219动力蓄电池管理系统测试规范.docx

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219动力蓄电池管理系统测试规范

动力蓄电池管理系统测试规范

1概述

动力蓄电池管理系统是纯电动汽车和混合动力汽车的重要组成部分，它对电动汽车动力蓄电池进行管理。

由于动力蓄电池系统是高电压高能量密度产品，对其进行有效管理控制使其充分发挥作用的同时需要保障系统安全，对电池管理系统相关功能及性能进行系统、规范的测试尤为重要。

2定义

为了能够表示电池组系统经过测试所表现的效果，测试结果被定义为几种功能状态。

功能状态：

状态A：

样件在试验中和试验结束后，都能满足全部规定的功能规范要求；

状态B：

试样在试验中所有功能都能满足全部规定的功能规范要求，但允许有一个或多个参数超过极限要求，试验后所有的功能均能自动恢复到正常极限范围内；储存记忆功能应满足功能状态A的要求；

状态C：

样件在试验中有一个或多个功能不符合功能规范要求，但是试验后所有功能自动恢复到正常状态；

状态D：

样件在试验中有一个或多个功能不符合功能规范要求，但是试验后通过复位或简单的技术处理（如更换保险丝）后功能恢复到正常状态；

状态E：

样件在试验中及试验后，有一个或多个功能不符合功能规范要求，必须经过替换或者维修。

工作模式：

电池组系统将在如下几种模式下工作：

不上电

加热

放电

充电

冷却

备注

A

√

高压线缆和低压线缆不连接

B

√

C

√

√

D

√

√

E

√

F

√

√

表1

3参考引用标准

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2900.11电池术语原电池和蓄电池

GB5013.1-1997额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第一部分：

一般要求

GB5023.1-1997额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第一部分：

一般要求

GB/T18384.12001电动汽车安全要求第1部分:

车载储能装置

GB/T18384.22001电动汽车安全要求第2部分:

功能安全和故障保护

GB/T18384.32001电动汽车安全要求第3部分:

人员触电防护

GB/T18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求

GB/T19596-2004电动汽车术语

GB-T2423.17-1993盐雾试验方法

GB-T2424.1-2005高温低温试验导则

GB T 17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射

QC/T413-2002汽车电器设备基本技术条件

QC/T897电动汽车用电池管理系统技术条件

ISO12405-2《电动道路车辆-锂离子电池组和电池系统的测试规范》

4术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

4.1电池包

电池包是一种能量储存装置，包括单体电池，单体电池的组合，单体电池电子部件，高压线路（可含接触器）和过流切断装置（包含电子连接装置），冷却、高压、辅助低压、通信接口，所有的器件通常都安装于一个电池箱体内。

4.2电池系统

电池系统是一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。

4.3电池系统标称容量

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的容量为电池系统的标称容量。

4.4电池系统标称能量

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的电量为电池系统的标称能量。

4.5电池系统标称电压

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的电量比标准放电的容量为电池系统的标称电压。

4.6电池系统SOC

电池系统的荷电量与电池系统标称容量的比值。

4.7标准环境状态

温度为20--25℃，湿度为70～90%相对湿度。

4.8标准充电

标准环境状态下，电池系统以1I3（A）电流放电，至电池系统自动终止或发出充电终止命令停止放电，静置1h。

然后在标准环境下以1I3（A）电流充电，至电池系统自动终止或发出充电终止命令停止充电，静置1h。

4.9标准放电

标准环境状态下，以1I3（A）恒流对电池系统进行放电，电池系统自动终止放电或发出终止放电命令停止放电。

4.10电池系统能量密度

电池系统所储存的能量与电池系统质量的比值。

4.11充电速率

电池系统SOC从10%充电到90%所需的时间。

4.12电池系统储能效率

电池系统释放出的电量与电池系统储存对应的充入电量的比值

5测试需求

5.1通用测试需求

测试台架中电池包低压供电电源电压需满足:

13v≤U≤14.5v，并同时并联一个标称电压12V的铅酸电池（启动或动力电池均可）；

工作电压范围：

额定电压U（V）

工作电压

备注

Umin

Umax

12

9V

16V

表2

电池组系统在测试过程中需要功能监控，测试完成后，必须进行功能检查。

（见附录A：

功能监控和检查项）

如无特殊说明，测试条件如下：

测试温度：

23C5C环境温度

供电电压：

14V0.2V

测量设备：

有足够的精度和稳定度，其精度应高于被测指标精度一个数量级或者误差小于被测参数允许误差的1/3。

5.2功能测试

5.2.1绝缘电阻采样功能和精度验证

试验目的：

验证电池组系统绝缘电阻采样功能和精度。

试验方法：

试验步骤：

1、模拟整车Y电容的影响，在输出高压正负极与低压信号地之间并接200nF的电容：

a）工装模拟输入放电回路闭合所需的12V供电电源、整车点火信号、高压回路互锁信号；

b）上位机发送行驶模拟命令，放电回路接触器闭合；

c）电池组系统工作模式B；

d）用绝缘表测试电池组系统高压放电回路负极对电池外壳的绝缘电阻R1，R1＞20M；

e）断开放电回路接触器；

f）将数字电位器阻值R2调节至R2=1000K；

g）将数字电位器连接至电池组系统高压放电回路负极与电池组系统低压信号地；

h）闭合放电回路接触器，通过上位机读取电池组系统报警状态；

i）将数字电位器阻值R2调节至R2=600K；

j）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

k）将数字电位器阻值R2调节至R2=500K；

l）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

m）将数字电位器阻值R2调节至R2=400K；

n）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

o）将数字电位器阻值R2调节至R2=300K；

p）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

q）将数字电位器阻值R2调节至R2=230K；（注：

在测试过程中如果由于绝缘二级报警造成继电器断开，需要清除故障重新闭合继电器）

r）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

s）将数字电位器阻值R2调节至R2=200K；

t）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

u）将数字电位器阻值R2调节至R2=170K；

v）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

w）将数字电位器阻值R2调节至R2=100K；

x）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

y）将步骤g改为数字电位器连接至电池组系统高压放电回路正极与电池组系统低压信号地，重复步骤f~x；

2、动态测试，在输出高压正负极与低压信号地之间并接200nF的电容：

a）工装模拟输入放电回路闭合所需的12V供电电源、整车点火信号、放电回路互锁信号；

b）上位机发送行驶模拟命令，放电回路接触器闭合；

c）电池组系统工作模式B；

d）将数字电位器阻值R2调节至R2=1000K；

e）将数字电位器连接至电池组系统高压放电回路负极与电池组系统低压信号地；

f）电池组系统1C放电；

g）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

h）将数字电位器阻值R2调节至R2=400K；

i）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

j）将数字电位器阻值R2调节至R2=170K；

k）通过上位机读取电池组系统报警状态和观察继电器状态；

（注：

在测试过程中如果由于绝缘二级报警造成继电器断开，需要清除故障重新闭合继电器）

l）将步骤e改为将数字电位器连接至电池组系统高压放电回路正极与电池组系统低压信号地，重复步骤b~k；

技术要求：

1、绝缘报警误差要求：

二级报警点：

200K±30KΩ；

一级报警点：

500K±100KΩ；

2、绝缘报警要求：

0≤绝缘电阻≤170K：

二级报警；

170K＜绝缘电阻≤230K：

一级或二级报警；

230K＜绝缘电阻≤400K：

一级报警；

400K＜绝缘电阻≤600K：

一级报警或不报警；

600K＜绝缘电阻：

不报警；

3、绝缘电阻测量周期：

≤10s；

4、绝缘电阻采集特性要求：

支持实时动态采集，绝缘报警状态按协议规定的周期发送到整车CAN网络。

5.2.2充放电流采样功能和精度验证

试验目的：

验证电池组系统充放电流采样功能和精度。

试验方法：

试验步骤：

a）工装模拟输入放电回路闭合所需的12V供电电源、整车点火信号、放电回路互锁信号；

b）电池组系统放电回路连接至充放电设备，上位机发送行驶模拟命令，放电回路接触器闭合；

c）将电池组系统调整为SOC=100%；

d）电池组系统工作模式B；

电池组系统按定义的电流曲线放电；

记录测量设备采集的电流值，并与电池组系统采集的电流值比较；

将电池组系统调整为SOC=10%；

电池组系统工作模式E；

电池组系统按定义的电流曲线充电；

记录测量设备采集的电流值，并与电池组系统采集的电流值比较。

技术要求：

电流采样精度：

|电池组系统采集值-测量设备采集值|/测量设备采集值≤5‰（I>80A）；

I<80A误差不超过0.4A

电流方向要求：

充电为正，放电为负。

5.2.3放电管理功能

试验目的：

验证电池组系统放电管理功能

试验步骤：

将电池组系统放电回路连接至充放电设备，工装模拟输入放电回路接触器闭合的供电12V电源、整车点火信号、放电回路互锁信号；

1）上电功能测试：

a）电池组系统上报电池组系统Sts为Ready状态时，用上位机软件模拟VCU向电池组系统发送闭合接触器指令，检查电池组系统高压输出；

b）查看上电过程电池组系统的CAN报文，判断电池组系统上高压时间是否符合要求。

2）下电功能测试:

