测试是BMS产品开发过程中不可缺少的重要环节,是产品质量保证的手段。测试的目的是发现错误以及避免错误的发生,最终使产品更加完美。由于开发的每个环节都可能产生,错误,而越早发现错误,修正的成本越低,所以不应将测试仅仅看作一个独立阶段,而应当 将其贯穿到软件开发的全生命周期中,这样才能在开发过程中尽早发现和预防错误,杜绝隐 患,提高产品质量。
一、储能BMS测试验证标准体系
储能系统具有工作电压高、电流大、系统复杂等特点。一个电池系统含多组电池簇、多 个控制单元。电池数量多,布线复杂,工作环境恶劣。其运行环境和安全需求与汽车产品相 差较大。电力储能系统BMS功能安全要求及测试方法相关标准体系尚不完善,因此,需要 参考现有标准,结合产品自身特性,进行功能安全设计评估及测试设计。以提高产品的可靠性和安全性。
BMS需要在符合电气安全、电磁兼容性、环境适应性等要求的基础上,确保对电池的监 测控制和保护。
国家标准GB/T 34131-2023《电力储能用电池管理系统》规定了电力储能用电池管理系统的技术要求和测试方法,适用于多种类型的电池管理系统,包括锂离子电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池、液流电池等。该标准覆盖了数据采集、通信、报警和保护、控制、能量状态估算、均衡、绝缘电阻检测、绝缘耐压、电气适应性、电磁兼容等方面的要求。
按照《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》(GB/T34131—2017)
《 电化学储能系统储能变流器技术要求》GB/T 34120-2023
《储能变流器检测技术规程》GB/T 34133-2023
《移动式电化学储能系统技术规范》GB/T 36545-2023
《静电放电抗扰度试验》(GB/T 17626.2—2018)
《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》(GB/T 17626.4—2018)
《浪涌(冲击)抗扰度试验》(GB/T 17626.5—2019)
《工频磁场抗扰度试验》(GB/T 17626.8—2006)
《脉冲磁场抗扰度试验》(GB/T 17626.9—2011)
《阻尼振荡磁场抗扰度试验》(GB/T 17626.10—2017)
《0Hz〜150kHz共模传导骚扰抗扰度试验》(GB/T 17626 16-2007)
《直流电源输入端口纹波抗扰度试验》(GB/T 17626 17-2005)
二、BMS测试验证阶段划分
BMS测试验证按照测试对象及阶段的不同可以划分为:软件单元测试、软件集成测试、硬件测试、软硬件集成测试、系统测试这几个环节,回归测试可出现在上述每个测试类别中。不同环节的测试目的不尽相同。单元测试主要测试单元是否符合“设计",集成测试则是同时 验证“设计”与“需求”,系统测试则着重测试系统是否符合“需求规格说明书》。本节将介 绍各个测试环节的测试对象以及主要涵盖的测试内容。
1、软件单元测试
测试方法:
功能测试:验证BMS软件的各个功能模块(如电压监测、电流监测、温度监测、SOC估算、均衡控制等)是否按照预期工作。
异常状态管理测试:测试BMS软件在电池组过充、过放、过流、温度超限、失衡等异常状态下的管理能力。
故障管理测试:模拟传感器丢失、单体故障等情况下BMS软件的响应和处理。
通信测试:验证BMS软件与其他系统(如监控系统、能量管理系统)之间的通信协议和数据交换是否正确。
精度测试:检查电压、电流、温度、SOC等参数的测量和计算精度。
策略测试:测试充电策略、放电策略、热管理策略等是否符合设计预期。
测试工具:
软件模拟:使用软件模拟电池行为和环境条件,如电池电压、电流、温度等,以测试BMS软件的反应。
硬件在环测试(HIL):结合硬件模拟器和BMS软件,模拟真实世界的电池行为,进行更接近实际的测试。
测试框架:使用如JUnit、TestNG等通用测试框架,或针对BMS开发的专用测试框架。
故障注入:通过软件或硬件手段模拟故障条件,测试BMS的故障检测和处理能力。
标准和协议:
遵循国家标准如GB/T 34131-2023《电力储能用电池管理系统》进行测试,确保BMS软件符合国家标准要求
2、软件集成测试
数据采集测试:验证BMS系统能否准确采集电池电压、电流、温度和绝缘电阻等数据。
功能测试:测试BMS系统的各项功能,如均衡控制、充电和放电管理、故障诊断、报警和保护机制等。
通信测试:测试BMS系统与外部设备(如监控系统、能量管理系统)之间的通信是否稳定可靠。
能量状态估算测试:验证BMS系统对电池状态(如SOC、SOE)的估算是否准确。
异常和故障模拟测试:模拟各种异常和故障情况,验证BMS系统的响应和处理能力。
供电电压测试:测试BMS系统在不同供电电压条件下的性能和稳定性。
环境适应性测试:在不同的温度和湿度条件下测试BMS系统的性能。
安全性能测试:确保BMS系统在各种条件下都能保障电池的安全使用
3、软硬件集成测试
状态检测精度测试:调整温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻等相关参数,将标准值与BMS得到的参数进行对比,计算BMS的温度、电流、单体电压、总电压、绝缘电阻测量误差以及误差的最大值、最小值和平均值。
SOC精度测试:调整电芯模拟器,使其按照电池测试工况曲线进行模拟。BMS依据检测到的数据,进行电池SOC容量估算,以测试BMS的SOC精度。
电池故障诊断测试:对BMS进行故障注入,诸如电池单体过欠压、电池簇电压一致性偏差大、电池反接、电池簇过流、单体温度过高过低或一致性偏差大,电压采样线故障,温度采样线故障等一系列故障,以检测BMS的故障诊断功能。
绝缘电阻检测测试:调整绝缘电阻参数,同时获取BMS的绝缘电阻的测量值,用以判定是否合格。
通讯测试:测试BMS每路通讯端口的通讯功能。
控制策略测试:包括充电策略、温度管理策略等控制策略测试,以检测BMS的控制测量是否符合预期。
电气适应性测试:设定辅助电源电压使其高于或者低于正常工作电压,查看BMS系统的工作响应是否符合预期。
绝缘耐压测试:测试BMS的绝缘性能。
自定义测试:用户可根据需求定制测试任务。
4、系统测试
数据采集测试:验证BMS系统能否准确采集电池电压、电流、温度和绝缘电阻等数据。
功能测试:测试BMS系统的各项功能,如均衡控制、充电和放电管理、故障诊断、报警和保护机制等。
通信测试:测试BMS系统与外部设备(如监控系统、能量管理系统)之间的通信是否稳定可靠。
能量状态估算测试:验证BMS系统对电池状态(如SOC、SOE)的估算是否准确。
异常和故障模拟测试:模拟各种异常和故障情况,验证BMS系统的响应和处理能力。
供电电压测试:测试BMS系统在不同供电电压条件下的性能和稳定性。
环境适应性测试:在不同的温度和湿度条件下测试BMS系统的性能。
安全性能测试:确保BMS系统在各种条件下都能保障电池的安全使用。
5、测试评审
三、BMS测试过程
测试策划:测试策划主要是进行测试需求分析、确定需要测试的内容或质量特性,确定测试的充分
测试设计:测试设计为依据测试需求,分析并选用已有的测试用例或设计新的测试用例;
测试执行:测试执行阶段工作包括执行测试用例,获取测试结果;分析并判定测试结果;
测试总结:测试总结阶段为整理和分析测试数据的阶段,需要总结测试结果和被测项目,描述测试状态