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力迈BMS测试方案

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2020年4月19日
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力神BMS实验方法和标准简述
1 范围
本实验方法和标准规定了力神BMS的技术要求、试验条件、试验方法。
本实验方法和标准适用于力神BMS产品。
2 规范性引用文件
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/T 2423.4 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Db：交变湿热试验方法》
《GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ka：盐雾试验方法》
《GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射 抗扰性限值和测量方法》
《GB/T 17626.4-1998 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》
《QC/T XXXX-201X 电动汽车用电池管理系统技术条件（送审稿）》
3 技术要求
3.1 基本功能
3.1.1 电池管理系统（BMS）内部通信
按5.1.1方法进行试验，BMS内部应正常通信，用上位机监测BMS的内网数据，应正确显示各单体电芯的单体电压、温度等信息。
3.1.2 系统功耗
按5.1.3方法进行试验，主机功耗不应超过3.5W；从机功耗不应超过1.2W。
3.1.3 继电器信号检测
按5.1.4方法进行试验，继电器闭合时，应有电压（电压值等于供电电压）输出；继电器断开时，不应有电压输出。
3.1.4 BMS状态参数监测
BMS所监测状态参数的精度要求见表1。
表1 状态参数精度要求
参数
总电压值
电流值
温度值
单体电压值
精度要求
≤±0.5% FSR
≤±1% FSR
≤±1℃
≤±5mV
3.1.5 SOC估算
按5.1.6的方法进行试验，SOC误差不应超过±6%。
3.1.6 过充保护及释放
按5.1.7的方法进行试验，过充时，上位机监测外网CAN通信上报过充警告，BMS应切断充电回路；过充释放时，上位机监测外网CAN通信上报过充警告消失，BMS应闭合充电回路。
3.1.7 欠压报警及释放
按5.1.8的方法进行试验，欠压时，上位机监测外网CAN通信上报欠压警告；欠压释放时，上位机监测CAN通信上报欠压警告消失。
3.1.8 过放保护及释放
按5.1.9的方法进行试验，过放时，上位机监测CAN通信上报过放警告，BMS应切断放电回路；过放释放时，上位机监测CAN通信上报过放警告消失，BMS应闭合放电回路。
3.1.9 过温保护及释放
按5.1.10的方法进行试验，过温时，上位机监测CAN通信上报过温警告，BMS应切断充放电回路；过温释放时，上位机监测CAN通信上报过温警告消失，BMS应闭合充放电回路。
3.1.10 数据存储
按5.1.11的方法进行试验，应有CSV文档，文档中有正确的时间、从机号、从机采集个数、电压、温度、电流等数据。
3.1.11被动均衡
按5.1.12方法进行试验，电芯所对应的均衡电阻有近3400mv的电压。
3.1.12 热管理
按5.1.13的方法进行试验，温度高于制冷开启阈值时，风扇应在30S内闭合；温度低于制冷关闭阈值时，风扇应在1S内断开。
3.2 强制安全功能
3.2.1 绝缘电阻
按5.2.1的方法进行试验，BMS的电源线、电压检测排线、通信线和壳体之间的绝缘电阻值应≥10MΩ。
3.2.2 绝缘耐压性能
BMS应能经受5.2.2规定的绝缘耐压性能试验，在试验过程中应无击穿或闪络等破坏性放电现象。
3.2.3 耐电源极性反接性能
BMS应能经受5.2.3规定的电源极性反接试验，在试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.2.4 过电压运行
BMS应能经受5.2.7规定的过电压运行试验，试验过程中，BMS应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.2.5 欠电压运行
BMS应能经受5.2.8规定的过电压运行试验，试验过程中，BMS应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3 环境可靠性
3.3.1 高温运行
BMS应能经受5.3.1规定的高温运行试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.2 低温运行
BMS应能经受5.3.2规定的低温运行试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.3 耐高温性能
BMS应能经受5.3.3规定的耐高温试验，在试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.4 耐低温性能
BMS应能经受5.3.4规定的耐低温试验，在试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.5 耐湿热性能
BMS应能经受5.3.5规定的湿热试验，在试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.6 耐盐雾性能
BMS应能经受5.3.6规定的盐雾试验，在试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.7 耐振动性能
BMS应能经受5.3.7规定的振动试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.8 电快速瞬变脉冲群抗扰性
