一种测试系统论文和设计-车晓寰

全文摘要

本实用新型涉及电池测试技术领域，公开了一种测试系统。该测试系统包括：被测的电源管理系统BMS、采样模块、硬件在环测试设备和上位机；上位机与硬件在环测试设备建立网络连接，硬件在环测试设备与BMS建立通信连接，硬件在环测试设备与采样模块的控制端通讯连接，采样模块的输出端与BMS连接；上位机通过网络连接传输测试指令至硬件在环测试设备，硬件在环测试设备接收测试指令，并输出测试指令对应的控制信号到BMS，硬件在环测试设备将采样指令传输至采样模块，采样模块根据获取到的采样指令传输采样数据至BMS，硬件在环测试设备获取BMS输出的测试结果。本实用新型中，保护被测对象的电路完整以及验证被测电路的全部功能。

主设计要求

1.一种测试系统，其特征在于，应用于电池管理系统，包括：被测的电源管理系统BMS、采样模块、硬件在环测试设备和上位机；所述上位机与所述硬件在环测试设备建立网络连接，所述硬件在环测试设备与所述BMS建立通信连接，所述硬件在环测试设备与所述采样模块的控制端通讯连接，所述采样模块的输出端与所述BMS连接；所述上位机通过所述网络连接传输测试指令至所述硬件在环测试设备，所述硬件在环测试设备接收所述测试指令，并输出所述测试指令对应的控制信号到所述BMS，所述硬件在环测试设备将采样指令传输至所述采样模块，所述采样模块根据获取到的所述采样指令传输采样数据至所述BMS，所述硬件在环测试设备获取所述BMS输出的测试结果。

设计方案

1.一种测试系统，其特征在于，应用于电池管理系统，包括：被测的电源管理系统BMS、采样模块、硬件在环测试设备和上位机；

所述上位机与所述硬件在环测试设备建立网络连接，所述硬件在环测试设备与所述BMS建立通信连接，所述硬件在环测试设备与所述采样模块的控制端通讯连接，所述采样模块的输出端与所述BMS连接；

所述上位机通过所述网络连接传输测试指令至所述硬件在环测试设备，所述硬件在环测试设备接收所述测试指令，并输出所述测试指令对应的控制信号到所述BMS，所述硬件在环测试设备将采样指令传输至所述采样模块，所述采样模块根据获取到的所述采样指令传输采样数据至所述BMS，所述硬件在环测试设备获取所述BMS输出的测试结果。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述采样模块包括恒流源和\/或高压源；

所述硬件在环测试设备与所述恒流源的控制端连接，所述恒流源的输出端与所述BMS的电流采样端连接，和\/或，所述硬件在环测试设备与所述高压源的控制端连接，所述高压源的输出端与所述BMS的电压采样端连接；

所述硬件在环测试设备将电流采样指令传输至所述恒流源，所述恒流源根据所述电流采样指令输出对应的电流信号至所述BMS，和\/或，所述硬件在环测试设备将电压采样指令传输至所述高压源，所述高压源根据所述电压采样指令输出对应的电压信号至所述BMS。

3.根据权利要求1-2任一项所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括继电器模块，所述继电器模块中包括不止一个的继电器；

所述继电器模块串联于所述BMS和所述采样模块之间，所述继电器模块与所述硬件在环测试设备建立通信连接；

所述硬件在环测试设备输出继电器控制指令至所述继电器模块，所述继电器模块根据所述继电器控制指令调整所述继电器的状态。

4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括高压模块；

所述高压模块分别与所述继电器模块连接，所述高压模块与所述硬件在环测试设备建立通信连接；

所述硬件在环测试设备输出测试功能数据至所述高压模块，所述高压模块根据所述测试功能数据调节所述继电器模块的状态。

5.根据权利要求1-2任一项所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括信号处理器；

所述信号处理器分别与所述上位机和所述硬件在环测试设备建立通信连接；

所述信号处理器用于保存和记录所述上位机传输的所述测试指令和所述硬件在环测试设备传输的所述测试结果。

6.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述继电器模块包括，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和电阻；

