一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，属于动力电池及电动汽车技术领域。本实用新型专利技术的测试装置采用模拟采集芯片代替真实物理电路，直接对BAU输送测试信号，避免了物理电路在实际测试过程中出现的各种问题；同时本装置不需要复杂的电池连线，简化了测试环境的搭建过程；利用CAN通信总线，接收PC发送的寄存器修改值，并保存到存储器中，实现从PC端控制寄存器的功能，使自动化测试得以实现，提高了测试效率。该测试装置利用存储器RAM模拟采集芯片的寄存器，在未接收到PC发送的寄存器修改命令时BAU端读取到的电压值和温度值不变，提高了测试的稳定性，使该测试装置在一些边界条件的测试场合中发挥重要作用。

An auxiliary test device based on SPI analog acquisition chip

【技术实现步骤摘要】
一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置
本技术涉及动力电池及电动汽车
，更具体地说，涉及一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置。
技术介绍
电动汽车是一个复杂的电气系统，其电气系统分低压部分和高压部分，低压部分为车内电子设备(如灯光、雨刷、音箱等低压电气设备)供电，一般采用12V/24V电源，低压供电的负极跟车辆底盘直接相连；高压部分为车辆的动力系统(如电机控制器、车载DC-DC电源转换器等)供电；乘用车高压系统的动力电池工作电压一般在300V左右，通常是由多个电池串联组成，并使用专用的电池管理系统管理和控制。电池管理系统(简称BMS)通常由电池监控单元(简称BMU)和电池控制单元(简称BCU)组成；现阶段，BMS趋近于小型化、轻量化，因此在一些应用场景中会将BCU和BMU合二为一，组成一体式的BMS(简称BAU)。由于BAU仍需监控每一串单体电池的电压和温度，所以在验证电池管理策略时，需要外部提供等量的单体电压和单体温度。为达到激励系统进行验证的目的，通常的做法是使用专用HIL设备，或者自制测试台架，模拟电池电压和电池温度。针对单体电压的测试，需通过HIL设备或台架输出真实电压；针对单体温度的测试，需事先查询温度表，找到对应温度时的电阻值，然后调整滑动电阻器，通过万用表确认电阻值后将滑动电阻器接到温度采集电路中；或者使用一个复杂的电阻矩阵，通过继电器切换电阻开关，将事先准备好的电阻切换到温度采集电路中。但使用上述方法需要搭建真实的物理电路，电路复杂且存在问题：(1)模拟单体电压输出，存在精度低，响应速度慢的问题；(2)模拟单体温度输出，需要查询温度表，存在不能实时调温度和输出温度值不连续的问题；(3)受环境温度影响，电阻存在温漂问题，会影响测试结果。经检索，中国专利号ZL201410196149.1，专利技术名称为：一种BMS的验证监控系统及其方法，申请日为：2014年5月11日，该申请案公开的BMS验证监控系统，包括上位机和通过CAN总线分别与上位机连接的单体电压模拟单元、温度模拟单元、绝缘电阻模拟单元、总电流模拟单元、数字量模拟单元、过欠压检测单元；该申请案公开的BMS验证监控方法，包括单体电压测试步骤、温度测试步骤、数字量I/O测试步骤、电池组绝缘电阻测试步骤、系统过压测试步骤和总电流模拟测试步骤；该申请案可测试BMS的综合性能，并验证其功能；但在温度测试时，该申请案仍需搭建真实的物理电路，无法解决真实物理电路在测试中会出现的问题；同时该申请案为测试BMS不同的功能，设置多个测试单元，使系统结构复杂，不便于搭建。
技术实现思路
1.技术要解决的技术问题鉴于现有技术中对BAU的测试一般使用专用HIL设备或自制测试台架，需要搭建真实的物理电路，而现有真实电路在对BAU测试时，存在模拟单体电压输出精度低、响应速度慢，模拟单体温度输出不能实时调温度、输出温度值不连续，受环境温度影响，电阻存在温漂，导致测试结果不准确的问题，本技术提供了一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，利用模拟采集芯片代替真实物理电路，直接对BAU输送测试数据信号，避免了物理电路在实际测试过程中出现的各种问题。2.技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：本技术的一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，包括控制模块、试验模块和信号采集模块，所述的控制模块与试验模块电连接，监控试验模块状态；所述的信号采集模块分别与控制模块和试验模块电连接，接收控制模块和试验模块传输的指令并做出反馈；所述的信号采集模块包括SPI电平转换电路、嵌入式微处理器MCU和CAN通信电路，所述的嵌入式微处理器MCU通过SPI电平转换电路与试验模块电连接，同时通过CAN通信电路与控制模块电连接。更进一步地，所述的控制模块采用PC机，通过USB-CAN转换设备分别与试验模块和信号采集模块连接。更进一步地，所述的SPI电平转换电路包括一片电压电平转换芯片U1；该电压电平转换芯片U1的Vref_A引脚与3.3V电源连接，A1、A2、A3、A4引脚分两路，一路分别经电阻R4、R3、R2、R1连接至3.3V电源，另一路分别经电阻R5、R6、R7、R8连接至MCU；Vref_B引脚与5V电源连接，B1、B2、B3、B4引脚分两路，一路分别经电阻R9、R10、R11、R12连接至5V电源，另一路分别经电阻R14、R15、R16、R17连接至BCU；EN引脚经电阻R13连接至5V电源，GND引脚接地。