Hệ thống thử nghiệm quản lý pin BMS — Nguyên lý hoạt động

Hệ thống thử nghiệm quản lý pin BMS cho ô tô điện — Nguyên lý hoạt động

Hệ thống này áp dụng công nghệ mô phỏng pin, mô phỏng toàn bộ các trạng thái vận hành của pin năng lượng trong xe ô tô điện, bao gồm điện áp từng cell, điện áp tổng, dòng điện, nhiệt độ và tình trạng cách điện. Thông qua mô-đun chèn lỗi, hệ thống có thể tái tạo các tình huống bất thường như quá áp, thiếu áp, quá nhiệt, sự cố cách điện, đứt dây tín hiệu đo… Thiết bị được kết nối giao tiếp CAN với BMS cần kiểm tra, thực hiện truyền tải hai chiều tín hiệu và dữ liệu, đồng thời thu thập theo thời gian thực các giá trị mẫu, lệnh điều khiển và các hành động bảo vệ của BMS. Sau đó, so sánh, đối chiếu các giá trị cài đặt tiêu chuẩn của hệ thống với dữ liệu phản hồi từ BMS nhằm đánh giá chính xác độ chính xác của phép đo, chức năng cân bằng, điều khiển cao áp, cảnh báo lỗi cũng như logic bảo vệ an toàn; qua đó kiểm chứng toàn diện hiệu năng phần cứng và phần mềm của BMS, đảm bảo hệ thống pin trên toàn xe hoạt động an toàn, tin cậy.

Hệ thống thử nghiệm quản lý pin BMS cho ô tô điện, với các nguyên lý cốt lõi gồm mô phỏng và giả lập pin, kích thích tín hiệu, chèn lỗi, tương tác giao tiếp, thu thập và so sánh dữ liệu, cũng như xác minh logic; toàn bộ quy trình đều không phụ thuộc vào pin năng lượng thực, mô phỏng đầy đủ các trạng thái vận hành của gói pin cao áp trên xe ô tô năng lượng mới, qua đó kiểm tra toàn diện độ chính xác lấy mẫu phần cứng và logic điều khiển phần mềm của hệ thống BMS trên xe.

1. Hệ thống mô phỏng và mô phỏng toàn bộ chế độ làm việc của cụm pin tích hợp nhiều đơn vị mô phỏng cell pin độ chính xác cao, mô-đun mô phỏng điện áp cao, nguồn dòng điện lập trình được, mô-đun mô phỏng nhiệt độ và mô-đun mô phỏng cách điện. Hệ thống có thể mô phỏng chính xác các thông số như điện áp từng cell trong mỗi dãy của pin năng lượng, điện áp cao tổng của gói pin, dòng sạc/xả, tín hiệu nhiệt độ đa kênh, điện trở cách điện, v.v.; đồng thời mô phỏng các chế độ vận hành thực tế của toàn xe như lái xe, sạc nhanh, sạc chậm, trạng thái tĩnh, tái tạo năng lượng, từ đó thay thế pin thật, giảm thiểu rủi ro an toàn khi thử nghiệm ở điện áp cao.

2. Đối với việc tạo tín hiệu lỗi các loại, hệ thống được trang bị đơn vị tạo lỗi chuyên dụng, cho phép chủ động mô phỏng các sự cố thường gặp của ắc quy xe: quá áp từng cell, thiếu áp, chênh lệch áp suất quá lớn, đứt dây tín hiệu, nhiệt độ bất thường, sự cố cách điện, lỗi khóa liên động cao áp, hỏng contactor, quá dòng, ngắn mạch, v.v., nhằm kiểm chứng tính chính xác trong khả năng nhận dạng sự cố, phân cấp cảnh báo và các hành động bảo vệ an toàn của BMS.

3. Hệ thống thử nghiệm giao tiếp và tương tác giữa điện và tín hiệu truyền thông cung cấp cho BMS trên xe được kiểm tra nguồn điện làm việc hạ áp, tín hiệu lấy mẫu của mạch cao áp và các tín hiệu điều khiển dạng nhị phân; đồng thời thiết lập liên lạc theo thời gian thực với BMS qua bus CAN, hỗ trợ truyền dữ liệu hai chiều. Hệ thống gửi các lệnh mô phỏng trạng thái vận hành, đồng thời nhận các thông tin do BMS báo về như điện áp, dòng điện, nhiệt độ, SOC, SOH, mã lỗi, cũng như các lệnh điều khiển cao áp.