所述第一继电器的第一端与所述高压模块的正极连接，所述第一继电器的第二端与所述采样模块的正极连接，所述第二继电器的第一端与所述高压模块的负极连接，所述第二继电器的第二端与所述采样模块的负极连接，所述第三继电器的第一端与所述第一继电器的第二端连接，所述第三继电器的第二端与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端与所述采样模块的充电正极连接，所述第四继电器的第一端与所述第一继电器的第一端连接，所述第四继电器的第二端与所述采样模块的充电负极连接。

7.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述高压模块包括第五继电器、第六继电器、第七继电器、直流电源和匹配电路；

所述第五继电器的第一端为所述高压模块的正极与所述继电器模块连接，所述第五继电器的第二端分别与所述直流电源的正极和第六继电器的第一端连接，所述第六继电器的第二端与第七继电器的第一端连接，所述第七继电器的第二端与所述匹配电路的第一端连接，所述匹配电路的第二端与所述直流电源的负极连接作为所述高压模块的负极与所述继电器模块连接。

8.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括台架，所述恒流源和所述高压源设置于所述台架；

所述恒流源和所述高压源通过所述台架的输入端与所述硬件在环测试设备连接。

9.根据权利要求1-2任一项所述的测试系统，其特征在于，所述硬件在环测试设备中包括输入输出IO板块；

所述硬件在环测试设备通过所述IO板块与所述BMS建立通信连接。

10.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述硬件在环测试设备通过通信总线CAN与所述BMS连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池测试技术领域，特别涉及一种测试系统。

背景技术

HiL(Hardware-in-the-Loop，硬件在环)仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I\/O接口与被测的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)或车载电脑等连接，对被测ECU进行全方面的、系统的测试。从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HiL硬件在环仿真测试已经成为ECU开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高ECU的软件质量，降低汽车厂的风险。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：HiL仿真测试对车辆中的BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)进行仿真测试时，BMS的电流采样及高压采样使用HiL的电压板卡合并通过Simulink(一种仿真测试软件)模型进行仿真和误差补偿处理，但这种测试连接需要破坏BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)中的电路板的高压采样电路和电流采样电路，由于BMU上的电流采样电路和高压采样电路被破坏，不能表示出真实的BMU的采样功能，因而无法验证电流采样和高压采样精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测试系统，使得在对电池管理系统进行仿真测试时避免被测对象的电路结构被破坏，保护被测对象的电路完整以及验证被测电路的全部功能。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种测试系统，应用于电池管理系统，包括：被测的电源管理系统BMS、采样模块、硬件在环测试设备和上位机；

上位机与硬件在环测试设备建立网络连接，硬件在环测试设备与BMS建立通信连接，硬件在环测试设备与采样模块的控制端通讯连接，采样模块的输出端与BMS连接；

上位机通过网络连接传输测试指令至硬件在环测试设备，硬件在环测试设备接收测试指令，并输出测试指令对应的控制信号到BMS，硬件在环测试设备将采样指令传输至采样模块，采样模块根据获取到的采样指令传输采样数据至BMS，硬件在环测试设备获取BMS输出的测试结果。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，在测试系统中设置采样模块与被测的BMS建立通讯连接，避免测试电路中因为仿真测试电路的需要破坏采样模块的问题，在测试电路中设置采样模块能够保证被测对象的电路不被破坏，也保证也被测对象的完整性，采样模块为被测对象上的采样电路提供采样数据输入，由于被测对象上的结构完整也可对被测对象上的采样模块进行测试，通过采样模块可真实有效的验证采样精度，在对被测对象的测试过程中提高测试效率。

另外，采样模块包括恒流源和\/或高压源；

硬件在环测试设备与恒流源的控制端连接，恒流源的输出端与BMS的电流采样端连接，和\/或，硬件在环测试设备与高压源的控制端连接，高压源的输出端与BMS的电压采样端连接；

硬件在环测试设备将电流采样指令传输至恒流源，恒流源根据电流采样指令输出对应的电流信号至BMS，和\/或，硬件在环测试设备将电压采样指令传输至高压源，高压源根据电压采样指令输出对应的电压信号至BMS。

