Путь к масштабируемым тестам BMS
Поддержка предоставлена компанией dSPACE.
Системы управления аккумуляторами (BMS) находят применение не только в автомобилях с большой грузоподъемностью. Сейчас они используются в легких электромобилях, автоматизированных транспортных средствах, мобильных роботах, погрузчиках, дронах, электроинструментах, стационарных системах хранения и других устройствах. Общей проблемой остается то, что даже небольшие аккумуляторные батареи требуют надежной системы управления, причем такая система должна проходить тестирование в реалистичных, воспроизводимых и безопасных условиях, прежде чем ее можно будет использовать в практических целях.
На этом разнообразном рынке BMS команды сейчас работают с системами низкого и среднего напряжения, более компактными блоками аккумуляторов, строже соблюдаемыми сроками и меньшим количеством специализированных инженеров по тестированию. Им не всегда требуется с самого начала полностью настроенная крупномасштабная система BMS типа Hardware-In-the-Loop (HIL). Им нужна надежная отправная точка, которая была бы компактной, экономичной в использовании, быстрой в реализации и при этом позволяла бы дальнейшее масштабирование.
dSPACE предоставляет решения для симуляции и проверки при разработке взаимосвязанных, автономных и электрических систем. В области аккумуляторов это включает реальное время симуляции, имитацию напряжения элементов аккумулятора, симуляцию датчиков температуры, интерфейсы связи, автоматизацию тестирования и модели аккумуляторов в масштабируемых средах HIL. Цель состоит в том, чтобы тестировать BMS в реалистичной среде аккумулятора, не полагаясь при каждом этапе проверки на физический блок аккумуляторов.
Почему даже более маленькие программы BMS всё равно требуют тщательных тестов
Более маленькая система BMS не обязательно является простой. Она по-прежнему отслеживает напряжение и температуру элементов, оценивает уровень заряда и состояние работоспособности, контролирует процесс балансировки, управляет контакторами или реле, наблюдает за условиями тока и изоляции, а также реагирует на сбои. Отсутствие проверки может привести к проблемам с доступностью, преждевременному износу или небезопасной работе.
Традиционные лабораторные тесты батарейных блоков охватывают лишь часть проблемы, но у них возникают трудности с воспроизводимостью, имитацией сбоев, тестированием регрессии и анализом динамического поведения батарей. Настоящие батарейные блоки работают медленно, стоят дорого, имеют ограниченное количество сценариев сбоев и представляют риск при тестировании крайних случаев. Тестирование в симуляторе HIL заменяет физическую батарейную систему на управляемую реально-временную симуляцию, при этом контроллер настоящей системы BMS остается в процессе тестирования.
Для более мелких программ практический вопрос заключается не в том, полезен ли тестирование HIL или нет. Настоящий вопрос — как начать использовать тестирование HIL, не увеличивая при этом сложность. Именно здесь идеально подходит решение dSPACE SCALEXIO Battery HIL – Essential.
SCALEXIO Battery HIL – Essential: практический стартовый вариант
SCALEXIO Battery HIL – Essential разработан как базовая конфигурация для более мелких приложений BMS. Он предназначен для систем класса примерно 200 В, включая легкие электромобили, электроинструменты, мобильных роботов, погрузчики, промышленные транспортные системы, электровелосипеды, дроны и подобные платформы. Концепция этого решения основана на компактном дизайне, стандартизированной конфигурации, коротком времени подготовки коммерческого предложения, сокращенных сроках поставки и экономичной архитектуре по сравнению с полностью индивидуально настроенными системами HIL.
Основная ценность устройства SCALEXIO Battery HIL – Essential заключается в том, что оно снимает барьеры для входа на рынок. Меньшие команды часто сначала должны проверить основное поведение БИС: измерение напряжения элементов, ввод данных о температуре, оценку состояния, балансировку, логику реле, коммуникацию, диагностику и выбранные способы реагирования на неисправности. Им может не понадобиться сотни каналов для элементов, несколько источников высокого напряжения или специально настроенный стойкий оборудование с самого начала.
SCALEXIO Battery HIL – Essential предоставляет структурированный способ начала работы. Конфигурация поддерживает до 64 каналов измерения напряжения элементов аккумулятора, системное напряжение до 200 В, настраиваемые каналы датчиков температуры, а также работу с внешним реально-временным процессором dSPACE. Его также можно сочетать с моделями аккумуляторов ASM из набора dSPACE Automotive Simulation Models (ASM), что позволяет с самого начала процесса верификации получать реалистичное и воспроизводимое поведение аккумулятора.
По мере роста батарейных систем увеличиваются и системы их тестирования. Более крупные программы управления батареей обычно требуют более высоких напряжений в системе, большего количества каналов для отдельных элементов батареи, более сложной имитации температуры, дополнительных интерфейсов для управления током и обеспечения изоляции, источников высокого напряжения, возможности введения сбоев, систем безопасности и нескольких сетей связи. Именно здесь становятся полезными заранее определенные и настроенные системы SCALEXIO Battery HIL от dSPACE.
Системы SCALEXIO Battery HIL от dSPACE сочетают в себе модели батарей ASM с высокоточной имитацией отдельных элементов батареи. Симулятор способен воспроизводить напряжения элементов батареи, данные датчиков температуры, напряжение всей батареи, поведение датчиков тока, управление реле, сигналы, связанные с изоляцией, а также интерфейсы связи в условиях замкнутой системы. Инженеры могут проверять работу систем управления батареей с учетом реалистичного поведения отдельных элементов батареи, не нуждаясь в использовании настоящей батареи для каждого теста.
