【技術(shù)分享】淺談動力電池系統(tǒng)測試與組網(wǎng)
動力電池是新能源汽車的核心部件之一，它的安全性和穩(wěn)定性對于電動汽車的動力性能至關(guān)重要。CAN-bus通訊則在其中扮演著重要角色。那么，如何高效穩(wěn)定地實現(xiàn)動力電池系統(tǒng)的CAN-bus組網(wǎng)呢？
?新能源汽車是汽車發(fā)展的方向，而新能源汽車的發(fā)展又離不開動力電池的發(fā)展。動力電池作為電動汽車的核心關(guān)鍵零部件，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展對電動汽車的規(guī)?；瘧靡饬x重大。到2025年全球新能源汽車年銷量將突破1500萬輛，動力電池需求將超過900GWh。動力電池領(lǐng)域已成各大電池制造廠商必爭之地。
CAN總線是當今汽車電控單元之間通信的總線標準，現(xiàn)在幾乎所有的汽車廠家都在選擇使用CAN總線通信。如今，隨著新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車的誕生，汽車各通信部件也隨之增加，為了降低汽車總線上數(shù)據(jù)負載率，攜帶更多的數(shù)據(jù)量和更大的通信速率，CANFD總線逐漸成為汽車通信核心技術(shù)。動力電池作為新能源汽車核心部件之一，也是通過CAN總線也整車進行通信，目前也有向CANFD總線過渡的趨勢。
動力電池組是由多個單體電池串聯(lián)組成的電池模塊，由于動力電池組中單個電池容量的不一致，通過若干次充放電循環(huán)后會出現(xiàn)電池組失衡，為了更好地實現(xiàn)動力電池組的電池物理參數(shù)實時監(jiān)測、電池狀態(tài)估計、在線診斷與預警、充放電與預充控制、均衡管理和熱管理等監(jiān)測，需要BMS電池管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理。
??動力電池系統(tǒng)高效穩(wěn)定組網(wǎng)
新能源汽車采用的動力電池電壓較高，其輸出電壓通常會達到300V，甚至高達600V。BMS電池管理系統(tǒng)中CAN總線進行通訊組合龐大，不同電池組子系統(tǒng)之間有一定的電壓差，每個電池組的BMS都以該電池組的地作為系統(tǒng)的參考地進行電池組的數(shù)據(jù)采樣，造成地電位不同，而且互相之間連接會導致很大的信號干擾。通過傳統(tǒng)的CAN雙絞線方式組網(wǎng)，電氣連接線進行捆綁操作，很大概率會由于干擾導致通訊故障。針對上述難點問題，ZLG致遠電子對此提出有效的解決方案：
1. 動力電池無線通信方式如圖所示，可以將CAN-bus總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換WIFI無線的方式進行通信，避免了由于地電位不同，CAN雙絞線電氣連接造成的信號相互干擾。CANWiFi-200T轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)CAN-bus數(shù)據(jù)和WiFi數(shù)據(jù)相互傳輸?shù)墓δ埽鼉?nèi)部集成了2路的CAN-bus 接口，CAN接口自帶磁耦隔離模塊，使其避免由于地環(huán)流的損壞，強大的抗靜電和浪涌能力、1路WLAN接口和1路LAN接口，并自帶TCP/IP或者UDP協(xié)議棧，用戶利用它可以輕松完成CAN-bus網(wǎng)絡(luò)和WiFi網(wǎng)絡(luò)的互連互通。
?2.動力電池光纖組網(wǎng)通訊如圖所示，光纖是抗干擾能力最靠譜的通信方式之一，通過CAN轉(zhuǎn)光纖通訊，可以徹底隔離任何干擾。CANHub-AF2S2光纖CAN轉(zhuǎn)換器/集線器系列有2個光纖接口和2個電氣隔離的CAN接口，能實現(xiàn)不同速率的獨立CAN/光纖網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)接收/轉(zhuǎn)發(fā)。
綜上兩種方案旨在隔離電氣干擾，避免CAN通信故障。ZLG致遠電子推出USBCANFD卡、CANFDBridge網(wǎng)橋、CANFDNET卡等測試工具，都帶有電氣隔離，一定程度上使其避免由于地環(huán)流的損壞，增強可靠性，方便工程師們工作中研發(fā)調(diào)試、試驗以及排查故障等。