该实施方式中，采样模块中的恒流源能够为被测对象提供采样电流，在确保电流采样电路的完整性的同时能够验证被测对象的采样电流电路的精确度，或者，高压源能够为被测对象提供采样电压，在保证被测对象电压采样电路的完整性的同时验证电压采样电路的采样精度。

另外，测试系统还包括继电器模块，继电器模块中包括不止一个的继电器；继电器模块串联于BMS和采样模块之间，继电器模块与硬件在环测试设备建立通信连接；硬件在环测试设备输出继电器控制指令至继电器模块，继电器模块根据继电器控制指令调整继电器的状态。

该实施方式中，继电器模块能够为被测对象中的继电器进行各种测试，使得测试系统获取到被测对象中的继电器的真实状态和真实的继电器的特性表征，提高测试下效率。

另外，测试系统还包括高压模块；高压模块分别与继电器模块连接，高压模块与硬件在环测试设备建立通信连接；硬件在环测试设备输出测试功能数据至高压模块，高压模块根据测试功能数据调节继电器模块的状态。

该实施方式中，高压模块与继电器模块连接，并且通过硬件在环测试设备的数据控制使得被测对象中继电器的控制更接近，可提高测试的覆盖率。

另外，测试系统还包括信号处理器；信号处理器分别与上位机和硬件在环测试设备建立通信连接；信号处理器用于保存和记录上位机传输的测试指令和硬件在环测试设备传输的测试结果。

另外，继电器模块包括，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和电阻；第一继电器的第一端与高压模块的正极连接，第一继电器的第二端与采样模块的正极连接，第二继电器的第一端与高压模块的负极连接，第二继电器的第二端与采样模块的负极连接，第三继电器的第一端与第一继电器的第二端连接，第三继电器的第二端与电阻的第一端连接，电阻的第二端与采样模块的充电正极连接，第四继电器的第一端与第一继电器的第一端连接，第四继电器的第二端与采样模块的充电负极连接。

另外，高压模块包括第五继电器、第六继电器、第七继电器、直流电源和匹配电路；第五继电器的第一端为高压模块的正极与继电器模块连接，第五继电器的第二端分别与直流电源的正极和第六继电器的第一端连接，第六继电器的第二端与第七继电器的第一端连接，第七继电器的第二端与匹配电路的第一端连接，匹配电路的第二端与直流电源的负极连接作为高压模块的负极与继电器模块连接。

另外，测试系统还包括台架，恒流源和高压源设置于台架；恒流源和高压源通过台架的输入端与硬件在环测试设备连接。

另外，硬件在环测试设备中包括输入输出IO板块；硬件在环测试设备通过IO板块与BMS建立通信连接。

另外，硬件在环测试设备通过通信总线CAN与BMS连接。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型第一实施方式中测试系统的结构图；

图2是本实用新型第一实施方式中另一测试系统的结构图；

图3是本实用新型中第二实施方式中测试系统的结构图；

图4是本实用新型中第二实施方式中继电器模块的一种具体实现的结构图；

图5是本实用新型中第二实施方式中高压模块的一种具体实现的结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

需要说明的是，本实用新型实施方式及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型的第一实施方式涉及一种测试系统。应用于电池管理系统，如图1所示，该测试系统包括：被测的电源管理系统BMS10、采样模块20、硬件在环测试设备30和上位机40。

上位机40与硬件在环测试设备30建立网络连接，硬件在环测试设备30与BMS10建立通信连接，硬件在环测试设备30与采样模块20的控制端通讯连接，采样模块20的输出端与BMS10连接。

上位机40通过网络连接传输测试指令至硬件在环测试设备30，硬件在环测试设备30接收测试指令，并输出测试指令对应的控制信号到BMS10，硬件在环测试设备30将采样指令传输至采样模块20，采样模块20根据获取到的采样指令传输采样数据至BMS10，硬件在环测试设备30获取BMS10输出的测试结果。

