一种储能BMS硬件接口自动化测试系统及方法与流程

本发明属于电池管理，具体涉及一种储能 bms硬件接口自动化测试系统及方法。

背景技术：

1、电池管理系统（battery management system,bms）是储能系统的核心控制单元，其硬件接口的可靠性与稳定性直接影响储能设备的安全运行和能量管理效率。根据国家标准gb/t 34131-2023《电力储能用电池管理系统 》等要求，bms硬件接口需要满足包括采集电池参数误差要求、绝缘电阻检测误差要求、通讯、控制等多项测试要求。同时，为了验证模块在不同环境条件下的适应性，还需在规定的高低温条件下（如65℃、-20℃）重复执行上述测试。

2、近年来，储能市场竞争日趋激烈，生产厂商在降本压力下普遍采用更低物料成本的储能bms方案，同时为了形成差异化优势又不断集成更多复杂功能（如高精度状态估算、多级预警、多协议异构通信等），导致储能bms硬件方案频繁变更、模块版本多、迭代速度快，每一次版本更迭均需重新开展全套符合国家标准的硬件接口测试。

3、目前，储能bms硬件接口测试主要依赖人工方式或半自动化测试平台。人工测试时，工程师需要手动连接示波器、万用表、信号发生器、电子负载等多种仪表，按照国标规定的测试用例逐项操作、记录数据并人为判定结果。一旦标准修订或被测模块接口调整，需要人工重新梳理和修改测试用例，工作量巨大且易因疏忽产生错漏。部分半自动化平台虽可辅助完成个别功能验证，但其自动化程度有限，大多仅能实现简单的仪器控制和数据采集，在测试精度上往往达不到标准规定的误差限值。尤其突出的问题在于温度环境测试环节：将储能bms模块置于温度试验箱中并等待其达到目标温度并进行充分稳定，本身就需要较长时间；若测试人员离开去兼顾其他工作，则可能因无法实时监控而导致试验箱失控或被测模块出现异常；而若安排专人全程值守，又会造成人力资源浪费，使得单款模块的完整测试周期成倍延长。随着降本导向下多款储能bms模块同时并行验证需求激增，传统测试模式已成为产品快速迭代和性能保障的严重瓶颈。

4、综上所述，现有技术中缺少一种能够系统性解决上述问题的硬件接口自动化测试方案，尤其是能够将环境试验箱自动控制、多仪器并行自动化测试、基于国标用例的灵活配置与自动判定、以及全过程无人值守安全运行相结合，以满足降本背景下多版本储能bms模块硬件接口高效、高可靠验证需求的技术方案。因此，如何提供一种集成化、自动化、可配置的储能bms硬件接口测试系统及方法，以显著提高测试效率、降低人工成本、保证测试精度和安全性，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种储能bms硬件接口自动化测试系统及方法，旨在解决现有技术中储能bms硬件接口测试依赖人工或半自动化方式所导致的测试效率低、耗时长、人工成本高、难以适应多版本快速迭代以及温度环境测试环节难以实现无人值守安全运行的技术问题。本发明能够实现储能bms硬件接口的全流程自动化测试，自动生成测试报告，显著降低人工成本，缩短测试周期，提高测试的可重复性和安全性。

2、为实现上述发明目的，本发明第一方面提供一种储能bms硬件接口自动化测试系统，包括：

3、工控机，所述工控机安装有 i/o拓展模块、can拓展模块和lan拓展模块，用于执行自动化测试软件，实现对系统各组成部分的集中控制及数据采集。

4、控制信号转接单元，与所述 i/o拓展模块电连接，用于接收并分配所述工控机输出的控制信号，将控制信号路由至各功能测试单元。

5、多个功能测试单元，各所述功能测试单元分别与所述控制信号转接单元和/或所述工控机电连接，用于对应测试被测bms模块的不同类型硬件接口。所述多个功能测试单元至少包括：

6、温度模拟单元：用于模拟温度传感器信号以测试被测bms模块的温度采集精度；

7、采集电压测试单元：用于模拟电池电压信号以测试被测bms模块的单体电压采集、均衡电流、工作电流、休眠电流及采集掉线等性能；

8、高压测试单元：用于模拟高压和绝缘电阻，以测试被测bms模块的高压采集精度及绝缘电阻采集精度；

9、信号接口测试单元：用于测试被测bms模块的通信接口（如lan、can、485、232、usb等）及其他信号功能接口；

10、i/o测试单元：用于测试被测bms模块的数字输入输出接口的电平范围及带载能力。

11、所述工控机通过所述控制信号转接单元对各所述功能测试单元进行集中控制，以自动化执行对所述储能bms模块的硬件接口测试。

12、作为一种优选的技术方案，所述温度模拟单元包括至少一块温度板，所述温度板具有多个程控可调电阻输出通道，所述工控机通过所述控制信号转接单元控制各所述输出通道输出不同的电阻值，以模拟不同温度传感器的阻值变化。

13、作为一种优选的技术方案，所述高压测试单元包括高压转接板、继电器网络和基准板；所述高压转接板与所述控制信号转接单元电连接，所述工控机通过所述控制信号转接单元控制所述继电器网络将不同阻值的标准电阻接入被测bms模块的绝缘电阻采集回路，并通过所述基准板提供高压采集基准值，以自动化测试绝缘电阻采集精度。

14、作为一种优选的技术方案，所述采集电压测试单元包括程控模拟电池、模拟电池转接板、漏电流测试模块和从控采集转接板；所述程控模拟电池用于输出可编程的单体电压信号，所述漏电流测试模块串联于所述程控模拟电池与所述模拟电池转接板之间以测试被测bms模块采集通道的休眠电流，所述从控采集转接板用于适配不同型号的被测bms模块的采集接口。

