动力电池自动化测试系统总体方案(修改)

动力电池自动化测试系统总体方案（修改）动力电池自动化测试系统总体方案湖北德普电气股份有限公司(0710-3075589、3276513)第一部分：模组来料OCV检测系统方案一、简述本系统首先导入模组出厂数据到本地数据库，测试时通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，通过CAN总线读取BMS的电池OCV信息，并将电池OCV信息与出厂数据进行比对，按照预设的条件进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将不合格结果进行标签打印。二、组成模组来料OCV检测系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。1)研华工控机2) Honeywell条码扫描枪3) NIPCICAN通讯卡4)明纬开关电源5)NlPCII/O板卡6)Zebra标签打印机7)扫描枪伺服系统8)附属组件图1模组来料OCV检测系统原理框图、功能实现技术方案图2来料OCV检测系统示意模组来料OCV检测系统由工控机通过软件进行设备集成。用户登录后，根据权限编写测试流程，测试流程包含扫描枪伺服系统的控制、DBC文件的选择、不合格条件的设定等，并将测试流程与条码进行模糊绑定。在进行具体测试过程中，当完成线束连接后，可以点击启动按钮，模组来料OCV检测系统自动按照测试方案驱动扫描枪伺服系统，扫描枪到预设位置后读取相应的条形码填入对应位置。条形码读取完毕后自动从数据库中搜索电池的相应出厂OCV值,并根据DBC文件，自动通过PCICAN通讯卡读取并解析相应的电池OCV信息，按照预设的判定条件进行结果判定。完成测试后，将不合格的测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手动操作。工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCII/O板卡控制的接触器对BMS上电、下电控制。工控机通过PCICAN通讯卡与BMS进行通讯，完成数据的读取与解析。按照功能划分，软件具备如下功能：3.1人机界面提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池条码信息、接触器状态、BMS信息、测试流程的状态等信息。界面大致如下：图3模组来料测试系统主界面示意图3.2测试流程控制软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定。3.3数据存储、管理、查询功能记录用于对电池包设备的OCV测试信息，并存储在数据库中，并提供查询界面,用于用户查询检索条件设备地址设餐名称口设备型号ID0V1O0A10K1V1电池型号电池批号口备注理接方式V工艺名称H时间修件开始时间2014-01-1511；57：27V结束时间201-04-1511:57:27V3.4粘贝四、图5数据管理功能示意标签打印通过以太网接口，将电池包的测试结果按照定制好的格式用标签打印机打印出来,占在流程卡上，便于直接查看电池包状态。打印格式由客户定制。接口及形式对MES的以太网通讯接口对电池包的CAN通讯接口对电池包的12VDC电源接口第二部分：绝缘测试系统方案、简述本系统通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，依次闭合电池包引线与耐压测试仪之间的连线，并启动高压绝缘测试仪对电池包进行绝缘测试，并根据测试结果进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将结果进行标签打印。二、组成绝缘测试系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示1)研华工控机2) Honeywell条码扫描枪3) Chroma绝缘耐压测试仪4) NIPCII/O板卡5) Zebra标签打印机6)附属组件图1绝缘测试系统原理框图三、功能实现技术方案绝缘测试系统由工控机通过软件进行设备集成。用户登录后，根据权限编写测试流程，测试流程包含绝缘耐压仪的参数设定、辅助接触器的闭合与断开、绝缘测试的启动停止、绝缘测试结果的判定条件等，并将测试流程与条码进行模糊绑定。在进行具体测试过程中，当完成线束连接后，可以点击启动按钮，绝缘测试系统自动按照测试方案闭合对应的接触器、完成对绝缘耐压仪参数的设定后，自动启动绝缘耐压仪对电池包进行绝缘测试，并将测试结果按照预设好的条件进行判定。