本实施方式中的测试系统的测试对象为电池管理系统BMS10，因此，本申请文件中的被测对象指代的即为BMS10。

需要说明的是，本实施方式中的测试系统是应用于对电池管理系统的测试，具体该电池管理系统可应用于新能源汽车、机器人等多种设备中，具体对于该电池管理系统的应用场景不做限制，本实施方式会以车辆上安装的电池管理系统为例具体说明，以车辆进行测试的过程中电池管理系统的测试为例，此处仅是示例不做具体限制。

其中，本实施方式的主要改进之处是在测试系统中设置采样模块20，避免被测对象进行测试时破环原本电路模块中的采样模块20，保护被测对象的电路结构完整，以及采样模块20对被测对象的采样精度的验证，具体测试过程为，上位机40通过网络连接传输测试指令至硬件在环测试设备30，硬件在环测试设备30接收测试指令，并输出测试指令对应的控制信号到BMS10，硬件在环测试设备30将采样指令传输至采样模块20，采样模块20根据获取到的采样指令传输采样数据至BMS10，硬件在环测试设备30获取BMS10输出的测试结果。下面将具体对本实施方式进行详细的说明，以下具体实现仅是为了方便理解提供具体实现细节，并非本实施方式所必须的。

具体地说，BMS10在进行测试时采样电路被破坏的主要是电流采样电路和电压采样电路，则采样模块20中包括恒流源和\/或高压源；硬件在环测试设备30与恒流源的控制端连接，恒流源的输出端与BMS10的电流采样端连接，和\/或，硬件在环测试设备30与高压源的控制端连接，高压源的输出端与BMS10的电压采样端连接；硬件在环测试设备30将电流采样指令传输至恒流源，恒流源根据电流采样指令输出对应的电流信号至BMS10，和\/或，硬件在环测试设备30将电压采样指令传输至高压源，高压源根据电压采样指令输出对应的电压信号至BMS10。

其中，采样模块20中可以是只包括电流源或者只包括高压源也可以是包括恒流源21和高压源22，如图2所示，具体实现中，恒流源21为选择为一个双通道恒流源，规格，-400A～+400A，电流精度小于0.2％，电流精度的具体计算为(ΔXm\/Xm)×100％，其中，ΔXm表示恒流源的最大绝对误差，Xm为恒流源的电流基本量程，双通道恒流源在测试电路中用于提供真实电流，对BMS10的电流进行采样。另外，高压源22选择为输出电压范围0V～750V，输出电流范围0～20A，高压源22用于模拟电池包的电压值，若采样模块20中包括恒流源和高压源，则不需要破坏BMS10上的电流采样电路和电压采样电路，可保证BMS10的完整性，并通过恒流源21和高压源22有效的验证BMS10的采样精度，提高了测试效率。

上述对采样模块20的具体说明，仅是根据电流采样电路和电压采样电路的改进，实际中还可以根据需要设置其他的采样模块20，以及对于采样模块20的规格，也可根据需要设置，上述仅是示例性的说明，不做具体限制。

值得一提的是，在测试系统中为了方便硬件在环测试设备30对采样模块20的管理，设置台架用于安装采样电路，具体的，恒流源21和高压源22设置于台架；恒流源21和高压源22通过台架的输入端与硬件在环测试设备30连接。

具体地说，在测试系统中还需要对测试结果进行存储和记录，在测试系统中还设置有信号处理器50，如图2所示，信号处理器50分别与上位机40和硬件在环测试设备30建立通信连接；信号处理器用于保存和记录上位机40传输的测试指令和硬件在环测试设备30传输的测试结果，具体的，如设置信号处理器50为型号为VN1640的测试模块，此处仅是举例说明，不做具体限制。

值得一提的是，被测对象BMS10与硬件在环测试设备30通过CAN通讯线连接，硬件在环测试设备30通过网络与上位机40连接，上位机40上安装有用于进行仿真测试的软件，如Simulink，操作人员通过仿真软件搭建出仿真测试模型，并将设置的对应的参数或测试场景数据发送到硬件在环测试设备30，如，上位机40将低压源数据和输入输出信号传输至硬件在环测试设备30，使得硬件在环测试设备30控制BMS10进行对应功能的测试。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。