4. Hệ thống thu thập tín hiệu độ chính xác cao và giám sát theo thời gian thực: thu thập tốc độ cao các dữ liệu mẫu của BMS, tín hiệu điều khiển MOS và contactor, trạng thái đầu ra cân bằng, thời gian phản hồi của các chức năng bảo vệ cùng các tín hiệu quan trọng khác. Giám sát trực tiếp sai số thu thập của BMS, trạng thái đầu ra phần cứng, đồng thời ghi lại toàn bộ dữ liệu quá trình thử nghiệm, biến thiên theo thời gian và chi tiết các hành động.

5. So sánh thông số và kiểm tra logic điều khiển: Máy tính chủ tích hợp sẵn các ngưỡng tiêu chuẩn quốc gia và ngưỡng thiết kế của nhà sản xuất ô tô, tiến hành so sánh, đối chiếu giữa giá trị cài đặt tiêu chuẩn được mô phỏng bởi hệ thống với dữ liệu thực tế do BMS đo đạc và tính toán. Kiểm tra chính xác độ chính xác của việc lấy mẫu điện áp, dòng điện và nhiệt độ; đồng thời xác minh xem các logic chức năng cốt lõi như chiến lược cân bằng chủ động và bị động, trình tự đóng/ngắt điện cao áp, giới hạn sạc/xả, điều khiển quản lý nhiệt, cảnh báo sự cố, cũng như liên động an toàn cao áp có đáp ứng quy định hay không.

6. Xác định tự động và quản lý dữ liệu: Thực hiện tự động toàn bộ quy trình kiểm tra theo các bước được thiết lập sẵn, tự động đánh giá từng chức năng là đạt hay không đạt, tự động lưu trữ dữ liệu thử nghiệm, đường cong vận hành cũng như nhật ký sự cố, đồng thời tạo báo cáo thử nghiệm. Sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu, phát triển và hiệu chỉnh hệ thống quản lý pin (BMS) trên xe, kiểm tra xuất xưởng tại dây chuyền sản xuất và các bài thử nghiệm chứng nhận, đảm bảo hệ thống quản lý pin của ô tô năng lượng mới vận hành an toàn, chính xác và ổn định.

Hệ thống thử nghiệm quản lý pin BMS lưu trữ năng lượng — Nguyên lý hoạt động

Hệ thống thử nghiệm BMS lưu trữ năng lượng sử dụng mô-đun mô phỏng pin có độ chính xác cao để mô phỏng điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái cách điện của từng cell trong cụm pin và mô-đun lưu trữ; thông qua mô-đun tiêm lỗi, hệ thống mô phỏng các tình huống như quá áp, thiếu áp, quá nhiệt, sự cố cách điện, bất thường truyền thông, v.v.; đồng thời thiết lập giao tiếp với BMS lưu trữ năng lượng để thu thập theo thời gian thực các dữ liệu mẫu, lệnh điều khiển cân bằng, lệnh bảo vệ cũng như logic liên động; sau đó so sánh, đối chiếu dữ liệu đo đạc thực tế với các thông số tiêu chuẩn nhằm kiểm định toàn diện độ chính xác thu thập dữ liệu, chiến lược cân bằng, chức năng bảo vệ an toàn, khả năng liên động lưới điện và tính năng cảnh báo đa cấp của BMS lưu trữ năng lượng, qua đó đảm bảo vận hành an toàn, ổn định của hệ thống lưu trữ năng lượng.

Hệ thống thử nghiệm quản lý pin BMS cho lưu trữ năng lượng là thiết bị mô phỏng và thử nghiệm tổng thể được phát triển chuyên biệt dành cho các trạm điện lưu trữ, cụm pin và hệ thống BMS cao áp dạng tủ. Toàn bộ hệ thống lấy mô phỏng pin, mô phỏng tín hiệu, chèn lỗi, tương tác giao tiếp, so sánh dữ liệu và xác minh logic làm nguyên lý cốt lõi, nhằm kiểm tra toàn diện hiệu năng phần cứng – phần mềm cũng như logic điều khiển của BMS lưu trữ năng lượng.