完成测试后，将测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手动操作。工控机内安装PCI接口的I/O板卡。工控机通过PCII/O板卡控制的接触器实现对绝缘耐压仪输出正对电池包主正、电池包主负、MSDIn、MSDOut引线的互锁与切换，并利用接近开关及PCI/O板卡判定线束是否在位，进行操作命令的锁定。工控机通过RS232口实现对绝缘耐压仪参数的传递、启停的控制等功能。按照功能划分，软件具备如下功能：3.1人机界面提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池条码信息、接触器状态、绝缘耐压仪状态及信息、测试流程的状态等信息，用于用户掌握绝缘测试系统的实时状态。异.例而而式*Wft.削事坤iWflW*电电声序年B用*1芭哼电渔加班晒电wm1Bunirrt*2岁照x,wPnM-i.atiwii!=0.a,Tu-tiLM=iQ.iuLiim-iopCvk1ihii=5a.rwiikji.=c|oc4苜步H3 Efixr$叫兰步整it4 tFEfe*疔幸打胃MxIMH.5 WJf+fcVSWJ+Lv即。集电易时一_当阚F.工.-图2测试流程设置示意3.2 测试流程控制软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定感I MH/以自我也古祟r直观显示测试项口是否分格不合格产品明示不合格指标图3结果判定示意3.3 数据存储、管理、查询功能记录用于对电池包设备的绝缘耐压测试信息，并存储在数据库中，并提供查询界面,用于用户查询。查询方式同第一部分。3.4 标签打印通过以太网接口，将电池包的测试结果按照定制好的格式用标签打印机打印出来，粘贴在流程卡上，便于直接查看电池包状态。四、接口及形式对MES的以太网通讯接口对电池包的耐压测试接口对电池包的12VDC电源接口第三部分：软件刷写测试系统方案一、简述本系统通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，控制电源对设备上电后，调用预设好的用户程序完成对电池包的控制器应用层程序的刷写，刷写完成后控制电源重新对电池包BMS上电，检查确认系统基本参数，并将物流信息写入控制器中。并把相关信息记录在数据库中，同时将结果进行标签打印。二、组成软件刷写测试系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。1)研华工控机2) Honeywell条码扫描枪3) NIPCICAN通讯卡4)明纬开关电源5) NIPCII/O板卡6) Zebra标签打印机7)附属组件图1软件刷写测试系统原理框图三、功能实现技术方案软件刷写测试系统由工控机通过软件进行设备集成。用户登录后，根据权限编写测试流程，测试流程包含选择需要刷写的用户程序、用于解析BMS协议的DBC文件、系统基本参数的合理性的判定条件、需要写入的物流参数的设定，并将测试流程与条码进行模糊绑定。在进行具体测试过程中，当完成线束连接后，可以点击启动按钮，软件测试系统自动完成软件的刷写、BMS的重上电、系统基本参数的判定、物流参数的写入等功能，完成测试后，将测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手动操作。工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCII/O板卡控制的接触器对BMS上电、下电控制。工控机通过PCICAN通讯卡与BMS进行通讯，完成程序刷写、系统基本参数读取、物流参数的写入等功能。按照功能划分，软件具备如下功能：3.1 人机界面；提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件具备电池包基本参数显示、刷写过程显示、物流参数显示等，提供刷写过程中的一些必要信息。操作名称快捷操作功能载入闻载入方案启动启动运行停止rO停止运行暂停暂停运行恢复2恢复运行3.2 测试流程控制软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定。3.3 数据存储、管理、查询功能；记录用于对电池包设备的操作信息，并存储在数据库中，并提供查询界面，用于用户查询。查询功能同第一部分。