隨著全球科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的國家試圖轉(zhuǎn)向更綠色環(huán)保的生活方式，電動汽車這種新興的新能源交通方式正在成為汽車領(lǐng)域越來越重要的一部分。極低的碳排放，低成本的能量來源，使電動汽車成為了我們上下班和出行不錯的選擇。
新能源汽車的設(shè)計涉及到汽車行業(yè)眾多技術(shù)的轉(zhuǎn)型——新的驅(qū)動技術(shù)、新的電池技術(shù)、新的制造技術(shù)……其中就包括針對這些新技術(shù)的新型測試方案。隨著新能源汽車行業(yè)技術(shù)越來越發(fā)達和完善，新的測試和驗證的挑戰(zhàn)也將接踵而至。
新能源汽車的“糧草官”
目前汽車行業(yè)混合動力車汽車(HEV)和插電式混合動力車(PHEV)、電動汽車(EV)多數(shù)使用鋰電池作為能量供給，這種電池需要充電系統(tǒng)經(jīng)過精心設(shè)計以保證電池的長壽命和高安全性。這意味著當(dāng)前電動汽車需要解決的主要測試挑戰(zhàn)之一是針對電池管理系統(tǒng)(BMS)的有效測試。BMS是管理電池狀態(tài)的電子設(shè)備，控制儲能系統(tǒng)(ESS)的所有功能，包括電池組電壓和電流監(jiān)測、單個電池單元電壓測量、電池單元平衡程序、電池組充電狀態(tài)計算、電池單元溫度和健康監(jiān)測，以及確保整體電池組的安全性和最佳性能。BMS就像”糧草官”一樣，保證著整個汽車的“糧草供給”的安全。
BMS測試之路任重而道遠
BMS模塊和相關(guān)子模塊必須從單元堆棧讀取電壓，并從相關(guān)的溫度、電流和電壓傳感器讀取輸入。BMS必須處理輸入，做出邏輯決策來控制包的性能和安全，并通過各種模擬、數(shù)字和通信輸出報告輸入狀態(tài)和操作狀態(tài)。有效地測試BMS系統(tǒng)涉及兩個主要功能：準確地模擬BMS所需的傳感器和電池組輸入，以及測量、收集和處理BMS系統(tǒng)根據(jù)這些輸入產(chǎn)生的數(shù)字和模擬輸出。
鋰離子電池的汽車電池組由96個電池組串聯(lián)組成，能夠產(chǎn)生超過350V的電壓。與低電壓系統(tǒng)相比，高電壓能量損耗更小，但更需要BMS更仔細的管理。考慮到測試的安全性和隔離性，在真正的電池組上測試和驗證BMS系統(tǒng)并不現(xiàn)實。因為錯誤的后果可能會對其中任何一個造成重大損害，也可能傷害到測試操作人員，只有當(dāng)萬無一失時，BMS才能安全地連接到電池組，這也意味著測試難以重復(fù)運行，
除此以外，這種直接測試的方式仍不能模擬真正電池組的故障和特征來驗證BMS設(shè)計的合理性。注入故障，特別是在開發(fā)新產(chǎn)品的過程中，對于成功驗證硬件和軟件的設(shè)計至關(guān)重要。這就需要汽車廠商們搭建一個高安全性，高密度、可重復(fù)測試的電池模擬器的測試平臺供BMS測試使用。
虹科攜手PI公司帶來BMS測試方案
但實事求是地說，PXI不是設(shè)計高密度、多芯的電池模擬器的理想平臺。因為其模塊化的格式確實限制了一些規(guī)范。然而，PXI中所有模塊的可用性以及PXI的廣泛市場應(yīng)用表明PXI解決方案仍是BMS測試解決方案的最快速最有效的不二之選。
PickeringInterfaces公司在設(shè)計單個電池模擬器方面已有了豐富經(jīng)驗，虹科作為其在中國的代理商，負責(zé)著中國區(qū)域的技術(shù)支持。廣州虹科攜手Pickering Interfaces針對BMS測試問題，迅速開發(fā)了41-752型PXI電池模擬器模塊。無論是硬件平臺還是軟件程序，41-752型PXI電池模擬器模塊的成功都離不開硬件團隊和軟件團隊的通力合作。
很快，該模塊就顯示出了其令人滿意的性能，很快就被德勞瑞恩（DMC）汽車公司集成到他們的測試系統(tǒng)中。在成功的試驗和一些非常小的設(shè)計調(diào)整之后，41-752型PXI電池模擬器模塊很快便投入了商用。
41-752是6通道的電池模擬器，每個通道能夠為負載提供最高7V的電壓和300mA的電流。每個通道相互之間完全隔離并且與地也完全隔離，從而通道可以被串聯(lián)起來仿真以堆疊結(jié)構(gòu)排列的電池。750V隔離屏障允許41-752創(chuàng)建成表示用于車輛推進的電池堆的較低功率版本。41-752可以被用作6個通道完全隔離并且每個通道都帶有獨立的檢測線的電源。
盡管使用PXI作為平臺為該應(yīng)用程序帶來了許多困難的挑戰(zhàn)，但設(shè)計的快速進展證明了使用PXI設(shè)計的靈活性和速度。背板電源、PCI控制總線、機箱通風(fēng)系統(tǒng)和基于PC機的軟件使得設(shè)計能夠以較高的速度進行。就41-752而言，從下訂單到第一個系統(tǒng)的發(fā)貨只花了8周時間，這在其他硬件平臺上是不可能實現(xiàn)的。
41-752現(xiàn)在已上市，它提供了6個通道的電池仿真，電壓高達7V，電流高達300mA。額定電壓為750V的高隔離屏障允許許多電池串聯(lián)放置在D型用戶連接器上。靈活的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)允許系統(tǒng)連接并安全使用。用于支持高功率模塊的Pickering 40-923 PXI底盤被證明能夠提供足夠功率和滿足模擬108個電池組任務(wù)所需的電流。
