刷写过程中的一些必要信息。

3.2测试流程控制

软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的

执行测试流程，并完成结果判定。

3.3数据存储、管理、查询功能；

第四部分：电池包EOL测试系统方案

一、简述

电池包EOL综合测试系统是针对目前电池Pack测试过程自动化程度较低，记录分析能力较差的问题，开发的一种全智能化测试平台。将电池充放电测试、电池安规检测、电池参数测试、BMS 测试、辅助功能测试等多种功能，通过设备集成的方式，实现整个工作流程全智能化、自动化，以达到减少操作人员、提高测试效率的目的。测试范围包含电池本体及相关辅件、BMS系统等。

二、功能、组成

注：开路电压测试根据精度要求不同，可用充放电测试仪或仪表进行测试

2.2组成

EOL综合测试平台主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。

1）充放电测试仪

2）Pack自动测试柜

3）研华工控机（含触摸屏显示器等）

4）可编程五位半高性能数字万用表

5）标准电阻模块

6）NIPCICAN通讯卡

7）NIPCIAI/DI/DO接口板卡

如图1PACK

a

上位机采用研华工控机，其硬件配置不低于下列要求：

1）CPU：Intel双核3.0G以上Dualcoreabove3.0GHZ

2）硬盘：≥1TGBHarddriveabove1TGB

3）RAM：≥4GB

4）有相应的接口与电池测试系统通讯，PCI插槽≥2通道，RS232接口≥1通道。

PCISLOT>=2Channel,RS232Connector>=1Channel

5）键盘：US-ASCIIKeyboard:US-ASCII

6）鼠标：MouseUSB

7）PCI网卡：100MB/10MBPCINetworkadapter100MB/10MB

8）显示器：19英寸及以上彩色触摸屏显示器。

b）上位机软件方案

按照功能划分，上位机软件具备如下功能：

1）人机界面；

提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能；软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能；并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制；系统软件能导入国际标准DBC文件，便于与BMS对接，并解析各种基本参数在主界面显示；软件具备电池包基

电

重新启

3）数据存储、管理、查询、显示功能

所有测试实时数据以及结果保存在上位机数据库中，并提供查询界面，用于用户查询、调用，

且可提供试验数据后处理、分析的功能。

数据记录通道可任意选择，试验数据以电流、电压、时间、温度及其任意组合的参量进行记录，并存储在硬盘中或以图形的方式进行显示、打印，可以同时刻坐标轴记录及显示BMS发送的CAN

总线信息。

提供试验数据的实时跟踪曲线并可以在测试结束后进行回放，曲线的参量可以是电流、电压、

时间、温度及其任意组合参量。

4）数据保存与MES系统交互

所有刷写记录及各种参数可保存到与电池包编号对应的文件中，系统定期自动进行数据备份。

能与MES进行信号交互，告知刷写是否完成，测试是否通过等。

5）标签打印

通过以太网接口，将电池包编号、软件版本号、测试结果是否合格等信息，按照定制好的格式用标签打印机打印出来，粘贴在流程卡上，便于直接查看电池包状态。

3.1.2充放电测试仪方案

3.1.2.1功能及技术指标要求

3.1.2.2设备技术方案

充放电测试仪由工艺控制单元、主回路单元及测试仪主控单元组成，各组成单元的方案如下。

a）工艺控制单元

由于系统要求上位机脱机后，系统仍能够保持运行，因此工艺控制设备采用高端ARM芯片

●

●

●

●

●

如下图所示

和的L

高频整流单元采用IGBT进行PWM控制，可实现能量的双向流动。

斩波单元采用IGBT进行PWM控制，实现输出直流电压调节。

输出滤波单元采用LCL滤波器。

c）测试仪主控单元

主控制单元由MCU板、采样/接口板、主/从驱动板组成，控制电路结构如下图所示。

图3控制电路结构图

MCU板采用以TMS320F2812为控制核心，主要完成PWM整流和斩波控制算法的计算、各种数据采集和处理、PWM信号生成、系统软件保护及通讯等功能。

采样/接口板完成主回路电压、电流信号的采样、滤波处理，并送至MCU板，作为控制反馈量；同时对MCU板输出的PWM信号进行分配、处理，输出至IGBT驱动板，具有PWM信号直通、故障封锁保护等功能。。