BMS按5.3.8进行电快速瞬变脉冲群抗扰性试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.9 实际充放电
BMS按5.3.9进行实际充放电试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.10 实际路况
BMS按5.3.10装车进行实际路况试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足3.1.5状态参数测量精度的要求。
3.3.11负载高温老化测试
BMS按5.3.11进行均衡可靠性试验，在试验过程中和试验后均衡功能应正常。
4 试验条件
试验条件、试验电压、试验用仪表按《电动汽车用电池管理系统技术条件（送审稿）》中5.1的规定执行。
5 试验方法
5.1 基本功能
5.1.1 BMS内部通信
正确连接BMU，LMU，分别将内网CAN通信线和外网CAN通信线与CAN适配器相连并用PC机打开对应上位机监控程序，能读出各电芯电压，温度等参数状态及电池组总电压，SOC等状态信息。
5.1.2 系统功耗
使用可调电源分别给BMU，LMU供电 ，供电电压调节至24V读取可调电源电流，计算系统功耗，应符合3.1.2的要求
5.1.3 继电器信号检测
给BMS正常供电后，根据功能使继电器保持闭合状态，使用万用表测量继电器相应接口；根据功能使继电器保持断开状态，使用万用表测量继电器相应接口；应符合3.1.3的要求。
5.1.4 BMS状态参数监测
将BMS、电池组、负载正确连接，给BMS正常供电，用高精度电压/温度/电流检测设备检测，并将测量值与上位机监控程序上显示数值进行比较；应符合3.1.4的要求。
5.1.5 SOC估算
试验前应检查总容量的正确性，如果总容量不正确，应配置正确的总容量参数。
5.1.5.1 标准充电、放电方式
标准充电方式：使用充电机对容量为10AH的磷酸铁锂电池组（以下简称电池组）以（1I3）A电流恒流充电，直至过充。
标准放电方式：使电池组对负载以（1I3）A电流恒流放电，直至过放。
注1：试验过程中，应将高精度电流检测设备串联进充放电回路中，试验过程中记录的电流均为该设备的检测电流。
注2：本实验应有试验员全程监控，试验过程中的电流如有变化应及时记录变化后的电流值和变化的时间点，SOC变化的理论计算值应考虑电流的变化。
5.1.5.2 可用容量测试
a) 按标准充电方式充电，直至过充，静置10min；
b) 记录开始放电的时间t1，按标准放电方式放电，记录电流I，直至过放，记录过放的时间t2，静置10min；
c) 根据t1、t2和I计算理论放电量Q01；
d) 重复a）~c)步骤，放电量分别为Q02和Q03，则三次放电量的算术平均值为Q0。如果Q01、Q02、Q03和Q0的偏差均小于2%，则Q0为该电池系统的可用容量。如果Q01、Q02、Q03和Q0的偏差有不小于2%的情况，则需要重复a）~c)步骤，直至连续三次的放电量满足可用容量确认的条件。
5.1.5.3 充电SOC测试
正确连接BMS、电池组、充电机，及打开监控程序。给BMS上电，读取BMS上报的SOC值，使用充电机对电池组恒流充电，每隔1H记录BMS显示的SOC值，直至过充，将BMS测量的SOC变化值与按恒定电流计算的理论SOC变化值相比较。
5.1.5.4 放电SOC测试
正确连接BMS、电池组、负载，及打开监控程序给BMS上电，读取BMS上报的的SOC值，使电池组对负载以恒流放电，每隔1H记录BMS显示的SOC值，直至过放，将BMS测量的SOC变化值与按恒定电流计算的理论SOC变化值相比较。
5.1.6 过充保护及释放
用可调直流稳压电源模拟单体电池的电压，调整电源电压输出使最高单体电压高于过充保护阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
调整电源电压输出使最高单体电压低于过充保护释放阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
5.1.7 欠压报警及释放
用上位机监控内网CAN数据，用可调直流稳压电源模拟单体电池的电压，调整电源电压输出使最低单体电压低于欠压报警阈值，上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
调整电源电压输出使最低单体电压高于欠压释放阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
5.1.8 过放保护及释放
用上位机监控内网CAN数据，用可调直流稳压电源模拟单体电池的电压，调整电源电压输出使最低单体电压低于过放保护阈值，上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
调整电源电压输出使最低单体电压高于过放保护释放阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
5.1.9 过温保护及释放
用热风枪等加热源对某温度传感器加热，使其温度高于过温保护阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
用冰水等亮冷源对某温度传感器进行低温处理，使其温度低于过温保护释放阈值，用上位机观察LMU，BMU上报的信息状态。
5.1.10 数据存储
将Dataloga 接在BMU上的外网CAN通信线上，使BMS在正常工作状态下运行5min后断电，U盘与电脑连接，查看U盘内容，应符合3.1.10的要求。
5.1.11 被动均衡
1）连接BMS系统，用CAN适配器连接内网CAN通信线，方式给电池组充电，直至充满，静置1h。（电池组使所有电压都大于3400mv）。
2）可调直流稳压电源模拟第一节单体电池的电压，使其比最低电压大30mv，用万用表测量第一节单体电池均衡电阻电压，将会10S 有3.4V左右的压降， 2 S无压降的周期变化；调节稳压源使其比最低电压低于30mv ，万用表测量第一节单体电池均衡电阻电压，其上没有压降。
