一、背景

“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，儲(chǔ)能正從能源革命的“后備軍”躍升為支撐高比例新能源消納、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的“主力擔(dān)當(dāng)”。然而，儲(chǔ)能電站動(dòng)輒兆瓦級(jí)的能量吞吐與長(zhǎng)達(dá)十年以上的運(yùn)行壽命承諾，其背后是對(duì)儲(chǔ)能BMS控制器極高的安全與可靠性要求。隨著行業(yè)對(duì)設(shè)備安全性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性等要求的不斷提升，特別是《GB/T 34131-2023》新國(guó)標(biāo)的發(fā)布，提升了儲(chǔ)能BMS的技術(shù)門檻，也對(duì)測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試方法和測(cè)試能力提出了更高要求。傳統(tǒng)測(cè)試方法存在效率低、極限工況難模擬、自動(dòng)化程度不足等弊端，難以滿足新國(guó)標(biāo)對(duì)測(cè)試的需求。

通過搭建儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真測(cè)試HIL平臺(tái)，可以對(duì)儲(chǔ)能BMS的通信、采樣、故障響應(yīng)機(jī)制等功能進(jìn)行驗(yàn)證。可將儲(chǔ)能BMS的開發(fā)與驗(yàn)證工作在高效率、高覆蓋率的“虛擬實(shí)驗(yàn)室”中完成，能在研發(fā)早期高效定位并修復(fù)缺陷，大幅縮短開發(fā)周期并降低現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試成本，是實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)“安全、高效、可靠”交付的關(guān)鍵支撐。

二、系統(tǒng)組成:

軟件：采用CANoe作為測(cè)試上位機(jī)，進(jìn)行測(cè)試流程的整體調(diào)度和執(zhí)行，搭配vTESTstudio進(jìn)行測(cè)試腳本編輯和管理。

硬件：測(cè)試系統(tǒng)集成了實(shí)時(shí)處理器、VT板卡、VN通信硬件、程控電源、電池模擬器等組件?？删_、安全、高效地來模擬BMS控制器的外圍工作狀態(tài)和外部環(huán)境信號(hào)，同時(shí)提供CAN、RS485/RS232、LAN等通訊接口，根據(jù)相應(yīng)協(xié)議可模擬外圍設(shè)備與BMS的數(shù)據(jù)交互，以實(shí)現(xiàn)對(duì)BMS功能和性能的驗(yàn)證。

待測(cè)件BMS：具有采樣、電池狀態(tài)估算、均衡控制、報(bào)警與保護(hù)、通信及診斷等功能；

三、核心模塊：

（一）軟件：

1. CANoe是分布式網(wǎng)絡(luò)/總線系統(tǒng)、ECU和軟件系統(tǒng)開發(fā)、測(cè)試和分析的專業(yè)工具，支持從需求分析到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程。包括仿真、測(cè)試、診斷及分析等功能。

2. vTESTstudio是一個(gè)高效的測(cè)試用例設(shè)計(jì)工具，可覆蓋HIL、SIL、MIL等多環(huán)節(jié)的測(cè)試工作，用于創(chuàng)建ECU的自動(dòng)化測(cè)試。為了提高測(cè)試設(shè)計(jì)的效率和簡(jiǎn)化可重用性，它提供了狀態(tài)圖、序列圖、表格法、CAPL和C#等編輯方式，適用于所有產(chǎn)品從模型測(cè)試到系統(tǒng)驗(yàn)證的所有階段。

（二）硬件：

• 實(shí)時(shí)處理器：強(qiáng)大的處理器性能，可確保系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性；
• VT板卡：可模擬外部設(shè)備與儲(chǔ)能BMS進(jìn)行IO接口的匹配；
• VN通信接口卡：可提供CAN、RS485、以太網(wǎng)接口來滿足儲(chǔ)能BMS的通信測(cè)試要求；
• 低壓程控電源：用來給控制器供電，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS的供電電壓、過電壓、反向電壓等測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試；
• 高壓程控電源：用來模擬電池簇的總電壓，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS的總壓精度采集測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試；
• 電池單體電壓模擬器：可用于模擬電池單體電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS單體電壓精度采集測(cè)試項(xiàng)、均衡測(cè)試項(xiàng)等內(nèi)容的測(cè)試；
• 電池單體溫度模擬器：采用電阻的形式模擬電池單體溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS單體溫度精度采集測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試；
• 絕緣電阻仿真板卡：該板卡可用于模擬絕緣電阻阻值的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS絕緣電阻測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試；
• 電流源/電流仿真板卡：用來模擬電池簇的總電流，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能BMS電流采集精度測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試；
• 故障注入板卡：用于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能BMS測(cè)試中的電壓采集線、溫度采集線、通信線故障等內(nèi)容的測(cè)試；

（三）模型

1. 電池模型：包含二階RC等效電路模型和初始模式設(shè)置模型。二階RC等效電路模型基于數(shù)學(xué)方程搭建，參數(shù)化描述電池性能，例如容量、SOC、功率、電流和電壓等，模型可集成到CANoe來測(cè)試BMS的算法、邏輯功能。
2. PSC模型：可仿真一個(gè)虛擬PCS與真實(shí)BMS進(jìn)行通訊。可以在PCS硬件就緒前，提前驗(yàn)證BMS下發(fā)的功率指令和狀態(tài)切換邏輯是否正確。
3. 溫控模型：可仿真空調(diào)或其他冷卻系統(tǒng)與BMS的通訊，可以模擬風(fēng)扇、空調(diào)或液冷機(jī)等設(shè)備的啟停、轉(zhuǎn)速及制冷/制熱命令。
4. EMS模型：可仿真EMS下發(fā)調(diào)度指令給BMS，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)“大腦”與“執(zhí)行層”之間交互邏輯的全面驗(yàn)證。更好地確保儲(chǔ)能系統(tǒng)在真實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景下的安全性和可靠性。

四、測(cè)試內(nèi)容

除上述所列的國(guó)標(biāo)測(cè)試項(xiàng)目外，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ISO功能安全測(cè)試、SOC/SOH的計(jì)算和校準(zhǔn)測(cè)試、告警測(cè)試、充放電管理、均衡管理、熱管理、配電管理、通訊診斷等用戶自定義的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目均可在本系統(tǒng)中進(jìn)行研發(fā)和測(cè)試階段的測(cè)試與驗(yàn)證工作。

五、總結(jié)

北匯信息擁有專業(yè)的儲(chǔ)能技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，多年來已為國(guó)內(nèi)多家頭部?jī)?chǔ)能企業(yè)和中國(guó)電科院等儲(chǔ)能測(cè)試機(jī)構(gòu)提供儲(chǔ)能測(cè)試系統(tǒng)和駐地測(cè)試服務(wù)，不僅緊跟儲(chǔ)能新舊國(guó)標(biāo)的發(fā)展，也為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供定制化方案和服務(wù)，助力儲(chǔ)能行業(yè)更好地發(fā)展。如果您想要了解更多的信息，歡迎聯(lián)系北匯信息。