主/从驱动板完成高频整流单元和斩波单元功率器件IGBT的驱动，每一个驱动板驱动2个IGBT 桥臂，输入为PWM信号，反馈故障信号。

3.1.3 Pack自动测试柜方案

Pack自动测试柜主要包含工控机、五位半高性能数字万用表、NIcDAQ数采板卡和标准电阻模

块等。

Pack

。

e）结构方案

整体设计采用模块化设计方法，根据产品的需求，配置相应的模块，灵活方便。

3.2具体功能实现方案

1）信息化配置管理

针对车间流水线作业的产品，本系统通过智能化的配置，使得每个产品可具备唯一、可查的标识，实现产品生产过程的可追溯性。配置界面如下图所示：

图4设备配置窗口

设备名称-----用户自定义使用设备的名称，如通道1；

设备类型-----该测试仪的型号，如BTS500V/500A；

电池条码-----每个通道配置一台扫码枪，通过通讯接口与下位机相连，下位机扫码后上传至上

位机，条码信息保存在电池条码信息中；

数据备注------电池信息的一些补充说明，如操作人员、电池型号规格等。

所有电池信息会随工艺执行信息等一起保存至数据库中，并可通过不同的检索条件进行信息的

检索。如下图所示：

图5记录查询窗口

2）BMS上电测试

系统通过Pack自动测试柜给BMS系统提供12V电源，从供电时刻开始计时，到Pack自动测

BMS系

实现方法：系统通过CAN总线发送相应的指令给BMS系统，打开其均衡功能，并读取BMS 系统对应的反馈值，显示正常即为通过，否则为不通过。

原理图同BMS上电测试原理图。

6）BMS系统电压测量精度测试

利用五位半多功能电表对电池包总电压进行高精度测量。

该测试实现方法：将电池Pack的输出端口通过高压测试线束引入Pack自动测试柜，利用五位半多功能电表进行测量电池包总电压U1，并通过CAN总线读取BMS系统反馈的电池包总电压U2，同时根据BMS系统反馈的各电芯组电压，累积计算出电池包总电压U3，比较U1、U2、U3

相互之间的差值，差值不允许超过给定范围，满足要求即为通过，否则为不通过。BMS系统电压

测量精度测试原理图如下图所示。

图8BMS系统电压测量精度测试原理图

7）BMS系统电流测量精度测试

利用NI数采板卡对电池包充放电过程中的输入输出总电流进行高精度测量。

该测试实现方法：将电池包充放电主回路的电流通过高精度电流传感器引入Pack自动测试柜中。在充放电过程中，利用柜内的NI数采板卡对该电流进行实时测量，同时通过CAN总线读取BMS系统反馈的充放电电流实测值，并计算两者之间的差值，差值不允许超过给定范围，满足要

供12V

利用多功能电表检测电池包总电压实现慢充回路的测试。实现方法：系统模拟发送慢充指令给BMS系统，此时BMS系统闭合慢充回路继电器，利用多功能电表检测电池包的总电压，测量结果满足要求（电压在正常范围内，且正负极无接反）即为通过，否则为不通过。

12）快充回路测试

利用多功能电表检测电池包总电压实现快充回路的测试。实现方法：系统模拟发送快充指令给BMS系统，此时BMS系统闭合快充回路继电器，利用多功能电表检测电池包的总电压，测量结果满足要求（电压在正常范围内，且正负极无接反）即为通过，否则为不通过。

13）主输入/输出回路测试

利用多功能电表检测电池包总电压实现主输入/输出回路的测试。实现方法：系统模拟发送主回路继电器闭合指令给BMS系统，此时BMS系统闭合主回路继电器，利用多功能电表检测电池包的总电压，测量结果满足要求（电压在正常范围内、正负极无接反，且系统无异常故障码DTC

出现）即为通过，否则为不通过。

14）脉冲充电测试

实现方法：充放电测试仪根据充放电工艺对电池Pack进行脉冲充放电测试，记录充放电过程中时间、电压、电流等实时信息，同时以时间、电压、电流数据计算相应的衍生函数量，并以通讯的方式传送给上位机管理系统进行数据的整合显示并保存。

结束

读取BMS

17）DCR测试

电池包直流内阻的测试在脉冲充放电测试过程中同步进行。

实现方法：先对电池进行小电流（可设置为0）恒流放电（或充电）几秒钟(t11)，在快结束时刻(t12)记录此时的电压电流U1、I1；再对电池进行大电流放电（或充电）几秒钟(t21)，在快结束时刻(t22)记录此时的电压电流U2、I2，在具体测试过程中，t11、t12、t21、t22、I1、I2可以根据实际需求自由设置。根据所记录的电流、电压值可以计算出电池直流内阻Rdc=(U1-U2)/(I1-I2)，计

算结果满足要求即为通过，否则为不通过。

18）容量测试

实现方法：系统根据充放电工艺对被测电池包进行充放电测试，记录充放电过程中时间、电压、电流等实时信息，同时以时间、电压、电流数据计算相应的衍生函数量，比如电池包容量、功率、

能量等数据。

19）SOC状态调整

实现方法：针对不同的型号电池包，自动扫描电池包的条码信息，根据不同的要求，对电池包进行充放电试验，将电池包SOC调整到要求的出厂SOC。

四、接口及形式

◆对MES的以太网通讯接口