更进一步地，所述的SPI电平转换电路还包括两片双电源总线收发芯片U2和U3；双电源总线收发芯片U2上，VCCA引脚接3.3V电源，VCCB引脚接5V电源，引脚A连接至MCU，引脚B连接至BCU，GND引脚接地，DIR引脚经电阻R18连接至双电源总线收发芯片U3的VCCB引脚；双电源总线收发芯片U3上，VCCA引脚接3.3V电源，VCCB引脚接5V电源，引脚A连接至MCU，引脚B连接至BCU，GND引脚接地，DIR引脚经电阻R19接地。更进一步地，所述的CAN通信电路包括CAN收发器芯片U4，该芯片上，TXD引脚和RXD引脚均连接至MCU，VCC引脚连接3.3V电源，GND引脚接地；引脚Rs经电阻R20接地；CANH、CANL、VRef引脚分别经电容C3、C2、C1接地，同时，CANH和CANL引脚分别经共模电感L1的1、2端和3、4端接入USB-CAN转换设备。更进一步地，所述的信号采集模块还包括存储器RAM，用于存储控制模块传输的数据；该存储器RAM与嵌入式微处理器MCU电连接。更进一步地，所述的电压电平转换芯片U1型号为LSF0204PWR；所述的两片双电源总线收发芯片U2和U3型号为SN65HVD230QD；USB-CAN转换设备型号为USBCAN-II；CAN收发器芯片U4型号为SN65HVD230QD。3.有益效果采用本技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)鉴于现有技术中对BAU的测试需搭建真实的物理电路，会存在模拟单体电压输出精度低、响应速度慢，模拟单体温度输出不能实时调温度、输出温度值不连续，受环境温度影响，电阻存在温漂，导致测试结果不准确的问题，本技术提供的一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，采用模拟采集芯片代替真实物理电路，直接对BAU输送测试数据信号，避免了物理电路在实际测试过程中出现的各种问题；同时本装置不需要复杂的电池连线，大大简化了测试环境的搭建过程，降低了测试成本。(2)鉴于现有的采集芯片与BAU内部程序不匹配，如使用采集芯片需对BAU内部程序重新编程，使用过程复杂，耗费时间和人力，本技术的辅助测试装置利用SPI电平转换电路、嵌入式微处理器MCU和CAN通信电路代替采集芯片，接收BAU发送的采集指令，并响应所述采集指令，使用过程简单，节省了工作成本。(3)本技术的辅助测试装置利用CAN通信总线，接收PC发送的寄存器修改命令，并将修改值保存到存储器中，实现从PC端控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，包括控制模块和试验模块，所述的控制模块与试验模块电连接，监控试验模块状态；其特征在于：还包括信号采集模块，所述的信号采集模块分别与控制模块和试验模块电连接，接收控制模块和试验模块传输的指令并做出反馈；所述的信号采集模块包括SPI电平转换电路、嵌入式微处理器MCU和CAN通信电路，所述的嵌入式微处理器MCU通过SPI电平转换电路与试验模块电连接，同时通过CAN通信电路与控制模块电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，包括控制模块和试验模块，所述的控制模块与试验模块电连接，监控试验模块状态；其特征在于：还包括信号采集模块，所述的信号采集模块分别与控制模块和试验模块电连接，接收控制模块和试验模块传输的指令并做出反馈；所述的信号采集模块包括SPI电平转换电路、嵌入式微处理器MCU和CAN通信电路，所述的嵌入式微处理器MCU通过SPI电平转换电路与试验模块电连接，同时通过CAN通信电路与控制模块电连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，其特征在于：所述的控制模块采用PC机，通过USB-CAN转换设备分别与试验模块和信号采集模块连接。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，其特征在于：所述的SPI电平转换电路包括一片电压电平转换芯片U1；该电压电平转换芯片U1的Vref_A引脚与3.3V电源连接，A1、A2、A3、A4引脚分两路，一路分别经电阻R4、R3、R2、R1连接至3.3V电源，另一路分别经电阻R5、R6、R7、R8连接至MCU；Vref_B引脚与5V电源连接，B1、B2、B3、B4引脚分两路，一路分别经电阻R9、R10、R11、R12连接至5V电源，另一路分别经电阻R14、R15、R16、R17连接至BCU；EN引脚经电阻R13连接至5V电源，GND引脚接地。


4.根据权利要求3所述的一种基于SPI模拟采集芯片的辅助测试装置，其特征在于：所述的SPI电平转换电路还包括两片...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志勇，曹瑞，谢晴，
申请(专利权)人：安徽优旦科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34