储能类电池管理系统BMS HiL解决方案

储能电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）作为储能系统的核心控制单元，具有电池状态精准估算、充放电智能管理、系统均衡与故障实时诊断等功能。储能BMS控制器通过高精度传感器持续监测电池组的电压、电流与温度，并利用算法动态估算其荷电状态（SOC）与健康状态（SOH），同时完成充放电过程的智能管理与电芯间的能量均衡。确保储能系统在各种工况与复杂环境下，电池组的安全性、能效表现及循环寿命始终处于最优状态，从而保障系统安全、提升能源利用率及优化全生命周期价值。

在HiL测试环境中，可以在不依赖于真实电池组的情况下，为储能BMS提供所需的高压模拟信号、电芯电压与温度传感器信号、母线电流信号以及上层系统的通讯指令，实现储能BMS状态估算算法、充放电逻辑、热管理策略及故障诊断与保护机制的全面验证。同时，可高效执行极限工况（如过充、过放、短路）、电芯一致性恶化及多重故障注入等实物测试中高风险、高成本或难以复现的测试场景，从而确保储能BMS功能的安全性与可靠性。此外，在HiL测试环境中，通过并行测试与7×24小时无人值守自动化测试，能够显著提升测试覆盖率与效率，有效缩短储能BMS的研发与验证周期。

相关标准：GB∕T34131-2023《电力储能用电池管理系统》

 

一、方案组成：

北汇信息提供的储能BMS HiL测试系统由软件、硬件、模型三部分组成；

系统软件部分主要包含CANoe、vTESTstudio，CANoe作为整个测试系统的控制、执行软件，实现储能BMS控制器的自动化的闭环测试。vTESTstudio实现测试用例编写和自动化测试。

 

硬件部分主要包含：实时处理器、通用IO板卡、总线通讯板卡、电池模拟器、绝缘电阻仿真板卡、总压仿真模块、母线电流仿真模块、故障注入板卡等：

• 实时处理器：运行电池模型、残余总线模型，保证测试实时性；
• VT板卡：提供储能BMS所需要的IO输入信号，采集储能BMS的IO输出信号；
• 总线通讯板卡：提供储能BMS所需要的CAN/CANFD总线通道与RS232/RS485通讯通道；
• 电池模拟器：提供储能BMS采样板所需要的电芯电压、温度传感器信号；
• 总压仿真模块：提供储能BMS所需要的总电压信号；
• 母线电流仿真模块：提供储能BMS所需要的母线电流信号；
• 绝缘电阻仿真板卡：提供储能BMS电池组与设备外壳之间的绝缘阻值；
• 故障注入板卡：提供储能BMS相应IO通道的故障模拟，包含短路、断路、短电、短地、线间短路等；
• 环境试验箱：提供温度与湿度或盐雾环境；
• 耐压测试仪：用于验证储能BMS的耐压能力;

电池模型：

基于Simulink搭建的二阶RC电池模型，能体现电池动态特性和极化现象。具有全局设置所有电芯SOC和温度模式、全局设置所有电芯OCV和温度模式以及单独修改个别电芯OCV，三种初始模式。其中还包含等效阻抗、OCV等初值查表模块以及充放电的不同分路。

测试用例包：

提供满足GB_T 34131-2023国标要求中的测试项目的测试用例包，可直接调用自动化测试用例包进行自动化测试，覆盖的测试内容如下：

 

二、典型测试场景：

• 数据采集：电池单体电压或电池单体并联体（电芯组）电压信号采集、电池模块电压信号或电池簇电压信号采集、电池簇电流信号采集
• 通信功能验证：对储能BMS的CAN、RS485、以太网接口的通信功能进行测试
• 报警功能测试：针对电池管理系统的报警内容进行测试
• 保护功能测试：针对电池系统的故障状态等级（一级、二级），进行响应处理时间的测试。
• 控制功能测试：可对电池管理系统控制电池簇和电池阵列投入和退出功能与调节电池温度的控制功能进行测试。
• 能量状态估算测试：针对储能BMS的能量状态估算功能进行测试
• 均衡功能测试：针对储能BMS的均衡功能进行测试，包含均衡开启条件和均衡电流测量
• 环境适应性测试：包含高低温测试、耐湿热测试、耐盐雾测试；
• 电器适应性测试：包含供电电压测试、过电压测试、反向电压测试、信号与负载回路短路测试

 

三、方案特点：

北汇信息提供的储能BMS HiL测试系统

• 支持功能测试、故障诊断等测试，可扩展PCS与EMS测试；
• 可以模拟极端工况以及电气故障
• 模块化的VT板卡，易于扩展、复用
• CANoe丰富的软硬件接口，支持集成第三方软硬件
• 基于北汇信息丰富的测试系统搭建和服务经验，提供真正交钥匙系统