相对于现有技术而言，在测试系统中设置采样模块与被测的BMS建立通讯连接，避免测试电路中因为仿真测试电路的需要破坏采样模块的问题，在测试电路中设置采样模块能够保证被测对象的电路不被破坏，也保证也被测对象的完整性，采样模块为被测对象上的采样电路提供采样数据输入，由于被测对象上的结构完整也可对被测对象上的采样模块进行测试，通过采样模块可真实有效的验证采样精度，在对被测对象的测试过程中提高测试效率。

本实用新型的第二实施方式涉及一种测试系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本实施方式中还增加了继电器模块60和高压模块70，用于为BMS10提供更真实的测试数据，具体结构如图3所示。

需要说明的是，第二实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步的优化，为了在测试过程中提供更接近真实的测试数据，继电器模块60和高压模块70配合实施，便于为BMS10中的继电器输入故障数据，并获取BMS10中继电器的真实状态和继电器的特性表征。

具体地说，继电器模块60中包括不止一个的继电器；继电器模块60串联于BMS10和采样模块20之间，继电器模块60与硬件在环测试设备30建立通信连接；硬件在环测试设备30输出继电器控制指令至继电器模块60，继电器模块60根据继电器控制指令调整继电器的状态。另外，高压模块70分别与继电器模块60连接，高压模块70与硬件在环测试设备30建立通信连接；硬件在环测试设备30输出测试功能数据至高压模块70，高压模块70根据测试功能数据调节继电器模块60的状态。

其中，对于不同的测试项目继电器模块60和高压模块70的具体结构可以不相同，

一个具体实现中，继电器模块60包括，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和电阻；第一继电器的第一端与高压模块70的正极连接，第一继电器的第二端与采样模块20的正极连接，第二继电器的第一端与高压模块70的负极连接，第二继电器的第二端与采样模块20的负极连接，第三继电器的第一端与第一继电器的第二端连接，第三继电器的第二端与电阻的第一端连接，电阻的第二端与采样模块20的充电正极连接，第四继电器的第一端与第一继电器的第一端连接，第四继电器的第二端与采样模块20的充电负极连接。其中，电路的连接结构如图4所示，需要说明的是，上述的电路结构仅是在一个测试项目中的继电器模块60的结构图，仅是一种示例性说明，并不用于具体限制继电器模块60的具体结构，实际中可根据具体的测试项目对继电器模块60进行设计和调整，此处不做具体限制。

图4示中，Battery+表示采样模块20中高压源的正极，Battery-表示采样模块20中高压源的负极，HV+表示高压模块70的正极，HV-表示高压模块70的负极，Charger+采样模块20中的充电正极，Charger-表示采样模块20中的充电负极。

一个具体实现中，高压模块70包括第五继电器、第六继电器、第七继电器、直流电源和匹配电路；第五继电器的第一端为高压模块70的正极与继电器模块60连接，第五继电器的第二端分别与直流电源的正极和第六继电器的第一端连接，第六继电器的第二端与第七继电器的第一端连接，第七继电器的第二端与匹配电路的第一端连接，匹配电路的第二端与直流电源的负极连接作为高压模块70的负极与继电器模块60连接。其中，高压模块70的连接结构如图5所示，第七继电器与一个匹配电路连接，匹配电路中包括可调电阻、可调电容和电源模块，其中根据需要可设置至少一个的第七继电器和匹配电路，如图5中第八继电器和对应的连接的匹配电路，在第六继电器导通时，可根据需要导通合适数量的第七继电器。需要说明的是，上述的结构仅是在一个测试项目中的高压模块70的具体结构示意，并不用于具体限制高压模块70的结构，具体可根据实际做适应性调整。

值得一提的是，本实施方式中所涉及的各模块可以是电路元件组成的电路结构，也可能是逻辑电路组成的电路结构，其中，各模块也可以是一个物理电路的一部分，也可以是多个物理电路组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

设计图

一种测试系统论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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