EOL测试系统总体方案EOL测试系统总体方案一、简述及设计思想电源系统EOL综合测试系统是针对目前电池Pack测试过程自动化程度较低，记录分析能力较差的问题，开发的一种全智能化测试平台。

将电池充放电测试、电池安规检测、电池参数测试、BMS测试、辅助功能测试等多种功能，通过设备集成的方式，采用条码绑定、自动启动测试、自动判断测试结果的方法，实现整个工作流程的全智能化、自动化，以达到减少操作人员、提高测试效率的目的。

测试范围包含电池本体及相关辅件、BMS系统等。

二、功能、组成2.1 测试功能EOL系统的主要测试功能如表1所示。

表1 EOL系统测试功能列表以上各功能可根据实际需求，进行选配。

2.2 组成综合测试平台主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。

1）上位机系统2）充放电测试仪3）Pack自动测试柜4）扫码枪图1 EOL系统原理图其中PACK自动测试柜包含PACK测试主控制器、Hipot测试仪、交流内阻测试仪、六位半多功能电表、气密测试仪和EOL辅助测试仪，其中各测试仪器可根据功能需求进行配置。

2.2.1 上位机系统上位机管理系统提供测试流程脚本编辑功能，对需要测试的流程进行编辑配置，并可以作为文件保存在本地。

上位机管理系统根据预先配置好的测试脚本，启动测试流程，系统自动控制充放测试仪、Pack自动测试柜等设备的启停及运行，采集充放电测试仪、Hipot测试仪、BMS系统传输来的各种实时及计算参数并进行整合，形成测试报表及测试记录，并上传至MES系统。

主要功能特点如下：➢友好的用户界面➢强大在线编辑器显示➢图形化显示测试数据➢校准和诊断工具➢数据记录，浏览，打印和分析➢通用的网络接口和系统安全➢通过LAN 将数据传至上层控制系统2.2.2 充放电测试仪充放电测试仪能对电池Pack进行循环充放电测试以及行车动态模拟测试，记录充放电过程中时间、电压、电流等实时信息，并以时间、电压、电流数据计算相应的衍生函数量，如DCR、容量等；同时通过对电池的充放电实现BMS系统的过充/过放保护功能的测试。

测试仪工作过程中采集或计算的数据，能以通讯的方式传送给上位机管理系统进行数据的显示并保存。

2.2.3 PACK自动测试柜1）Hipot测试仪Hipot测试仪能对电池Pack正负极对壳体进行耐压测试和绝缘测试，并实时记录测试结果，并以通讯的方式传输到控制系统进行数据的显示及保存。

2）交流内阻测试仪交流内阻测试仪对电池Pack的交流内阻进行高精度测量，并以通讯的方式传输到控制系统进行数据的显示及保存。

3）六位半多功能电表六位半多功能电表对电池Pack的开路电压和其它参数进行高精度测量，并以通讯的方式传输到控制系统进行数据的显示及保存。

4）气密性测试气密测试仪对电池Pack包的密封性能进行检测，并以通讯的方式上传至控制系统进行数据的显示及保存。

5）EOL辅助测试仪EOL辅助测试仪由功能测试单元及CAN通讯卡等组成，可对BMS系统的功能以及电池Pack的辅助功能进行测试，包含绝缘检测功能测试、通讯功能测试、充放电回路测试、辅助回路测试等功能，并可将采集或计算的数据以通讯的方式传送给控制系统进行显示、保存。

2.2.4 扫码枪系统配置一台扫码枪，无线扫描枪接收器通过RS232通讯接口与测试仪上位机相连，扫码后，条码信息用于测试方案的选择及标识电池的测试记录。

2.3 主要技术指标充电测试仪技术指标见表2所示。

表2 充电测试仪技术指标三、功能实现技术方案3.1 总体设计方案电源系统EOL综合测试平台主要由上位机、充放电测试仪及Pack自动测试柜组成，总体设计方案如下：3.1.1 上位机方案上位机作为系统控制中心，完成人机界面功能、工艺流程编制及指令的下发、数据显示和保存等功能。