1. Hệ thống mô phỏng trạng thái pin tích hợp nhiều nguồn mô phỏng cell pin độ chính xác cao, khối mô phỏng điện áp cao, nguồn dòng điện lập trình được và mô-đun mô phỏng nhiệt độ. Hệ thống có thể mô phỏng chính xác các thông số vận hành thực tế như điện áp từng cell trong mô-đun pin lưu trữ, điện áp tổng của cụm pin, dòng sạc/xả, nhiệt độ môi trường, chênh lệch nhiệt độ giữa các cell trong mô-đun, giá trị điện trở cách điện, v.v. Đồng thời, hệ thống còn có khả năng mô phỏng nhiều chế độ vận hành đặc thù của hệ thống lưu trữ năng lượng, bao gồm sạc/xả bình thường, sạc duy trì, bảo quản tĩnh, chế độ chờ dài hạn, sạc/xả ở mức dòng lớn, v.v., qua đó thay thế cụm pin thật, đồng thời tránh được các rủi ro an toàn khi tiến hành thử nghiệm công suất lớn.

2. Thiết bị mô phỏng chèn lỗi đa dạng được tích hợp với các đơn vị chèn lỗi chuyên dụng, cho phép chủ động tạo ra các sự cố thường gặp trong hệ thống lưu trữ năng lượng, bao gồm: quá áp/điện áp thấp của từng cell, chênh lệch áp suất quá lớn, đứt dây tín hiệu đo, cảm biến nhiệt độ hỏng, hiện tượng bất thường ở nhiệt độ cao/thấp, suy giảm cách điện, rò điện, bất thường điện áp cao, sự cố contactor, mất kết nối truyền thông, v.v. Các tình huống này được sử dụng để kiểm tra khả năng nhận biết sự cố, logic cảnh báo và cơ chế bảo vệ phân cấp của BMS hệ thống lưu trữ năng lượng.

3. Hệ thống thử nghiệm giao tiếp tín hiệu và kết nối truyền thông: Thiết lập các liên kết truyền thông công nghiệp như CAN/485 với BMS lưu trữ năng lượng được kiểm tra, đồng thời cung cấp nguồn điều khiển điện áp thấp, tín hiệu mạch cao áp, tín hiệu điều khiển contactor và tín hiệu số liên động. Hệ thống thực hiện tương tác hai chiều theo thời gian thực, gửi các lệnh chế độ vận hành và đồng thời nhận các thông tin do BMS báo về, bao gồm điện áp, dòng điện, nhiệt độ, SOC, SOH, mã cảnh báo và trạng thái vận hành.

4. Hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao và giám sát theo thời gian thực, thông qua các khối thu thập dữ liệu có độ chính xác cao, tiến hành giám sát liên tục các chỉ tiêu quan trọng của BMS như độ chính xác lấy mẫu, đầu ra cân bằng, tín hiệu điều khiển rơ-le, thời gian phản hồi của các chức năng bảo vệ, cường độ dòng điện cân bằng, v.v. Toàn bộ quá trình đều ghi nhận đồng bộ tất cả dữ liệu thử nghiệm, thứ tự thời gian các hành động và sự thay đổi trạng thái, đảm bảo tính truy xuất nguồn gốc của quy trình thử nghiệm.

5. Kiểm tra và so sánh logic chiến lược: Phần mềm máy chủ cấp cao tích hợp sẵn các thuật toán chuẩn cùng các ngưỡng quy định trong ngành lưu trữ năng lượng, tiến hành so sánh thời gian thực giữa các thông số mô phỏng thực tế của hệ thống với dữ liệu do BMS thu thập và tính toán. Kiểm tra sai số lấy mẫu điện áp, dòng điện và nhiệt độ của BMS; đồng thời xác minh tính hợp lý và chính xác của các chiến lược điều khiển cân bằng thụ động/chủ động, logic cảnh báo đa cấp, phân cấp sự cố, trình tự đóng/ngắt điện áp cao, bảo vệ liên động cấp cụm cũng như logic phối hợp hòa lưới.

6. Tự động đánh giá, lưu trữ dữ liệu và quản lý điều khiển vòng kín: Thực hiện toàn bộ các bài kiểm tra theo quy trình thử nghiệm được thiết lập sẵn; tự động xác định kết quả từng hạng mục là đạt hay không đạt. Lưu trữ đầy đủ dữ liệu thử nghiệm, biểu đồ, nhật ký sự cố, đồng thời tự động tạo báo cáo thử nghiệm. Hệ thống đáp ứng nhu cầu thử nghiệm trong mọi tình huống, bao gồm nghiên cứu và xác minh BMS lưu trữ năng lượng, kiểm tra trên dây chuyền sản xuất, thử nghiệm kiểu loại và nghiệm thu dự án, qua đó bảo đảm BMS lưu trữ năng lượng vận hành an toàn, ổn định và tin cậy trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng quy mô lớn.