Заранее определённые и полностью настраиваемые конфигурации предназначены для тестирования в различных сценариях, включая тестирование выпуска, интеграцию систем, проверку соответствия требованиям безопасности, тестирование регрессии и работу с сложными архитектурами пакетов. Заранее настроенные системы могут обеспечивать более высокое количество каналов и классы напряжения, в то время как настраиваемые системы могут быть адаптированы под специфические требования клиента к топологии аккумуляторов, концепциям безопасности, электрическим интерфейсам, системам диагностики и требованиям к автоматизации.
Это важно, поскольку процесс проверки BMS редко остаётся неизменным. Проект может начинаться с простых алгоритмов, переходить к интеграции оборудования, расширяться за счёт механизмов обработки неисправностей, включать элементы автоматизации, а затем связывать результаты проверок в рамках рабочих процессов с использованием программного и аппаратного имитирования. Масштабируемый подход позволяет командам повторно использовать модели, тест-кейсы, инструменты автоматизации и инженерные знания по мере развития проекта.
Виртуализация контроллера ячейки: тестирование на уровне сигнала
Виртуализация контроллера ячейки (CCV) переносит всю или часть функций контроллера ячейки в симуляцию HIL. Вместо физической имитации каждого входа ячейки с помощью реального оборудования контроллера ячейки симулятор предоставляет изолированный интерфейс связи, необходимый контроллеру BMS. Это полезно, когда контроллеры ячеек недоступны, когда основное внимание уделяется контроллеру BMS, или когда полная имитация высоковольтных ячеек приводит к избыточной сложности. В результате это способствует ускорению раннего тестирования контроллера BMS при одновременном снижении зависимости от наличия оборудования.
Роль автоматизации тестирования аккумуляторов ASM
Одного только оборудования недостаточно. Для качественной среды тестирования BMS необходима модель аккумулятора, которая бы надежно вела себя при изменении уровня заряда, температуры, тока, параметров балансировки и структуры схемы. Модели автомобильной симуляции (ASM) предоставляют реальные временные модели для описания напряжения и теплового поведения отдельных элементов, структур пакетов/модулей/стеков, а также параметризованных схем аккумуляторов. Алгоритмы BMS реагируют на тенденции, дисбалансы, временные факторы, проблемы с коммуникацией и неисправности — а не только на статические значения. Поскольку эти модели интегрированы в среду тестирования dSPACE, инженеры могут использовать одну и ту же основу для моделирования и проверки на разных этапах тестирования и в различных конфигурациях системы.
Благодаря автоматизации тестирования инженеры могут превращать эти сценарии в повторяемые инструменты проверки. Они могут регулярно выполнять тесты на недостаточное и чрезмерное напряжение, тесты на балансировку, тесты предзарядки, проверки связи, сценарии работы при различных температурах и реакции на сбои. Это имеет большее значение, чем обнаружение одной ошибки в лабораторных условиях: речь идет о выявлении регрессий, документировании результатов и сокращении количества ручной работы на тестовых стендах.
Масштабируемая стратегия тестирования, а не одноразовая покупка
Аргумент в пользу системы SCALEXIO Battery HIL – Essential заключается не просто в её меньших размерах. Она предоставляет командам практическую отправную точку. Для новых приложений в области аккумуляторов существует риск создания тестовой среды, которая либо слишком ограничена и бесполезна, либо слишком масштабная и неоправданно дорогая. SCALEXIO Battery HIL – Essential находит золотую середину: достаточные возможности для эффективной верификации БСУ, достаточная стандартизация для снижения сложностей, а также достаточная интеграция с экосистемой dSPACE для избежания тупиковых ситуаций.
По мере увеличения класса напряжения, количества элементов, требований к безопасности, уровня автоматизации и объема интеграции команды могут переходить на заранее определенные или индивидуально настроенные системы SCALEXIO Battery HIL. Также они могут использовать виртуализацию контроллеров элементов, когда тестирование на уровне сигналов является более рациональным вариантом, особенно при первоначальной проверке контроллеров BMS или в архитектурах, где интеграция физических контроллеров элементов привела бы к ненужной сложности.
Вот что на самом деле означает тестирование систем управления батареями с возможностью масштабирования. Речь идет не только о добавлении каналов. Необходимо выбрать подходящий уровень абстракции, глубину использования оборудования, точность моделирования и стратегию автоматизации для каждого этапа разработки. SCALEXIO Battery HIL – Essential служит отправной точкой. Заранее настроенные и индивидуально адаптированные системы SCALEXIO Battery HIL HIL предоставляют возможность для дальнейшего расширения. Технология CCV обеспечивает гибкость при проверке сигналов на уровне передачи данных. Вместе они дают инженерным командам практический способ тестирования систем управления батареями — от первоначальной компактной лабораторной установки до полномасштабных проверок.
Комментарий
Создайте учетную запись. Уже зарегистрированы? Войдите
Виртуальная конференция по инженерии электромобилей: вход свободный
Не пропустите нашу следующую виртуальную конференцию 14–17 сентября 2026 года.
Зарегистрируйтесь на бесплатные вебинары ниже, чтобы забронировать место и посмотреть их в прямом эфире или по запросу.
Загрузить больше сессий