设计方案如下： 1）上位机硬件方案由于本设备采样数据量大，实时显示要求高，故单独用一台具有较高配置的PC 作为上位机。

操作系统使用windows 操作系统。

2）上位机软件方案上位机软件系统采用层次体系结构，下层向上层提供服务。

从下至上分别为：数据/外部、访问、内核、应用组成。

其中，数据/外部均属软件系统外部，基础库提供一系列基础模块为访问、内核及应用提供服务。

软件架构框图如下图所示。

图2 上位机软件架构框图数据：由日志、系统配置文件、单体配置文件、配置方案文件、CAN 通信配置文件、工况模拟文件、工艺模板文件以及历史数据库组成；外部：由下位机和第三方系统组成；访问：由文件访问、数据库访问、通信组成，向上层提供对下层数据以及外部系统访问的一系列服务；内核：数据管理，建立并维护下层数据、外部系统在系统中的数据模型，并以此对上层提供服务；应用：由安全访问、方案管理、工艺模板管理、自定义变量管理、单体配置管理、工况模拟管理、设备管理、设置、记录查询以及实时监视组成。

3.1.2 充放电测试仪方案充放电测试仪由工艺控制单元、主回路单元及测试仪主控单元组成，各组成单元的方案如下。

a）工艺控制单元1）工艺控制设备硬件方案由于系统要求上位机脱机后，系统仍能够保持运行，因此工艺控制设备采用高端ARM芯片CorTex-M3作为控制核心。

2）工艺控制设备软件方案主要功能包括：●通过以太网接收上位机编制的工艺文件和起停控制指令；●根据工艺文件，进行化成工艺解析，按步骤控制充放电组件运行；●增加支持上位机离线后，对检测数据的保存功能；●开发设计高速记录，能到达最快10ms记录的功能，设计多级缓冲机制；●支持告警。

b）主回路单元主回路单元由升压变压器，输入滤波电路，高频整流单元，斩波单元和输出滤波单元组成，主回路电气拓扑如下图所示。

电池组图3 主回路电气拓扑图交流输入三相四线380V AC，经过升压变压器将输入电压升高，经过高频整流后，输出直流母线电压，再经过斩波满足输出直流电压的需求。

输入滤波电路由变压器自身的电感量、输入滤波电容、进线电抗器组成的LCL滤波器，可以有效地减少电流中的高次谐波成分，同时，在低于谐振频率时，LCL滤波器可以看成是两个电感之和的L滤波器，而且比L滤波的电感值小。

高频整流单元采用IGBT进行PWM控制，可实现能量的双向流动，既可以将电网电能经过整流后变为直流电，为电池充电提供电能，又可以将电池放电能量回馈至电网。

斩波单元采用IGBT进行PWM控制，实现输出直流电压调节。

输出滤波单元采用LCL滤波器。

c）测试仪主控单元1）主控制单元硬件方案主控制单元由MCU板、采样/接口板、主/从驱动板组成，控制电路结构如下图所示。

IGBTIGBT图4 控制电路结构图MCU板采用TI公司的高性能DSP芯片TMS320F2812作为控制核心，主要完成PWM整流和斩波控制算法的计算、各种数据采集和处理、PWM信号生成、系统软件保护及通讯等功能。

采样/接口板完成主回路电压、电流信号的采样、滤波处理，并送至MCU板，作为控制反馈量；同时对MCU板输出的PWM信号进行分配、处理，输出至IGBT驱动板，具有PWM信号直通、故障封锁保护等功能。