a）电池组系统无故障上报情况下，模拟VCU发送断开接触器指令，查看电池组系统是否断开电池组系统高压输出；

b）再次模拟VCU发送闭合接触器指令，使用万用表测量电池组系统输出高压；

c）模拟电池组系统严重故障（如断开某个从板的CAN通讯连接等），查看电池组系统上报状态及电池组系统是否立即断开电池组系统高压输出。

3）上电时序检测：

a）将示波器的一个采集通道接到电池组系统低压供电电源正与负之间，另一个采集通道接到电池组系统的整车CAN总线CAN高和CAN低之间

将CANalyzer一端连接至电脑，另一端接入到整车CAN总线，并在电脑上启动CANalyzer记录数据

给电源系统供低压电，通过查看示波器两个通道各自首次出现高电平的时间差值，来测量电池组系统上电到电池组系统发出第一帧报文的时间；

通过上位机软件模拟VCU发送闭合接触器指令，用CANalyzer查看VCU发送出闭合接触器指令到电池组系统高压正常输出（电池组系统上报母线电压达到电池端电压水平）所用的时间；

4）下电时序检测：

a）将CANalyzer一端连接至电脑，另一端接入到整车CAN总线，并在电脑上启动CANalyzer记录数据；

通过上位机软件模拟VCU发送闭合接触器指令，待电池组系统高压输出正常后，再通过上位机软件模拟VCU发送断开接触器指令。

用CANalyzer查看VCU发送断开接触器指令到电池组系统高压输出切断（电池组系统上报的母线电压降为0）所用的时间；

通过上位机软件模拟VCU发送闭合接触器指令，待电池组系统高压输出正常后，模拟电池组系统严重故障（如断开某个从板的CAN通讯连接等）。

用CANalyzer查看电池组系统上报电池组系统Sts为notready到电池组系统高压输出切断（电池组系统上报的母线电压降为0）所用的时间；

技术要求：

能够正确响应整车放电行驶命令；

能够正确执行放电预充；

能够正确响应整车断开高压放电回路命令；

电池组系统出故障时能够正确控制放电回路。

5.2.4高压回路接触器控制功能

试验目的：

验证电池组系统高压回路接触器控制功能。

试验方法：

a）放电回路外接600uF/450V（DC）电容，在连接放电回路时注意电容的极性，通过工装模拟输入在整车行驶状态下，电池组系统所需的供电12V电源、整车点火信号、放电回路互锁信号；

b）通过上位机发送模拟行驶命令，闭合放电回路接触器，使用示波器测量放电回路接插件两端电压值，通过示波器观察电压值变化，电压值从0V缓慢上升为电池组系统电压；（示波器测量注意使用高压探头）

c）通过工装模拟输入在慢充电状态下，电池组系统所需的供电12V电源、慢充电点火信号、充电感应CC信号、充电感应CP信号；

d）通过上位机发送模拟慢充电命令，闭合慢充电回路接触器，使用万用表测量慢充电回路接插件两端电压值，应与电池组系统总压值相等。

通过上位机模拟发送充电器故障命令，断开慢充电回路主接触器，使用万用表测量慢充电回路接插件两端电压值，应为0；

e）通过工装模拟输入在快充电状态下，电池组系统所需的供电12V电源、快充电点火信号，快充电感应CC信号；

f）通过上位机发送模拟快充电命令，闭合快充电回路主接触器，使用万用表测量快充电回路接插件两端电压值，与电池组系统总压值相等。

通过上位机模拟发送快充故障命令，断开快充电回路主接触器，使用万用表测量快充电回路接插件两端电压值，应为0；

g）将电池组系统置于温度箱内，通过工装模拟输入在慢充电状态下，电池组系统所需的供电12V电源、慢充电点火信号、充电感应CC信号、充电感应CP信号；

h）温度箱降温至加热功能开启温度点（单体温度最低温度＜0℃），通过上位机发送模拟慢充电命令，先使用万用表电压档测量慢充电回路接插件，此时电压显示应为0V，如果出现电压值为电池组系统总压值，表明PTC高压回路继电器未闭合。

