一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，包括数模仿真器、功率分析仪、上位机以及被测试的储能电站电池管理系统，数模仿真器包括多路输出信号，输出信号包括IO模拟信号、组电流模拟信号、温度模拟信号和单体电压及组电压模拟信号，储能电站电池管理系统包括高压开关箱、电池控制单元BCU、电池管理单元BMU以及总控单元BAU。本发明专利技术不需真实的电池即可实现对被测试的储能电站电池管理系统的测试，可通过下发各类控制量实现对被测试的储能电站电池管理系统的全面动作逻辑功能检测验证，不仅可用于汽车领域，还可用于各类储能电站等储能设备应用领域。还可用于各类储能电站等储能设备应用领域。还可用于各类储能电站等储能设备应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置


[0001]本专利技术涉及电力系统
的储能电站电池管理系统的测试技术，具体涉及一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统(BMS)测试装置。

技术介绍

[0002]电池储能技术在智能电网各个场景正不断被开发，包括调频调压、增加新能源并网能力、孤岛运行等作用。储能站电池管理系统(BMS)主要用于单体电池及电池组的数据采集、信息交互、均衡控制、电池荷电状态(SOC)估算及告警保护等功能，BMS作为储能电站的大脑，其运行方式以及控制逻辑都会对储能电站的安全稳定运行、电池使用寿命、调峰调频响应速度等方面产生重大影响。为保证BMS在储能电站上可靠运行，在投入运行前都需要按照GB/T34131
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2017电化学储能用锂离子电池管理系统技术规范对其做严格的型式检验，从已有的文献来看，大部分测试方案都是采用真实电池组进行BMS测试，且大部分为电动汽车上BMS检测，针对储能电站相关BMS检测较少，而且采用真实的电池组测试BMS有着诸多的弊端：(一)极限工况模拟给测试人员带来安全隐患，例如过压、过流和过温等测试情况，电池会有爆炸、起火、漏电等风险；(二)SOC估计算法验证耗时长，完整的一次充放电实验耗时约一天，且需要人员长期盯守；(三)模拟特定工况难度大，例如均衡功能测试时，制造电池单体间细微SOC差别，且对于单体电池电压之间会出现不一致的情况只能进行电池更换，无法采用更好的解决办法；(四)针对BMS功能测试，如电池组工作电压、单体电池电压、温度、充放电控制、均衡电压、通讯测试、故障诊断、传感器开断等一系列的测试，使用真实电池都会面临着诸多困难。
[0003]目前关于储能站电池管理系统(BMS)测试的现有技术包括：文献[1]陈雨飞,李志扬,朱建新,杨林,倪红军.基于LabVIEW的电池管理系统测试平台设计[J].电源技术,2019,43(07):1205
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1207+1229.文献[1]利用LabVIEW搭建电池管理系统测试平台实现对混合动力汽车电池管理系统控制策略的验证，对于缩短开发时间具有重要意义。设计了模拟电池器，模拟电池的电压、电流、温度等参数，基于LabVIEW设计监控界面，对电池管理系统采集到的数据进行分析处理，将单体电压、电池包电压、电流、温度等信息实时显示在上位机界面，并能进行标定。通过测试验证其可以模拟大部分工况，并可以进一步验证电池管理系统策略的正确性和有效性，降低开发成本，提高开发效率。文献[2]孟学东.电池管理系统测试平台的研究[D].北京交通大学,2013.文献[2]对电动汽车电池管理系统结构和功能进行了分析,并将电池管理系统的功能进行分类。在此基础上深入研究了电池管理系统数据测量、状态参数估算、故障诊断等功能模块的软硬件设计特点,针对每项功能的测试需求,提出了相应的测试方法,并搭建了测试平台。平台利用程控仪器输出电压、电流、温度、绝缘电阻等动力电池组的参数,从而模拟出电动汽车在正常运行或发生故障时的工况。在开发环境下编制了测试软件,该软件能够通过仪器控制技术与平台交互,进行对比测试工作,同时软件还具备数据记录、结果判定等功能,从而形成了一套完整的测试系统。但是，目前上述电池管理系统测试平台基本上都是基于电动汽车系统，与储能电站所需要测试的场景有着较大
的差异，且对于BMS上采样逻辑、精度要求也不相同。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，本专利技术不需真实的电池即可实现对被测试的储能电站电池管理系统的测试，可通过下发各类控制量实现对被测试的储能电站电池管理系统的全面动作逻辑功能检测验证，不仅可用于汽车领域，还可用于各类储能电站等储能设备应用领域。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，包括数模仿真器、功率分析仪、上位机以及被测试的储能电站电池管理系统，所述数模仿真器包括多路输出信号，所述输出信号包括IO模拟信号、组电流模拟信号、温度模拟信号和单体电压及组电压模拟信号，所述储能电站电池管理系统包括高压开关箱、电池控制单元BCU、电池管理单元BMU以及总控单元BAU，所述电池控制单元BCU分别与高压开关箱、电池管理单元BMU以及总控单元BAU相连，所述数模仿真器输出的IO模拟信号与高压开关箱相连，所述数模仿真器输出的组电流模拟信号与电池控制单元BCU相连，所述数模仿真器输出的温度模拟信号和单体电压及组电压模拟信号与电池管理单元BMU相连，所述功率分析仪分别与组电流模拟信号、单体电压及组电压模拟信号T接以实现输出功率检测，所述上位机与总控单元BAU相连。
[0007]可选地，所述储能电站电池管理系统的电池控制单元BCU、电池管理单元BMU以及总控单元BAU为三级结构，所述三级结构中第一级为总控单元BAU，第二级为电池控制单元BCU，第三级为电池管理单元BMU，总控单元BAU下连接一个或多个电池控制单元BCU，每一个电池控制单元BCU下连接一个或多个电池管理单元BMU。
[0008]可选地，所述上位机中设有PCS模拟单元及EMS模拟单元，所述PCS模拟单元及EMS模拟单元分别与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连。
[0009]可选地，所述PCS模拟单元通过Modbus协议与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连，所述EMS模拟单元通过61850协议与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连。