3）可调直流稳压电源模拟节体电池的电压，使其低于3300；用万用表测量所有单体电芯均衡电阻电压，除第一节电芯外 ，其它所有大于3400将会10S 有3.4V左右的压降， 2 S无压降的周期变化；调节稳压源使其高于3300mv ，原先均衡的电芯将关闭均衡。

5.1.12 热管理
给待测电池组的一个或多个温感加热，使其温度高于制冷开启阈值，保持1min；冷却温感，使其温度低于制冷关闭阈值。
给待测电池组的一个或多个温感低温处理，使其温度低于于加热开启阈值，保持1min；加热温感，使其温度高于加热关闭阈值。

5.2 强制安全功能
5.2.1 绝缘电阻
在BMS的电源线、电压检测排线、通信线和壳体之间施加500V DC的电压测量绝缘阻值，应符合3.2.1的要求。
5.2.2 绝缘耐压性能
按表2进行试验，应符合3.2.2的要求。
表2 绝缘耐压参数表
试验对象
试验电压
电压检测排线与壳体
V
电源线与壳体
V
通信线与壳体
V
电压检测排线与电源线
1500V
电压检测排线与通信线
1000V
电源线与通信线
1000V
注：在BMS的各试验对象间施加相应大小的频率为50~60Hz的正弦波形交流试验电压，历时1min。

5.2.3 耐电源极性反接性能
将输入供电电源设定为反接电压值时，接通BMS供电电源，持续1min。试验结束后，给BMS正常供电，判断其是否正常工作，如正常，监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.2.4 耐电压检测排线极性反接性能
BMS正常连接后，将电压检测排线依次反向接入BMS，并接通BMS供电电源，持续1min。试验结束后，BMS正常供电，判断其是否正常工作，如正常，监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.2.7 过电压运行
将BMS的供电电源电压调至24V，系统稳定后，将供电电源电压调至32V，在32V供电电压下持续运行1H，试验过程中监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.2.8 欠电压运行
将BMS的供电电源电压调至24V，系统稳定后，将供电电源电压调至18V，在18V供电电压下持续运行1H，试验过程中监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.3 环境可靠性
5.3.1 高温运行
将BMS放入从室温开始的高温箱中，使其处于工作状态，达到75℃±2℃后保持2H。试验过程中记录电池系统状态参数测量值，并进行误差比较。
5.3.2 低温运行
将BMS放入从室温开始的低温箱中，使其处于工作状态，达到-30℃±2℃后保持2H。试验过程中记录电池系统状态参数测量值，并进行误差比较。
5.3.3 耐高温性能
将BMS放入从室温开始的高温箱中，达到85℃±2℃后保持4H。恢复到室温后，进行电池系统状态参数测量误差比较。
5.3.4 耐低温性能
将BMS放入从室温开始的低温箱中，达到-40℃±2℃后保持4H。恢复到室温后，进行电池系统状态参数测量误差比较。
5.3.5 耐湿热性能
按GB/T 2423.4的规定对BMS进行耐湿热性能试验。试验严酷程度：高温55℃，2次循环（共48H）。恢复到室温后，进行电池系统状态参数测量误差比较。
5.3.6 耐盐雾性能
按GB/T 2423.17的规定进行。BMS在试验箱内按整车实际安装状态或其基本等同条件安装，接插件处于正常插接状态。试验持续时间为16H。试验结束后擦拭清洁表面，进行电池系统状态参数测量误差比较。
5.3.7 耐振动性能
BMS应经受实车安装状态下的上下、左右、前后三个方向的扫频振动试验，每一方向试验时间为8h。将BMS以实车安装状态或其等同条件固定在振动试验台上，在工作状态下进行试验。振动试验机的振动波形为正弦波，加速度波形失真应不高于25%，测试传感器安装在BMS上，或安装在BMS的夹具上。
扫频试验条件：
——扫频范围：10～500Hz；
——振幅或加速度：10～25Hz时，振幅要求1.2mm；25～500Hz时，加速度要求30m/s2；
——扫频速率：1oct/min；
试验中、试验后监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.3.8 电快速瞬变脉冲群抗扰性
按GB/T 17626.4-1998中规定的等级4进行试验，即对电源端施加电压峰值4kV、重复频率2.5kHz的脉冲，在通信线、电压检测排线上施加电压峰值为2kV、重复频率5kHz的脉冲，试验中、试验后监测电池系统状态参数，并进行测量误差比较。
5.3.9 实际充放电
使用充电机、放电柜连接BMS及电池组模块，在系统正常工作状态下至少循环5次（一次循环指以6A充电30min，然后10A放电18min），试验过程中记录电池系统状态参数测量值，并进行误差比较。
5.3.10 实际路况
按照整车路况测试路线规划方案执行，最少的路试里程为100公里或整车电池使用的一个充放电循环。公路境况必须有上坡、下坡、路面颠簸等，在路况测试期间必须有不同的行驶速度。在BMS和整车控制器实现CAN总线通讯的条件下进行测试，以达到最真实的验证环境。
路况测试期间分四种状态测试：
——电动汽车启动状态下：至少满足测试次数5次。
——电动汽车行驶速度为35 KM/H时，测试时长2分钟。
——电动汽车行驶速度为60 KM/H时，测试时长2分钟。
——电动汽车行驶速度为85 KM/H时，测试时长2分钟。
以上均要求BMS在不同速度下能稳定工作，不允许出现通讯中断、系统参数漂移或者跳变等现象。
5.3.11负载高温老化测试
本试验使用专用测试用例，应符合3.3.11的要求。
测试用例应轮流对每路电池进行均衡，每路均衡的时间为4H，观察均衡状态。
试验后，按5.1.12的规定进行试验，均衡功能应正常。