使用万用表电阻档测量慢充电回路接插件，此时测量的电阻值应为PTC的电阻值，说明PTC高压回路继电器闭合，PTC加热回路控制功能正确。

通过上位机模拟发送慢充故障命令，断开加热回路主接触器。

技术要求：

能够正确的控制相应的接触器。

5.2.5电池保护功能

试验目的：

验证电池组系统在各极限条件下的保护功能。

（注：

各保护点的阈值可以根据不同类型电池进行调整）

试验方法：

按照诊断条件阈值进行测试

技术要求：

参照诊断表要求

5.2.6均衡要求

试验目的

满足电池系统在电芯不一致情况下的一致性优化增加电池系统总体寿命的要求。

试验方法:

选择一致性差的电池包，对电池系统充满电，对最低电池模组进行电阻放电（电阻选择100Ω），每隔1h暂停放电，观察最大压差，当最大静态压差超过30mv时，停止放电，对整个电池包充满电，慢点后进行10A放电10min，然后再次充电，观察均衡电路是否打开。

技术要求：

具备均衡功能,均衡电流80-120mA。

5.2.7充电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能

--试验目的：

验证充电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能。

--试验步骤：

1）快充电连接信号检测功能和环路互锁信号诊断功能：

a）使用工装模拟输入快充电回路闭合所需的12V电源，快充电点火、快充电感应信号CC；

b）接上快充电回路输出线束端接插件；

c）观察上位机显示的快充电回路互锁信号状态；

d）电池组系统工作模式F；

e）关闭工装模拟输入的快充电感应信号CC，观察上位机显示的快充电回路互锁信号状态；

2）慢充电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能：

a）使用工装模拟或充电机输入慢充电回路闭合所需的12V电源，慢充电点火、慢充电感应信号CC和CP；

b）接上慢充电回路输出线束端接插件；

c）观察上位机显示的慢充电回路互锁信号状态；

d）通过上位机慢充电模拟，闭合慢充电回路接触器；

e）电池组系统工作模式F；

f）关闭工装模拟输入的慢充电感应信号CP，观察上位机显示的慢充电回路互锁信号状态和接触器状态；

g）接入工装模拟输入的慢充电感应信号CP，重新闭合慢充电回路接触器，取下慢充电回路输出线束端接插件，观察上位机显示的慢充电电回路互锁信号状态和接触器状态；

3）充电回路互锁保护响应时间测试：

a）使用工装模拟输入慢充电回路闭合所需的12V电源，慢充电点火、慢充电感应信号CC和CP；

b）接上慢充电回路输出线束端接插件；

c）通过上位机慢充电模拟，闭合慢充电回路接触器；

d）电池组系统工作模式F；

e）将示波器普通探头检测慢充电感应信号CP，高压探头检测慢充电回路高压状态，将示波器设置为慢充电回路两端电压信号下降沿触发模式，触发电压条件设置为10V；

f）断开慢充电环路互锁信号，触发示波器触发条件，观察示波器两通道电平变化时间差，读作慢充电回路互锁信号断开时，慢充电回路高压断开的响应时间；

--技术要求：

慢充支持使用充电确认信号CP替代环路互锁信号；

测试项目

互锁信号状态

接触器状态

工装模拟慢充电CP信号接入、线束端接插件连接

有

闭合

工装模拟慢充电CP信号断开、线束端接插件连接

无

断开

表3慢充环路互锁诊断要求

5.2.8放电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能

试验目的：

验证放电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能。

试验步骤：

1）放电环路互锁保护功能和环路互锁信号诊断功能：

a）使用工装模拟输入放电回路闭合所需的12V电源，整车点火、放电回路互锁信号；

b）接上维护开关和放电回路输出线束端接插件；

c）观察上位机显示的放电回路互锁信号状态；

d）通过上位机模拟行驶状态，闭合放电回路接触器；

e）电池组系统工作模式B；

f）取下维护开关，观察上位机显示的放电回路互锁信号状态和接触器状态；

g）接上维护开关，重新闭合放电回路接触器，取下放电回路输出线束端接插件，观察上位机显示的放电回路互锁信号状态和接触器状态；

h）接上放电回路输出线束端接插件，重新闭合放电回路接触器，关闭工装模拟输入的放电环路互锁信号，观察上位机显示的放电回路互锁信号状态和接触器状态；

2）放电回路互锁保护响应时间测试：

