【技术分享】浅谈动力电池系统测试与组网-电子发烧友网

动力电池是新能源汽车的核心部件之一，它的安全性和稳定性对于电动汽车的动力性能至关重要。CAN-bus通讯则在其中扮演着重要角色。那么，如何高效稳定地实现动力电池系统的CAN-bus组网呢？

新能源汽车是汽车发展的方向，而新能源汽车的发展又离不开动力电池的发展。动力电池作为电动汽车的核心关键零部件，其产业发展对电动汽车的规模化应用意义重大。到2025年全球新能源汽车年销量将突破1500万辆，动力电池需求将超过900GWh。动力电池领域已成各大电池制造厂商必争之地。

CAN总线是当今汽车电控单元之间通信的总线标准，现在几乎所有的汽车厂家都在选择使用CAN总线通信。如今，随着新一代智能网联汽车的诞生，汽车各通信部件也随之增加，为了降低汽车总线上数据负载率，携带更多的数据量和更大的通信速率，CANFD总线逐渐成为汽车通信核心技术。动力电池作为新能源汽车核心部件之一，也是通过CAN总线也整车进行通信，目前也有向CANFD总线过渡的趋势。

动力电池组是由多个单体电池串联组成的电池模块，由于动力电池组中单个电池容量的不一致，通过若干次充放电循环后会出现电池组失衡，为了更好地实现动力电池组的电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充放电与预充控制、均衡管理和热管理等监测，需要BMS电池管理系统统一管理。

动力电池系统高效稳定组网

新能源汽车采用的动力电池电压较高，其输出电压通常会达到300V，甚至高达600V。BMS电池管理系统中CAN总线进行通讯组合庞大，不同电池组子系统之间有一定的电压差，每个电池组的BMS都以该电池组的地作为系统的参考地进行电池组的数据采样，造成地电位不同，而且互相之间连接会导致很大的信号干扰。通过传统的CAN双绞线方式组网，电气连接线进行捆绑操作，很大概率会由于干扰导致通讯故障。针对上述难点问题，ZLG致远电子对此提出有效的解决方案：

1. 动力电池无线通信方式如图所示，可以将CAN-bus总线数据转换WIFI无线的方式进行通信，避免了由于地电位不同，CAN双绞线电气连接造成的信号相互干扰。CANWiFi-200T转换器实现CAN-bus数据和WiFi数据相互传输的功能，它内部集成了2路的CAN-bus 接口，CAN接口自带磁耦隔离模块，使其避免由于地环流的损坏，强大的抗静电和浪涌能力、1路WLAN接口和1路LAN接口，并自带TCP/IP或者UDP协议栈，用户利用它可以轻松完成CAN-bus网络和WiFi网络的互连互通。

2.动力电池光纤组网通讯如图所示，光纤是抗干扰能力最靠谱的通信方式之一，通过CAN转光纤通讯，可以彻底隔离任何干扰。CANHub-AF2S2光纤CAN转换器/集线器系列有2个光纤接口和2个电气隔离的CAN接口，能实现不同速率的独立CAN/光纤网络之间的数据接收/转发。

综上两种方案旨在隔离电气干扰，避免CAN通信故障。ZLG致远电子推出USBCANFD卡、CANFDBridge网桥、CANFDNET卡等测试工具，都带有电气隔离，一定程度上使其避免由于地环流的损坏，增强可靠性，方便工程师们工作中研发调试、试验以及排查故障等。

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动力电池充放电测试方案

电池测试需要实时监控CAN总线数据，目前电池企业使用的方案大多采用工控机PCIe/PCI/miniPCIe等接口外扩CAN口或者通过以太网的方式监控整个测试情况。为了能够快速高效的动力电池，单靠一路CAN测试是太浪费时间。另外，随着汽车电子开始面向CANFD升级以及电池数据量的增大，如何在有限的资源下高效地完成多路动力电池组的CAN/CANFD测试也成为了各大电池企业的难点。致远电子对此痛点提出了有效的解决方案。

1.多USB工控机测试方案若电池测试项目现场使用多USB的工控机，ZLG致远电子提供多通道USB接口的USBCANFD-800U卡搭载工控机来进行监控的方案，外扩8路相互独立的CAN/CANFD通道，每个通道均支持16500帧/s发送，27000帧/s接收，实时监控动力电池内外CAN/CANFD总线的情况。

2.多PCIe工控机测试方案若电池测试项目现场使用多PCIe槽的工控机，ZLG致远电子提供多通道PCIe接口的PCIeCANFD-400U卡搭载工控机来进行监控的方案，外扩4路相互独立的CAN/CANFD通道，CANFD通道发送/接收能力可达25700帧/s（每路），实时监控动力电池内外CAN/CANFD总线的情况。

3.以太网监控测试方案若测试现场采用以太网来实现整个测试情况的监控，ZLG致远电子推出多通道CAN/CANFD转以太网设备CANFDNET-400U通用方案，通过以太网实现“一拖四”CAN/CANFD相互独立的通道，CANFD通道发送能力可达6000帧/s（标准帧加速CANFD），CANFD通道接收能力可达4000帧/s（标准帧加速CANFD），甚至ZLG还提供多大8通道的CANET-8E-U，实现8路CAN通道电池数据的监控。

4. 不同波特率兼容测试方案

在动力电池组测试中，如果出现不同CAN/CANFD的波特率的电池包，该如何做到同步测试呢？ZLG致远电子推出CANFDBridge网桥，能够将不同波特率的CAN/CANFD节点接入到同一波特率CAN网络，报文转发能力可达8000帧/s，转发延时小于0.1ms。比如满负荷情况下64节点，每8组被测CAN节点为同一波特率，则共需要8个CANFD网桥进行中继接入统一的CANFD网络。方便后面对动力电池的统一进行测试。

5.动力电池测试诊断方案

CAN/CANFD总线让人头疼的就是错误帧的产生，以及故障的诊断排查，而其中最大的难点就是偶发性故障。动力电池测试过程中也难免会出现各种故障问题，如何快速地复现并完成故障节点的诊断呢？ZLG致远电子推出ZPS-CANFD分析仪和CANFDDTU记录仪两款产品。ZPS-CANFD可快速接入电池充放电等测试场景，排查定位通讯故障，并能够进行自定义的发送和接收干扰。CANFDDTU记录仪可以完整的记录测试过程中所有的CANFD报文，甚至可以实现远程监控动力电池测试情况，帮助工程师快速复现故障状态，加快故障原因的分析。