15、作为一种优选的技术方案，所述系统还包括测试仪器单元，所述测试仪器单元包含程控低压源、程控高压源、程控信号发生器、程控模拟电池和程控电子负载中的一种或多种；所述信号接口测试单元包括信号转接板和霍尔电流传感器，所述信号转接板将所述测试仪器单元的各仪器接口及所述工控机的通信接口转接至被测bms模块的对应功能接口，所述霍尔电流传感器用于测试被测bms模块的功率。

16、作为一种优选的技术方案，所述系统还包括基准与供电单元，所述基准与供电单元包括基准板和至少一个供电模块，用于为各所述功能测试单元提供基准电压和电源。

17、第二方面，本发明还提供了一种基于上述储能bms硬件接口自动化测试系统的测试方法，包括以下步骤：

18、初始化步骤：启动所述工控机上的自动化测试软件，控制所有测试通道处于断开状态，以防止人工接线错误导致的设备损坏；

19、自检步骤：按预设顺序依次接通内部基准板的供电通道、被测bms模块的供电通道及通讯接口，读取被测bms模块的反馈信息，判断接线是否正确，若异常则提示并终止测试；

20、配置加载步骤：接收用户输入的测试配置参数（包括模块类型、模块数量及各接口配置参数），加载与所述测试配置参数对应的测试用例和判定标准（如国家标准gb/t 34131中的精度要求）；

21、自动测试步骤：根据加载的测试用例，通过所述控制信号转接单元依次控制各所述功能测试单元输出相应的测试信号，并通过通讯接口读取被测bms模块的采集值或状态，将所述采集值或状态与所述判定标准进行比对，记录测试数据；

22、报告生成步骤：汇总所有测试数据，生成测试报告。

23、作为一种优选的技术方案，所述自检步骤具体包括：先打开内部基准板的供电开关，检测测试仪器内部供电是否正常；再打开第一个被测bms模块的供电通道及其通讯接口，读取通讯是否正常；若通讯正常，则依次打开其他测试通道，通过输出测试电平并读取采集数值的方式验证各通道接线正确性。

24、作为一种优选的技术方案，所述自动测试步骤还包括温度环境联动测试：所述自动化测试软件与外部环境试验箱通信连接，按照预设的温度序列控制环境试验箱依次达到各目标温度并稳定后，自动触发执行当前温度点下的硬件接口测试项。

25、作为一种优选的技术方案，所述自动测试步骤中，对于供电电压采集精度测试，通过所述基准板采集的供电电压作为基准值，读取被测bms模块采集的供电电压，计算两者偏差并与所述判定标准中的精度阈值比较；对于绝缘电阻采集测试，控制程控高压源输出高压并控制内部继电器网络接通对应的标准电阻，读取被测bms模块采集的绝缘电阻值，与标准电阻值比较计算采集误差。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、1.高度自动化与无人值守运行：本发明以工控机为核心，通过控制信号转接单元对各功能测试单元进行集中控制，配合自动化上位机软件，能够一键式自动完成被测bms模块的全部硬件接口测试项，无需人工逐项操作。特别是通过与环境试验箱的联动控制，实现了不同温度点下的全自动化测试，测试人员无需在现场值守，系统可实时监控设备状态并自动完成测试，解决了传统温度测试环节耗时费力、存在安全隐患的突出矛盾。

28、2.模块化架构与灵活配置：本发明通过多个功能测试单元的自由组合，可灵活适配不同型号、不同版本储能bms产品的硬件接口测试需求。当被测模块的接口特性发生变化或国家标准修订时，仅需通过上位机软件重新配置测试参数和判定标准，无需重新搭建硬件测试环境或修改测试用例，显著简化了测试环境搭建过程，有效降低了因产品快速迭代带来的重复劳动成本。

29、3.测试精度高、覆盖全面：本发明集成了程控低压源、程控高压源、程控信号发生器、程控模拟电池、程控电子负载等多种高精度可程控仪器，并通过基准板提供高精度基准值，确保测试结果符合国家标准规定的误差限值要求。系统能够覆盖储能bms所需的全部硬件接口测试能力，包括模拟量采集精度、数字i/o驱动能力、通信接口物理层特性及协议一致性、绝缘耐压性能、温度采集精度、主动均衡测试、休眠电流测试等，且支持最多16个afe通道、720个温度模拟通道、15个can口、10个rs485口、2个rs232口的大规模并行测试，最多可同时测试5个主控或4个从控或2个显控模块。

30、4.安全可靠：本发明在测试流程开始时自动将所有测试通道置于断开状态，并通过预设的自检流程依次验证内部供电、被测模块供电及通讯、各通道接线正确性，有效防止了因人工接线错误导致的设备损坏或安全事故。同时，系统在无人值守运行期间可实时监控设备状态，进一步降低了试验箱失控或模块异常的风险。

31、5.显著提升测试效率、降低人力成本：本发明将传统需要数天甚至数周的人工测试周期缩短至数小时甚至更短，且整个测试过程无需人工干预，测试报告自动生成，大幅减少了测试工程师的工作量，使人力资源得以从重复性劳动中解放出来，专注于更高价值的研发分析工作，为降本趋势下多版本储能bms模块的快速迭代提供了高效、可靠的验证手段。

32、综上所述，本发明提供了一种集成化、自动化、可配置的储能bms硬件接口测试系统及方法，有效解决了现有技术中测试效率低、人工成本高、难以满足快速迭代需求的技术问题，具有显著的进步和广泛的产业应用价值。