a）使用工装模拟输入放电回路闭合所需的12V电源，整车点火、放电回路互锁信号；

b）接上维护开关和放电回路输出线束端接插件；

c）通过上位机模拟行驶状态，闭合放电回路接触器；

d）电池组系统工作模式B；

e）用示波器普通探头监测放电环路互锁信号，高压探头检测放电回路高压状态，将示波器设置为放电回路两端电压信号下降沿触发模式，触发电压条件设置为10V；

f）断开放电环路互锁信号，触发示波器触发条件，观察示波器两通道电平变化时间差，当放电回路互锁信号断开时，记录放电回路高压断开的响应时间；

技术要求：

放电环路互锁信号保护要求硬件独立控制，禁止软件参与；

具有放电环路互锁信号检测和诊断功能；

放电环路互锁故障保护要求：

测试项目

互锁信号状态

接触器状态

工装模拟放电回路互锁信号接入、维护开关连接、线束端接插件连接

有

闭合

工装模拟放电回路互锁信号断开、维护开关连接、线束端接插件连接

无

断开

工装模拟放电回路互锁信号接入、维护开关断开、线束端接插件连接

无

断开

工装模拟放电回路互锁信号接入、维护开关连接、线束端接插件断开

无

断开

表4环路互锁诊断要求

5.2.9慢充电管理功能

试验目的：

验证电池组系统慢充电管理功能。

试验步骤：

a）电池组系统慢充电回路连接至充放电设备；

b）通过工装模拟输入慢充电回路闭合所需的12V电源、慢充电点火信号、慢充电感应信号CC和CP；

c）观察上位机充电线连接状态，应为连接状态；

d）将电池组系统放入温度箱内，使用温度箱降温，当电池单体最低温度＜0℃时，通过上位机模拟发送充电机就绪报文，上位机设置慢充电模拟；

e）加热回路接触器闭合；

f）充放电设备以5A恒流充电；

g）当电池最低温度≥5℃时，观察0x470请求命令，加热完成后应先发禁止输出命令，加热回路接触器断开，再发充电请求命令，慢充电回路接触器闭合；

h）充放电设备以5A恒流充电；

i）在充电过程中分别模拟慢充电感应信号CC和CP断开，观察充电回路接触器状态；

j）CC和CP信号重新连接，闭合慢充电回路接触器，充放电设备以5A恒流充电，在充电过程中通过上位机模拟发送充电机故障信息；

h）与车载充电机连接后进行慢充充电，整个充电过程观察记录充电机指示灯闪烁方式。

技术要求：

最低单体温度≤0℃，正确启动加热，当电池最低温度≥5℃时，加热回路接触器断开，慢充电回路闭合；

正确响应充电机命令；

正确指示充电线连接状态：

充电时，慢充电感应信号CC和CP分别断开时，慢充电回路接触器断开；

充电过程中，充电机指示灯闪烁方式正常：

序号

充电状态

指示灯状态

1

充电

绿灯闪烁

2

满电

绿灯常亮

3

等待

黄灯常亮

4

故障

红灯常亮

表5充电灯指示状态

5.2.11高压采集功能和精度验证

试验目的：

验证电池组系统高压采集功能和精度。

试验方法：

试验步骤：

a）Pack电压、Link电压测量：

b）电池组总成SOC调整为50%；

c）工装模拟输入放电回路闭合所需的12V供电电源、整车点火信号、放电回路互锁信号；

d）电池组系统放电回路连接至充放电设备，上位机发送行驶模拟命令，放电回路接触器闭合；

e）电池组系统工作模式B；

f）电池组系统1C充电至充电截止，记录电池组系统采集的Pack电压、Link电压，并与测量设备采集的电池组系统输出总压值进行比较；

g）继续1C放电至SOC=50%，停止放电，记录电池组系统采集的Pack电压、Link电压，并与测量设备采集的电池组系统输出总压值进行比较；

h）继续1C放电至放电截止，记录电池组系统采集的Pack电压、Link电压，并与测量设备采集的电池组系统输出总压值进行比较。

注：

由于Link电压和输出总压是在继电器闭合状态下测量，在充放电截止时，继电器保持闭合状态，充放电截止保护由充放电设备完成。

技术要求：

采样精度：

|电池组系统采集值-测量设备采集值|/测量设备采集值≤5‰；

5.3一般电气测试

5.3.1长时耐过压测试

试验目的

模拟DC/DC的输出电压在最大输出电压16V时的状况。

试验方法:

测试条件

温度

40℃

测试持续时间

60min

测试电压

16V0.2V

工作模式

Ｃ

表6长时耐过压条件

试件正常连接，按照测试条件，对试件的所有低压电源输入端口施加测试电压，观察现象；

恢复正常工作电压后，对控制器进行功能测试，观察现象。

技术要求：

功能等级：

A

5.3.2欠压过压时功能

试验目的:

验证试件在过欠压时的功能。

试验方法:

工作模式：

Ｃ；

在试件的所有电源输入端施加测试电压。

技术要求