實際工況模擬測試 (任意波形)

傳統(tǒng)的充放電儀僅僅為動力電池提供一些重要的參數(shù)，諸如容量，效率，壽命等參數(shù)，但無法進(jìn)行動力電池在電動車實際使用時的工況模擬測試。而且對傳統(tǒng)充/放電測試而言，還有很多未知問題無法模擬，這就會導(dǎo)致動力電池在實際使用時出現(xiàn)安全性降低，衰退加速和可靠性下降等問題。

比如，電動車在城市道路實際工況下，需要頻繁改變速度，如啟動，加速，停止，再啟動和怠速等。動力電池包也面臨其他壓力，比如車載空調(diào)制冷和加熱，在使用過程中，乘客的重量也做為負(fù)載加在電池上。

對于電動車，能量回收裝置同樣使得電池處于頻繁的充電和放電切換過程中。從制動的充電模式快速切換到加速的放電模式，對電池包的耐久性提出巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)然，電池/電池包可以通過實際路況中來檢驗，但這很耗時，成本很高，且操作性不強，因為每輛車駕駛不同，也無法提供可靠的方法來比較不同電池技術(shù)。

電動車動力電池工況模擬的挑戰(zhàn)

電動車在實際運行時的工況下，功率變化通常是在毫秒級別內(nèi)完成的，比如部分報道的數(shù)據(jù)如下

• 車輛點火到啟動瞬間，啟動電池組的電流上升到峰值時間1mS-8mS

    (電流上升時間)

• 帶能量回饋式的電動車在急剎車時，電池組回饋的電流會在10-30mS內(nèi)達(dá)到峰值

    (電流切換時間)

• 電動車勻速行駛時，動力電池在長時間大電流放電后，從踩剎車制動到能量回饋有6ms的上升延遲，電流從0.8A上升到280A，持續(xù)時間為11ms。

  (連續(xù)快速切換能力)

因此對于電動車動力電池實際工況模擬設(shè)備需要具有以下要求

• 快速響應(yīng)時間

• 快速采用速率

• 快速切換速率

• 大數(shù)據(jù)處理能力

  在一段時間內(nèi)由BMS獲取的實際駕駛數(shù)據(jù)可達(dá)數(shù)百G

• 軟件用戶自定義模式

  可模擬任意波形

• 交流阻抗能力

  可用于實時診斷評估動力電池不同工況模擬后的變化

標(biāo)準(zhǔn)城市道路工況模擬測試 (比如IEC 62660) 電動道路車輛用二次鋰離子蓄電池：鋰離子電池性能試驗

使用測試設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工況模擬測試，比如IEC 62660 標(biāo)準(zhǔn)，可以提供純電電動車，混合動力車和插電式混合動力車用動力電池-鋰離子二次電池的性能和壽命。標(biāo)準(zhǔn)測試可以對比不同實際的電動車及電池電化學(xué)體系。

輸力強9300R專注于用戶自定義測試

9300R不僅可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)城市工況模擬測試，也易于加載和開發(fā)特定電池測試的記錄數(shù)據(jù)。這對于每個制造商來說是獨一 無二的，而且要根據(jù)再現(xiàn)的測試條件，持續(xù)時間會很長。為了應(yīng)對這個要求，Solartron 9300R 開發(fā)出了獨特的測試能力，來重現(xiàn)持續(xù)的測試程序，存儲的文件大小不受存儲空間限制。另外，這些測試可以通過輸力強9300R 24位的高性能模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC) 和高速數(shù)據(jù)采集速率進(jìn)行模擬測試。此功能為電池開發(fā)提供了新的策略，使得所研發(fā)的電池會優(yōu)于同類產(chǎn)品。

其他應(yīng)用:

電動車作為Z主要的應(yīng)用領(lǐng)域，需要模擬實際充電和放電工況。但是，其他很多應(yīng)用領(lǐng)域也可以使用該技術(shù)，比如:

• 空中巴士荷載 (模擬起降，著陸，懸停，逆風(fēng)荷載等)

• 無人機包裹投遞

• 電動工具開發(fā)

• 軍事用途

應(yīng)用無止境!