3.4 标签打印；通过以太网接口，将程序的刷写结果与电池包的测试结果，按照定制好的格式用标签打印机打印出来，粘贴在流程卡上，便于直接查看电池包状态。打印内容用户定义。四、接口及形式对MES的以太网通讯接口对电池包的CAN通讯接口对电池包的12VDC电源接口第四部分：电池包EOL测试系统方案一、简述电池包EOL综合测试系统是针对目前电池Pack测试过程自动化程度较低，记录分析能力较差的问题，开发的一种全智能化测试平台。将电池充放电测试、电池安规检测、电池参数测试、BMS测试、辅助功能测试等多种功能，通过设备集成的方式，实现整个工作流程全智能化、自动化，以达到减少操作人员、提高测试效率的目的。测试范围包含电池本体及相关辅件、BMS系统等。二、功能、组成2.1 测试功能EOL系统的主要测试功能及分配如下表所示。表1EOL系统测试功能及分配列表在舁厅P测试阶段功能名称充放电测试仪PACK自动测试仪1静态测试BMS初始化测试2基本参数检查3绝缘检测功能测试4BMS系统均衡功能测试5总电压、电流精度测试6开路电压测试7充电状态指示电路测试8充电连接状态电路测试9水泵控制电路测试10慢充回路测试11快充回路测试12主输入/输出回路测试13动态测试脉，恰放电测试14电芯组压差测试15温开、温差测试16直流内阻测试17容量测试18SOC状态调整注：开路电压测试根据精度要求不同，可用充放电测试仪或仪表进行测试2.2 组成EOL综合测试平台主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。1）充放电测试仪2） Pack自动测试柜3） 研华工控机（含触摸屏显示器等）4） 可编程五位半高性能数字万用表5） 标准电阻模块6） NIPCICAN通讯卡7） NIPCIAI/DI/DO接口板卡8） NIcDAQ数采板卡9） Honeywell条码扫描枪10） 标签打印机11） 线束在位传感器12） 明纬开关电源13） 附属组件如图1所示，EOL综合测试系统主要由上位机、充放电测试仪及Pack测试柜组成，其中PACK自动测试柜主要包含工控机、五位半高性能数字万用表、NIcDAQ数采板卡和标准电阻模块等。MES充放电测试仪以太网标签打印机扫描枪,扫描枪标签打印机卡网太以Bsu卡NaODINQAP BsnTN卡网太以Bsu卡Na标准电阻模块高压线束接口模块低压线束接口模块图1 EOL系统原理图三、功能实现技术方案3.1总体设计方案电源系统EOL综合测试平台主要由上位机、充放电测试仪及Pack自动测试柜组成,总体设计方案如下:3.1.1上位机方案上位机作为系统控制中心，完成人机界面功能、工艺流程编制及指令的下发、数据显示和保存等功能。设计方案如下:a)上位机硬件方案上位机采用研华工控机，其硬件配置不低于下列要求：1)CPU:Intel双核3.0G以上Dualcoreabove3.0GHZ2）硬盘：1TGBHarddriveabove1TGB3）RAM:4GB4）有相应的接口与电池测试系统通讯，PCI插槽21道，RS232接口方1通道。PCISLOT=2Channel,RS232Connector=1Channel5）键盘：US-ASCIIKeyboard:US-ASCII6)鼠标：MouseUSB7)PCI网卡：100MB/10MBPCINetworkadapter100MB/10MB8）显示器：19英寸及以上彩色触摸屏显示器b）上位机软件方案按照功能划分，上位机软件具备如下功能:1）人机界面；提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能；软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能；并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制；系统软件能导入国际标准DBC文件，便于与BMS对接，并解析各种基本参数在主界面显示；软件具备电池包基本参数显示、测试过程显示、测试过程实时数据q等，能够实时显示测试柜每一步骤的电压、电流、时间、容量、电池表面温度、能量等参数。2）测试流程控制软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定；同时具备测试流程的保存、再修改功台匕 耳匕）存等软件提供电池性能测试的典型例程库，用户可对其进行调用、编制、添加、另保操作，并可按新保存的测试流程对电池Pack包进行自动测试试验。