智慧储能BMS全栈测试解决方案

一、背景

“双碳”目标驱动下，新型电力系统加速构建，储能正从能源革命的“后备军”跃升为支撑高比例新能源消纳、保障电网稳定运行的“主力担当”。然而，储能电站动辄兆瓦级的能量吞吐与长达十年以上的运行寿命承诺，其背后是对储能BMS控制器极高的安全与可靠性要求。随着行业对设备安全性、经济性、适应性等要求的不断提升，特别是《GB/T 34131-2023》新国标的发布，提升了储能BMS的技术门槛，也对测试系统、测试方法和测试能力提出了更高要求。传统测试方法存在效率低、极限工况难模拟、自动化程度不足等弊端，难以满足新国标对测试的需求。

通过搭建储能系统仿真测试HIL平台，可以对储能BMS的通信、采样、故障响应机制等功能进行验证。可将储能BMS的开发与验证工作在高效率、高覆盖率的“虚拟实验室”中完成，能在研发早期高效定位并修复缺陷，大幅缩短开发周期并降低现场调试成本，是实现储能系统“安全、高效、可靠”交付的关键支撑。

二、系统组成:

软件：采用CANoe作为测试上位机，进行测试流程的整体调度和执行，搭配vTESTstudio进行测试脚本编辑和管理。

硬件：测试系统集成了实时处理器、VT板卡、VN通信硬件、程控电源、电池模拟器等组件。可精确、安全、高效地来模拟BMS控制器的外围工作状态和外部环境信号，同时提供CAN、RS485/RS232、LAN等通讯接口，根据相应协议可模拟外围设备与BMS的数据交互，以实现对BMS功能和性能的验证。

待测件BMS：具有采样、电池状态估算、均衡控制、报警与保护、通信及诊断等功能；

三、核心模块：

（一）软件：

1. CANoe是分布式网络/总线系统、ECU和软件系统开发、测试和分析的专业工具，支持从需求分析到系统实现的整个系统的开发过程。包括仿真、测试、诊断及分析等功能。

2. vTESTstudio是一个高效的测试用例设计工具，可覆盖HIL、SIL、MIL等多环节的测试工作，用于创建ECU的自动化测试。为了提高测试设计的效率和简化可重用性，它提供了状态图、序列图、表格法、CAPL和C#等编辑方式，适用于所有产品从模型测试到系统验证的所有阶段。

（二）硬件：

• 实时处理器：强大的处理器性能，可确保系统的高实时性；
• VT板卡：可模拟外部设备与储能BMS进行IO接口的匹配；
• VN通信接口卡：可提供CAN、RS485、以太网接口来满足储能BMS的通信测试要求；
• 低压程控电源：用来给控制器供电，可实现对储能BMS的供电电压、过电压、反向电压等测试项的测试；
• 高压程控电源：用来模拟电池簇的总电压，可实现对储能BMS的总压精度采集测试项的测试；
• 电池单体电压模拟器：可用于模拟电池单体电压，实现对储能BMS单体电压精度采集测试项、均衡测试项等内容的测试；
• 电池单体温度模拟器：采用电阻的形式模拟电池单体温度，实现对储能BMS单体温度精度采集测试项的测试；
• 绝缘电阻仿真板卡：该板卡可用于模拟绝缘电阻阻值的输出，实现对储能BMS绝缘电阻测试项的测试；
• 电流源/电流仿真板卡：用来模拟电池簇的总电流，可实现对储能BMS电流采集精度测试项的测试；
• 故障注入板卡：用于实现储能BMS测试中的电压采集线、温度采集线、通信线故障等内容的测试；

（三）模型

1. 电池模型：包含二阶RC等效电路模型和初始模式设置模型。二阶RC等效电路模型基于数学方程搭建，参数化描述电池性能，例如容量、SOC、功率、电流和电压等，模型可集成到CANoe来测试BMS的算法、逻辑功能。
2. PSC模型：可仿真一个虚拟PCS与真实BMS进行通讯。可以在PCS硬件就绪前，提前验证BMS下发的功率指令和状态切换逻辑是否正确。
3. 温控模型：可仿真空调或其他冷却系统与BMS的通讯，可以模拟风扇、空调或液冷机等设备的启停、转速及制冷/制热命令。
4. EMS模型：可仿真EMS下发调度指令给BMS，进而实现对储能系统“大脑”与“执行层”之间交互逻辑的全面验证。更好地确保储能系统在真实运行场景下的安全性和可靠性。

四、测试内容

序号	《GB/T 34131-2023》 国标检验项目		技术要求 (章条号)	试验方法 (章条号)	备注
1	数据采集	电池电压	6.2.1/6.2.2	7.4.1	需环境仓
2		电池簇电流	6.2.1/6.2.2	7.4.2	需环境仓
3		温度	6.2.1	7.4.3	需环境仓
4	通信		6.3	7.5
5	报警和保护		6.4	7.6
6	控制		6.5	7.7
7	能量状态估算		6.6	7.8
8	均衡		6.7	7.9
9	绝缘电阻检测		6.8	7.10
10	绝缘耐压	绝缘性能	6.13.1	7.11.1
11		介质强度	6.13.2	7.11.2
12	环境适应性	低温	—	7.12.2	需环境仓
13		高温	—	7.12.1	需环境仓
14		耐湿热	—	7.12.3	需环境仓
15		耐盐雾	—	7.12.4	需盐雾箱
16	电气适应性	供电电压	6.14.1	7.13.1
17		过电压	6.14.2	7.13.2
18		反向电压	6.14.3	7.13.3
19		通信线回路短路	6.14.4	7.13.4

除上述所列的国标测试项目外，企业标准的ISO功能安全测试、SOC/SOH的计算和校准测试、告警测试、充放电管理、均衡管理、热管理、配电管理、通讯诊断等用户自定义的企业标准测试项目均可在本系统中进行研发和测试阶段的测试与验证工作。

五、总结

北汇信息拥有专业的储能技术服务团队，多年来已为国内多家头部储能企业和中国电科院等储能测试机构提供储能测试系统和驻地测试服务，不仅紧跟储能新旧国标的发展，也为企业标准提供定制化方案和服务，助力储能行业更好地发展。如果您想要了解更多的信息，欢迎联系北汇信息。