SI-9300R 獨特的測試能力

SI-9300R 電池測試系統(tǒng)具有市場領(lǐng)先的工況模擬測試，可以在很寬范圍內(nèi)使用。由于其專 利技術(shù)，輸力強9300R可以施加任意波形，目前在業(yè)內(nèi)具有Z 高的采樣速率。

具有以下特點:

• 多個波形衍生自標(biāo)準(zhǔn)，計算或者測量參數(shù)，如電壓，電流，功率和加載次序等，可配置為CSV格式存儲于共享盤中調(diào)用。

• 測試系統(tǒng)通道可以直接訪問存儲數(shù)據(jù)，允許無限的波形持續(xù)時間，根據(jù)需要序列實驗可持續(xù)數(shù)小時或者數(shù)天

• 快速數(shù)據(jù)采集 (高達(dá) 1 mS/點) ，可集合線性，脈沖甚至正弦波，施加于電池

• 波形可重現(xiàn)，循環(huán)或者序列實驗以模擬不同工況

• 多通道可以同時進(jìn)行序列實驗，每個通道可采集高達(dá)1000樣品點/秒， 并使用數(shù)據(jù)直存硬盤技術(shù)，無需電腦介入。 

• 快速充電/放電切換模擬電動車能量回收

• 序列實驗的安全限制條件包含監(jiān)測電壓，電流，功率，荷載和溫度等其他關(guān)鍵參數(shù)

• 環(huán)境實驗艙可以在整個序列實驗中實現(xiàn)自動控制

• 庫倫分析也可以在序列實驗充放電過程中進(jìn)行監(jiān)測

• EIS等交流阻抗技術(shù)也可以植入工況模擬測試中來考察電池的衰減

輸力強9300R-電動車用動力電池

城市道路

工況模擬測試設(shè)置

第 一步: 創(chuàng)建包含波形數(shù)據(jù)的CSV 文件

數(shù)據(jù)可以由一個或多個駕駛數(shù)據(jù)文件生成(CSV 格式的多個文件)。Excel或數(shù)學(xué)/其他程序可用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)，基于算法，公式或數(shù)據(jù)直接輸入。數(shù)據(jù)分為兩列，時間和施加信號(如電壓，電流，功率和荷載等) 。數(shù)據(jù)的間隔可達(dá)1mS/點，然后數(shù)據(jù)可以輸出為單個或者多個CSV文件，在測試程序中可被分配為任意波形步驟。

第二步：導(dǎo)入波形程序庫

可以創(chuàng)建一個或多個波形程序庫，波形可收藏于NAS存儲器的文件夾中。波形和程序庫可以被多用戶使用，無需進(jìn)行拷貝。每個波形具有獨立的程序庫入口– 不同顏色代表電流，電壓，功率和加載如上所示。可存儲的波形數(shù)量無限制。

第三步:創(chuàng)建測試程序 

這只是單個簡單程序測試的單個波形示意。

也可設(shè)置復(fù)雜的測試程序，比如集合單個或多個波形標(biāo)準(zhǔn)CC-CV充電步驟，靜置和阻抗分析等來監(jiān)測循環(huán)的效果，此例顯示了多步循環(huán)序列實驗。

第四步:數(shù)據(jù)收集和分析

所有通道的測試程序數(shù)據(jù)采集可以達(dá)到1000 樣品點/秒 ，獨立于駕駛文件中的步驟速率。輸力強9300R 使用專 利數(shù)據(jù)直存硬盤技術(shù)確保所有通道到達(dá)快速數(shù)據(jù)采集，不受系統(tǒng)限制，也無需電腦介入。實際駕駛的數(shù)據(jù)量非常大，比如有報道電動車在23個月的實際工況數(shù)據(jù)量驚人-高達(dá)250G。

9300R 將數(shù)存儲于NAS，可以在序列實驗運行時或完成后查看分析數(shù)據(jù)施加于電池并采集響應(yīng)(1mS/S)，注意所需系統(tǒng)施加的速率在充電/放電模式之間自動切換。

數(shù)據(jù)放大后顯示1mS間隔內(nèi)的情況:

輸力強9300R其他技術(shù)亮點

其他優(yōu)勢也有益于動力電池工況模擬:

• 可再生能源技術(shù) (電網(wǎng)回饋技術(shù)- RTG)。電池放電的容量共享給其他通道或回饋電網(wǎng)，同時降低設(shè)備發(fā)熱及額外的制冷要求。相對傳統(tǒng)設(shè)備，RTG 功能可以節(jié)約電力消耗(每年運行成本)和空間

• 24-位 ADC高精度測量能力確保高精度庫倫法 (HPC)，dV/dQ 以及 dQ/dV 用于分析電池失效模型和衰減機制

• 每通道標(biāo)配EIS 功能

• 陽極/陰極直流和交流功能用于三電極測試-監(jiān)測析鋰及失效行為

• 零磁通電流測量技術(shù)提高測量精度降低熱漂移

• 集成ESPEC環(huán)境試驗箱-可模擬不同應(yīng)用環(huán)境溫度