除自动进行测试流程外，软件可手动进行单项测试；且能通过软件手动断开、闭合各继电器及12V电源，进行手动控制继电器的通断，方便系统调试测试过程中，测试流程的跳转、终止等过程控制值可以是循环次数和电流、电压、时间、温度及其任意组合参量。同时，BMS通过CAN上传的单体电压、温度等参量作为试验程序控制的终止值，参与测试流程的控制软件具有过压、欠压、过流、过容量、过功率等保护功能。当出现死机情况时，失去对上位机的控制后，下位机可按照运行的程序继续自动运行，重新启动控制上位机后，数据可以不间断衔接3）数据存储、管理、查询、显示功能所有测试实时数据以及结果保存在上位机数据库中，并提供查询界面，用于用户查询、调用，且可提供试验数据后处理、分析的功能。数据记录通道可任意选择，试验数据以电流、电压、时间、温度及其任意组合的参量进行记录，并存储在硬盘中或以图形的方式进行显示、打印，可以同时刻坐标轴记录及显示BMS发送的CAN总线信息。提供试验数据的实时跟踪曲线并可以在测试结束后进行回放，曲线的参量可以是电流、电压、时间、温度及其任意组合参量。4）数据保存与MES系统交互所有刷写记录及各种参数可保存到与电池包编号对应的文件中，系统定期自动进行数据备份。能与MES进行信号交互，告知刷写是否完成，测试是否通过等。5）标签打印通过以太网接口，将电池包编号、软件版本号、测试结果是否合格等信息，按照定制好的格式用标签打印机打印出来，粘贴在流程卡上，便于直接查看电池包状态。3.1.2 充放电测试仪方案3.1.2.1 功能及技术指标要求充放电测试仪作为功率、电压、电流可控制的电子负载，对各种汽车动力电池（铅酸、锲氢、锂离子、超级电容等）进行充放电测试，并可以将电池的放电能量直接回馈到电网。充电测试仪技术指标见表2所示。表2充放电测试仪技术指标指标项目 电压输出范 围电流输出范 围输出总连续 功率20+500V指标参数单通道-500A+500A单通道150kW （无时间限制）电流响应时、0-100%W20ms间电流转换时 间-100%-100% W30m 无超调电压控制精度0.1%F.S.R隹居1压测量精!0.1%F.S.R隹居1流控制精0.1%F.S.R隹居土流测量精0.1%F.S.R系统分辨率电压土10mV电流土20mA数据米集最小时间间隔10ms时间精度1s/24h隹L压纹波0.5%F.S.隹1流纹波98%输入侧功率因数90%（额定工况）W75dB2000mm2000m忻1200mm50s放电（小电流）-10s大电流充电（通常不大于200A）-50s充电（小电流）；脉冲次数：连续循环两次。15）电芯组压差测试电芯组压差测试在脉冲充放电测试过程中同步进行，需计算脉冲充放电测试前、过程中、结束2分钟后三个阶段的电芯组压差值实现方法：在脉冲充放电测试前、过程中、结束2分钟后三个阶段，系统通过CAN总线分别读取BMS系统检测的电芯组最高电压U1和最低电压U2,并计算出U1、U2之间的差值，结果满足要求即为通过，否则为不通过。其中脉冲测试过程中，需实时读取BMS系统检测值，并计算压差。16）温升、温差测试各温度传感器的温升、温差测试在脉冲充放电测试过程中同步进行。实现方法：在进行脉冲测试的过程中，实时记录并计算每个分步阶段、每个温度传感器的温度值及温升值；计算两次脉冲过程中各自所达到的最高温度，及该最高温度点时刻各温度传感器之间的温差；计算最低、最高温度均值，分别计算最低、最高温度与温度均值之间的差值，结果满足要求即为通过，否则为不通过。17）DCR测试电池包直流内阻的测试在脉冲充放电测试过程中同步进行。实现方法：先对电池进行小电流（可设置为0）恒流放电（或充电）几秒钟（t11）,在快结束时刻（t12）记录此时的电压电流U1、I1;再对电池进行大电流放电（或充电）几秒钟（t21）,在快结束时刻（t22）记录此时的电压电流U2、I2,在具体测试过程中，t11、t12、t21、t22、II、I2可以根据实际需求自由设置。根据所记录的电流、电压值可以计算出电池直流内阻Rdc=（U1-U2）/（I1-I2）,计算结果满足要求即为通过，否则为不通过。18）容量测试实现方法：系统根据充放电工艺对被测电池包进行充放电测试，记录充放电过程中时间、电压、电流等实时信息，同时以时间、电压、电流数据计算相应的衍生函数量，比如电池包容量、功率、能量等数据。19）SOC状态调整实现方法：针对不同的型号电池包，自动扫描电池包的条码信息，根据不同的要求，对电池包进行充放电试验，将电池包SOC调整到要求的出厂SOC。四、接口及形式对MES的以太网通讯接口对测试仪的以太网通讯接口对扫描枪的USB通讯接口对BMS的电源接口平台输入电源接口电池主动力线接口