主/从驱动板完成高频整流单元和斩波单元功率器件IGBT的驱动，每一个驱动板驱动2个IGBT桥臂，输入为PWM信号，反馈故障信号。

2）主控制单元软件方案DSP控制软件从功能上分为PWM整流和斩波两部分。

前端为整流部分，将输入交流电变换为直流；后端为DC-DC斩波部分，调节输出电压电流以满足充放电的各种要求。

PWM整流单元将变压器输出的交流电变换为直流电，同时实现高功率因数及谐波抑制等功能；DC-DC单元在充电阶段主要实现buck电路功能，将直流母线电压变换为需要的输出电压，实现电池的恒压、恒流、恒功率充电等需求。

PWM整流控制框图如下图所示，通过检测输入交流侧电压，计算出电网相位角度，控制输入交流电流，使其相位上与电压保持一致来实现高功率因数控制；同时可以通过调节电流大小，来实现输出电压调节的目的。

u sa u sb u sc图5 PWM整流控制框图3.1.3 Pack自动测试柜方案Pack自动测试柜主要包含Pack测试主控制器、EOL辅助测试仪、Hipot测试仪、多功能电表、交流内阻测试仪及线束转换模块等。

a）Pack测试主控制器方案Pack测试主控制器采用高端ARM芯片CorTex-M3作为控制核心，主要完成与上位机的通讯、对各个功能模块控制指令的发送、对各模块测试数据的收集、上传等功能。

该控制器根据上位机的试验工艺指令，通过控制相应继电器的通断来控制对应功能模块的投入/切除，并以通讯的方式下发测试指令给对应的功能模块，使功能模块按照上位机的试验工艺指令进行相应项目的测试，待测试项目完成后，读取测试结果并上传至上位机，供上位机分析、处理、显示和保存等；同时开发和第三方BMS测试设备的CAN通讯接口及基于标准DBC文件的通用对接BMS功能。

b）EOL辅助测试仪方案EOL辅助测试仪主要对BMS系统的功能以及电池Pack的辅助功能进行测试，并将相应采集或计算的数据，以通讯的方式传送给Pack测试主控制器进行数据的处理并保存。

EOL辅助测试仪主要包含：主控制板、数字量输入/输出板、温度采样板，根据功能需求进行配置不同的板卡，原理图如下图所示。

图6 EOL辅助测试仪原理图EOL辅助测试主控板根据上位机的检测试验工艺指令对BMS系统的相关功能进行检测，并以通讯的方式将测试结果及数据上传至上层控制系统。

数字I/O板为电池Pack提供数字I/O接口，单板配置8路DI、8路DO通道，用于发出/接收数字开关量信号，其中数字输出接口通过继电器、接触器扩展，可以控制220V供电的电磁阀、阀门、泵或其它部件。

温度采样板针对电池单体温度的高精度测量所设计，单板配置8路温度测量回路，可根据需求进行多板配置，实现对电池单体温度的巡检功能。

板内有独立的控制芯片，对温度传感器信号进行采样、处理，并以通讯的方式将采样数据传至上层控制器。

c）线束转换模块方案线束转换模块实现Pack自动测试柜内组件与外部设备的连接与分断，在测试过程中，仅有相关的测试仪器通过开关连接Pack电池包，其它无关测试仪器均与Pack电池包断开，以提高整个测试过程的安全性。

线束转换模块原理图如下图所示。

图7 线束转换模块原理图d）结构方案整体设计采用模块化设计方法，根据产品的需求，配置相应的模块，灵活方便。

功率模块的三维图如下图所示。

图8 功率模块三维图3.2 具体功能实现方案1）信息化配置管理针对车间流水线作业的产品，本系统通过智能化的配置，使得每个产品可具备唯一、可查的标识，实现产品生产过程的可追溯性。

配置界面如图2所示：图7 设备配置窗口设备名称-----用户自定义使用设备的名称，如通道1；设备类型-----该测试仪的型号，如750V/200A；电池条码-----每台测试仪配置一台无线扫码枪，该扫码枪接收器通过RS232口与上位机相连，扫码后条码信息保存在电池条码信息中；数据备注------电池信息的一些补充说明，如操作人员、电池型号规格等。