BMS是個(gè)功能特別復(fù)雜的電子設(shè)備。在其設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)原型的功能進(jìn)行驗(yàn)證；在生產(chǎn)階段，需要對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行測(cè)試；如果設(shè)備出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行檢修。在這些階段都需要有對(duì)應(yīng)的測(cè)試設(shè)備來(lái)支持。
BMS的功能包括3個(gè)主要方面：1）對(duì)電池組的工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與管理——單體和電池組的電壓監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、SOC估算，均衡控制等
2）對(duì)電池組異常狀態(tài)的管理——單體和電池組的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、溫度超限、失衡等3）對(duì)電池組故障的管理——傳感器丟失、單體故障等
4）BMS的各項(xiàng)功能所涉及到包括數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)通訊等多種技術(shù)，應(yīng)用ADC、DIO、PWM、CAN、繼電器等多種端口和設(shè)備，功能和算法都很復(fù)雜。
為了對(duì)這么復(fù)雜的功能進(jìn)行全面測(cè)試，很多情況下還要進(jìn)行性能測(cè)試和評(píng)估，目前主要的方法有2種：第一種方法：將被管理的電池組實(shí)物與BMS對(duì)接進(jìn)行測(cè)試

這種測(cè)試方法最直接，所有的測(cè)試參數(shù)都與實(shí)際情況一致，看似比較理想，但是實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候存在比較多的問(wèn)題：

1）測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)——電池組的充放都需要比較多的時(shí)間，要完成一次工作循環(huán)必須遵從實(shí)物的特性，等待的時(shí)間比較長(zhǎng)，難以進(jìn)行批量測(cè)試

2）需要的輔助設(shè)備多——為了模擬各種環(huán)境狀態(tài)，需要大型恒溫箱等輔助設(shè)施

3）調(diào)整參數(shù)困難——如果用于BMS單項(xiàng)功能的驗(yàn)證和調(diào)試，在開(kāi)始試驗(yàn)之前要通過(guò)充電放電來(lái)調(diào)整電池組的狀態(tài)

4）可控性差——單體的容量、內(nèi)阻等重要參數(shù)都受到實(shí)物的限定，沒(méi)有調(diào)整的空間。受制于電池組裝配工藝等多方面因素影響，也無(wú)法調(diào)整任意一個(gè)單體的SOC等運(yùn)行狀態(tài)。另外隨著循環(huán)次數(shù)增加，電池組自身的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生變化

5）存在安全隱患——電池組是個(gè)儲(chǔ)存很大能量的裝置，這種測(cè)試方式對(duì)操作人員的人身安全存在威脅

6）能源消耗大——電池組的充電和放電需要大量能源

7）系統(tǒng)成本高——電池組自身價(jià)格比較高，尤其是大功率的電池組；相關(guān)的維護(hù)費(fèi)用也很高。

8）實(shí)際狀態(tài)未知——這一點(diǎn)是最致命的。電池組中每個(gè)電池單體的電壓、溫度、均衡電流等參數(shù)的設(shè)定值是未知的，用戶(hù)只能獲取到測(cè)量值，無(wú)法比對(duì)。

所以這個(gè)方法只適用于驗(yàn)證BMS在正常工作范圍內(nèi)的表現(xiàn)，而不適合應(yīng)用于BMS的開(kāi)發(fā)調(diào)試和生產(chǎn)測(cè)試

第二種方法：基于仿真電池組的測(cè)試和驗(yàn)證。

1）通過(guò)高精度的程控電池模擬器來(lái)仿真電池單體的電壓，并具有一定的電流輸出和吸收能力，仿真放電和充電過(guò)程

2）通過(guò)高精度的程控電阻來(lái)仿真各溫度傳感器

3）通過(guò)高精度的程控DAC來(lái)仿真電流傳感器

4）通過(guò)數(shù)字IO、DAC、CAN總線通訊模塊、程控電源等輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)其它功能端口的仿真以及與BMS的通訊。

這種方法基于成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)試儀器硬件平臺(tái)，能夠通過(guò)應(yīng)用軟件快速調(diào)整電池組的工作狀態(tài)，提高測(cè)試效率和安全性，擴(kuò)展性好。雖然一次投資比較高，但是長(zhǎng)期綜合效益明顯。如果對(duì)多種BMS進(jìn)行測(cè)試，成本優(yōu)勢(shì)更加明顯。非常適合BMS開(kāi)發(fā)，以及大批量的生產(chǎn)測(cè)試。