ZLG致遠電子CAN-bus總線產(chǎn)品>>>
動力電池充放電測試方案
電池測試需要實時監(jiān)控CAN總線數(shù)據(jù)，目前電池企業(yè)使用的方案大多采用工控機PCIe/PCI/miniPCIe等接口外擴CAN口或者通過以太網(wǎng)的方式監(jiān)控整個測試情況。為了能夠快速高效的動力電池，單靠一路CAN測試是太浪費時間。另外，隨著汽車電子開始面向CANFD升級以及電池數(shù)據(jù)量的增大，如何在有限的資源下高效地完成多路動力電池組的CAN/CANFD測試也成為了各大電池企業(yè)的難點。致遠電子對此痛點提出了有效的解決方案。
1.多USB工控機測試方案若電池測試項目現(xiàn)場使用多USB的工控機，ZLG致遠電子提供多通道USB接口的USBCANFD-800U卡搭載工控機來進行監(jiān)控的方案，外擴8路相互獨立的CAN/CANFD通道，每個通道均支持16500幀/s發(fā)送，27000幀/s接收，實時監(jiān)控動力電池內(nèi)外CAN/CANFD總線的情況。2.多PCIe工控機測試方案若電池測試項目現(xiàn)場使用多PCIe槽的工控機，ZLG致遠電子提供多通道PCIe接口的PCIeCANFD-400U卡搭載工控機來進行監(jiān)控的方案，外擴4路相互獨立的CAN/CANFD通道，CANFD通道發(fā)送/接收能力可達25700幀/s（每路），實時監(jiān)控動力電池內(nèi)外CAN/CANFD總線的情況。
3.以太網(wǎng)監(jiān)控測試方案若測試現(xiàn)場采用以太網(wǎng)來實現(xiàn)整個測試情況的監(jiān)控，ZLG致遠電子推出多通道CAN/CANFD轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備CANFDNET-400U通用方案，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)“一拖四”CAN/CANFD相互獨立的通道，CANFD通道發(fā)送能力可達6000幀/s（標準幀加速CANFD），CANFD通道接收能力可達4000幀/s（標準幀加速CANFD），甚至ZLG還提供多大8通道的CANET-8E-U，實現(xiàn)8路CAN通道電池數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
?4. 不同波特率兼容測試方案
在動力電池組測試中，如果出現(xiàn)不同CAN/CANFD的波特率的電池包，該如何做到同步測試呢？ZLG致遠電子推出CANFDBridge網(wǎng)橋，能夠?qū)⒉煌ㄌ芈实腃AN/CANFD節(jié)點接入到同一波特率CAN網(wǎng)絡(luò)，報文轉(zhuǎn)發(fā)能力可達8000幀/s，轉(zhuǎn)發(fā)延時小于0.1ms。比如滿負荷情況下64節(jié)點，每8組被測CAN節(jié)點為同一波特率，則共需要8個CANFD網(wǎng)橋進行中繼接入統(tǒng)一的CANFD網(wǎng)絡(luò)。方便后面對動力電池的統(tǒng)一進行測試。
?5.動力電池測試診斷方案
CAN/CANFD總線讓人頭疼的就是錯誤幀的產(chǎn)生，以及故障的診斷排查，而其中最大的難點就是偶發(fā)性故障。動力電池測試過程中也難免會出現(xiàn)各種故障問題，如何快速地復現(xiàn)并完成故障節(jié)點的診斷呢？ZLG致遠電子推出ZPS-CANFD分析儀和CANFDDTU記錄儀兩款產(chǎn)品。ZPS-CANFD可快速接入電池充放電等測試場景，排查定位通訊故障，并能夠進行自定義的發(fā)送和接收干擾。CANFDDTU記錄儀可以完整的記錄測試過程中所有的CANFD報文，甚至可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控動力電池測試情況，幫助工程師快速復現(xiàn)故障狀態(tài)，加快故障原因的分析。
ZPS-CANFD分析儀（點擊了解更多）具有強大的功能，是CAN/CANFD總線故障診斷的“利器”。
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