[0010]可选地，还包括温湿度箱，所述储能电站电池管理系统布置于温湿度箱内。
[0011]此外，本实施例还提供一种前述基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置的应用方法，包括进行采样精度测试的步骤，所述采样精度测试包括电压采样精度测试、电流采样精度测试和温度采样精度测试中的至少一种；所述电压采样精度测试是指通过数模仿真器向被测试的储能电站电池管理系统的电池管理单元BMU输出单体电压及组电压模拟信号，使得被测试的储能电站电池管理系统进行电压采样并将电压采样信号通过总控单元BAU输出给上位机，并将上位机采样得到的电压采样信号、功率分析仪采样得到的电压采样信号作为标准电压采样信号，从而得到被测试的储能电站电池管理系统的电压采样精度。
[0012]可选地，所述电流采样精度测试是指通过数模仿真器向被测试的储能电站电池管理系统的高压开关箱发送IO模拟信号，使得高压开关箱输出的大电流，被测试的储能电站电池管理系统进行电流采样并将电流采样信号通过总控单元BAU输出给上位机，并将上位
机采样得到的电流采样信号、功率分析仪采样得到的电流采样信号作为标准电流采样信号，从而得到被测试的储能电站电池管理系统的电流采样精度。
[0013]可选地，所述温度采样精度测试包括下述测试方法中的一种：温度采样精度测试方式一：将被测试的储能电站电池管理系统装入温湿度箱，利用上位机通过总控单元BAU获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，包括数模仿真器、功率分析仪、上位机以及被测试的储能电站电池管理系统，所述数模仿真器包括多路输出信号，所述输出信号包括IO模拟信号、组电流模拟信号、温度模拟信号和单体电压及组电压模拟信号，所述储能电站电池管理系统包括高压开关箱、电池控制单元BCU、电池管理单元BMU以及总控单元BAU，所述电池控制单元BCU分别与高压开关箱、电池管理单元BMU以及总控单元BAU相连，所述数模仿真器输出的IO模拟信号与高压开关箱相连，所述数模仿真器输出的组电流模拟信号与电池控制单元BCU相连，所述数模仿真器输出的温度模拟信号和单体电压及组电压模拟信号与电池管理单元BMU相连，所述功率分析仪分别与组电流模拟信号、单体电压及组电压模拟信号T接以实现输出功率检测，所述上位机与总控单元BAU相连。2.根据权利要求1所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，所述储能电站电池管理系统的电池控制单元BCU、电池管理单元BMU以及总控单元BAU为三级结构，所述三级结构中第一级为总控单元BAU，第二级为电池控制单元BCU，第三级为电池管理单元BMU，总控单元BAU下连接一个或多个电池控制单元BCU，每一个电池控制单元BCU下连接一个或多个电池管理单元BMU。3.根据权利要求2所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，所述上位机中设有PCS模拟单元及EMS模拟单元，所述PCS模拟单元及EMS模拟单元分别与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连。4.根据权利要求3所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，所述PCS模拟单元通过Modbus协议与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连，所述EMS模拟单元通过61850协议与储能电站电池管理系统的总控单元BAU相连。5.根据权利要求4所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置，其特征在于，还包括温湿度箱，所述储能电站电池管理系统布置于温湿度箱内。6.一种权利要求1～5中任意一项所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置的应用方法，其特征在于，包括进行采样精度测试的步骤，所述采样精度测试包括电压采样精度测试、电流采样精度测试和温度采样精度测试中的至少一种；所述电压采样精度测试是指通过数模仿真器向被测试的储能电站电池管理系统的电池管理单元BMU输出单体电压及组电压模拟信号，使得被测试的储能电站电池管理系统进行电压采样并将电压采样信号通过总控单元BAU输出给上位机，并将上位机采样得到的电压采样信号、功率分析仪采样得到的电压采样信号作为标准电压采样信号，从而得到被测试的储能电站电池管理系统的电压采样精度。7.根据权利要求6所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置的应用方法，其特征在于，所述电流采样精度测试是指通过数模仿真器向被测试的储能电站电池管理系统的高压开关箱发送IO模拟信号，使得高压开关箱输出的大电流，被测试的储能电站电池管理系统进行电流采样并将电流采样信号通过总控单元BAU输出给上位机，并将上位机采样得到的电流采样信号、功率分析仪采样得到的电流采样信号作为标准电流采样信号，从而得到被测试的储能电站电池管理系统的电流采样精度。8.根据权利要求7所述的基于数模仿真平台的储能电站电池管理系统测试装置的应用方法，其特征在于，所述温度采样精度测试包括下述测试方法中的一种：温度采样精度测试
方式一：将被测试的储能电站电池管理系统装入温湿度箱，利用上位机通过总控单元BAU获取被测试的储能电站电池管理系统的温度采样信号，温湿度箱的设定温度作为标准温度，从而得到被测试的储能电站电池管理系统的温度采样精度；温度采样精度测试方式二：预先对被测试的储能电站电池管理系统中的同型号温敏电阻，进行试验确定温度
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电压关系曲线，所述温度
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电阻值
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电压关系曲线包括温度、电压两者的对应关系；然后通过数模仿真器向被测试的储能电站电池管理系统的电池管理单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊尚峰，龚禹生，李理，吴晋波，洪权，唐倩韬，李辉，刘伟良，欧阳帆，刘志豪，肖俊先，肖纳敏，吴雪琴，李林山，牟秀君，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：