對(duì)BMS進(jìn)行測(cè)試的關(guān)鍵是對(duì)電池組進(jìn)行高精度的仿真。仿真的方法大致分為兩類(lèi)：

1）開(kāi)環(huán)仿真。

直接仿真電池組的運(yùn)行參數(shù)，預(yù)先設(shè)定所有數(shù)據(jù)和變化過(guò)程。這種方法主要用于快速檢測(cè)BMS的基本功能。對(duì)主控計(jì)算機(jī)的性能要求不高，軟件相對(duì)比較精簡(jiǎn)，整體成本較低。特別適合在BMS的研發(fā)階段進(jìn)行功能驗(yàn)證，以及對(duì)量產(chǎn)BMS進(jìn)行測(cè)試

2）閉環(huán)仿真。

設(shè)定部分參數(shù)及變化過(guò)程，其它參數(shù)則依據(jù)被測(cè)BMS的反饋而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。這種方法功能全面，可以用于對(duì)BMS的各種高級(jí)功能進(jìn)行測(cè)試。通常在這種類(lèi)型的測(cè)試系統(tǒng)中會(huì)置入某種類(lèi)型的電池?cái)?shù)學(xué)模型，輸出特性則依據(jù)數(shù)學(xué)模型的實(shí)時(shí)運(yùn)算結(jié)果，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求很高，軟件開(kāi)發(fā)的工作量大，成本高。但是如果模型建立的準(zhǔn)確，仿真結(jié)果會(huì)更加符合真實(shí)電池組的特性。適合在BMS研發(fā)階段進(jìn)行復(fù)雜功能的驗(yàn)證。

1.

在開(kāi)環(huán)測(cè)試中，主要的仿真參數(shù)如下：

第一類(lèi)，直接仿真參數(shù)：

電池單體電壓——根據(jù)BMS管理的單體數(shù)量配置仿真電池單體的數(shù)量，每個(gè)仿真單體的輸出電壓可以通過(guò)程序設(shè)定。電壓的可調(diào)范圍會(huì)大于真實(shí)電池，例如我公司用于仿真鋰離子電池的設(shè)備，輸出電壓下限會(huì)低至0.5V甚至0V，上限可達(dá)5V，足以仿真嚴(yán)重的過(guò)充和過(guò)放。電壓的準(zhǔn)確度可以達(dá)到1mV

電池組總電壓——雖然總電壓可以由仿真單體串聯(lián)所得，但是如果對(duì)具備獨(dú)立的總電壓測(cè)量端口的BMS進(jìn)行測(cè)試，可以通過(guò)程控直流電源直接給出總電壓，以避免多個(gè)單體的累積誤差

電池組總電流——大部分BMS是通過(guò)外部的電流傳感器獲取總電流(例如霍爾傳感器)，在仿真測(cè)試中可以通過(guò)DAC來(lái)仿真電流傳感器的輸出。這樣做的好處是，第一可以通過(guò)軟件支持多種不同特性的傳感器，第二可以避免使用龐大、昂貴的大電流程控直流電源和電子負(fù)載

電池單體的溫度——通過(guò)高精度程控電阻來(lái)仿真各個(gè)溫度傳感器。以應(yīng)用比較多的NTC型傳感器為例，我公司生產(chǎn)的程控電阻模塊，其電阻范圍10歐~1M，仿真溫度范圍可達(dá)-100℃~300℃，分辨率可達(dá)0.1℃，遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際傳感器的能力，可以準(zhǔn)確仿真各種極端工況。避免了使用恒溫箱，可以分別設(shè)定各傳感器的溫度值，仿真溫度場(chǎng)，同時(shí)還可以仿真?zhèn)鞲衅鞫搪贰㈤_(kāi)路等故障情況

其它IO端口——包括DIO、PWM、CAN總線通訊等端口

第二類(lèi)，間接仿真參數(shù)：

均衡電流——均衡電流取決于仿真電池單體的輸出能力，實(shí)際數(shù)值由BMS決定。一般用于被動(dòng)均衡測(cè)試的仿真單體最大可以輸出約300mA的電流。

電池內(nèi)阻——電池內(nèi)阻可以通過(guò)總電流和單體電壓的變化過(guò)程來(lái)體現(xiàn)

SOC——SOC可以通過(guò)單體電壓、內(nèi)阻等進(jìn)行設(shè)定，但是很多情況下開(kāi)環(huán)測(cè)試中要仿真SOC，需要針對(duì)被測(cè)BMS的SOC算法來(lái)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)

出于性?xún)r(jià)比的考慮，為了檢測(cè)BMS的全功能，一般需要采取多通道、互相隔離的電池仿真器，可以覆蓋新能源電池的單體分布電壓及多節(jié)串聯(lián)電壓，而我公司生產(chǎn)的UI100系列核心模塊正是為了解決這一測(cè)試方案而研發(fā)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，功能全面，完美覆蓋BMS功能測(cè)試所需的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

我公司生產(chǎn)的用于BMS測(cè)試的核心模塊技術(shù)參數(shù)如下表所示：