动力电池系统测试平台.docx
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动力电池系统测试平台
动力电池系统测试平台
动力电池系统测试平台主要包括动力电池充放电性能测试设备、频域-阻抗特性测试设备、环境模拟设备以及连接装置等。
2.1.1充放电性能测试设备
充放电性能测试设备通过加载特定的测试程序或车用工况,可以获得动力电池的电压、功率、容量、能量、内阻/阻抗、温度以及这些量的衍生和计算表达,从而考察所测试动力电池是否满足电动汽车对动力电池系统的要求。
从1987年美国Arbin公司推出第一台计算机控制的动力电池测试系统以来,动力电池充放电设备从手动分选测试到自动化、数字化测试,各方面都有了飞速发展。
该领域的国外知名公司除美国Arbin夕卜,还有美国MACCOR公司、日本日置株式会社、德国迪卡龙公司等企业。
我国主要的生产企业有武汉蓝电电子有限公司、深圳新威尔电子有限公司、宁波拜特以及哈尔滨子木科技有限公司等。
根据市场反应,进口设备因为发展较早,设备进行了持续更新和改进,测试精度、测试系统稳定性和售后较国产设备优势明显,而且测试范围和功能较为广泛,但设备价格曰車
卬贵。
本书数据全部来源于北京理工大学AESA测试平台,主要使用了Arbin-BT2000动力电池单体和系统测试设备,包括三台单体测试设备和两台系统测试设备。
Arbin-BT2000实物图及工作界面如图2-1和图2-2所示,
设备参数和特征见表2-1和表2-2。
另一方面,合适的电池夹具也是保证动力电池性能测试顺利进行的重要因素。
考虑到部分动力电池在充放电过程中会积累过多的副反应产物(尤其是气体),这会引起动力电池的膨胀和鼓包等现象,进而影响到动力电池的电性能和安全。
所以在进行测试前,需要给动力电池安装特定的夹具。
图2-3所示为某方形动力电池的夹具。
此外,由于圆柱形动力电池难以直接与充放电设备连接,也需用特制夹具对其进行固定。
图2-4所示为某圆柱形动力电池的夹具。
图2-1Arbin-BT2000实物图
图2-2Arbin-BT2000工作界面
表2-1Arbin-BT2000动力电池单体测试设备的参数和特征
设备规格
量程参数
设备特征
5V0.IOOA
共16个独立通道,各通道町以并联使用;毎个逋道最大充放电流为100A(分1A/10A/I00A三个量程),牺度为①05強
每个通道的电压范围为0-*,梢度为0.05%;窘种町控模式:
流充电•忸乐充电.恒流转怔斥充
共32个独立通道.各通逍町以并联使用;每个通逍最尢充放电流为60A(分0,5AZ5A/MIA三个诫程)*精度为0.05%
电*脉冲充啟电、阶梯、任意可编程控制功率以及动态工况仿嵐等
响应連度快’电流上升时间小于50ms
数据存储的最大频率为KMJH?
h能存储多种物理绘
5V迦30A
共刃个独立通道*备通道可以并联使用;每个通道赧大充放电流为.30A(分1A/5V30A三个董程),梢度为0.05%
设备规挤
设侖特祁
扶1牛通道.毎牛通逍最大充放电流为3004(分5A/MM/300A三牛戢程)*擀摩为0.05%,抛作电伍范|商为2-&OV,稱度为0.05%
參种町控模式;恒流充电、憤压充电、恫流转恒压充电、脉冲充放电*阶梯、任燉对编程控制功卒以及动态T.况仿贞等
响应速廈快*电说上升时冏小]■50m^
数按存储的昴大倾率为1001比遂存储多种物理就
100\©3flOA
共:
2个逋道,毎牛通道駅大充放电流为轴E(分10A/50A/300玄三亍鈕程),桶度为0.05饶,操忙吐压范岡为10-WV,辅度垢心佈嘴.支持d总线与RMS通信
图2-3某方形动力电池的夹具
图2-4某圆柱形动力电池的夹具
2.1.2频域-阻抗特性测试设备
频域-阻抗特性测试设备用于测量动力电池在一定频率范围内、不同频率下的交流阻抗,即电化学阻抗谱(ElectrochemicalImpedaneeSpectroscopy,EIS)。
通
常由电化学工作站完成。
ZahnerIM6型电化学工作站如图2-5所示,其具体参数和特征见表2-3。
电化学工作站
ZahnerIM6能够测试10^Hz〜8MHz频率范围内动力电池的交流阻抗,并具有高输入阻抗、大电流激励的功能,最大激励电流可扩展至100A。
主控计算机安装MITSPro
软件和Thales软件,分别用于操控Arbin-BT2000测试
仪和ZahnerIM6电化学工作站开展动力电池的相关测试,具有设计测试程序、加载测试工况、储存测试数据等
功能。
电化学阻抗谱测试界面如图2-6所示
图2-5ZahnerIM6型电化学工作站
表2-3ZahnerIM6型电化学工作站的参数和特征
序号
参数和特征
战俏|
1
交流时抗頫借范碉
2
展大线性打猫范围
±4V
3
最尢输出电瀛范用
±3.QA
4
带冇电压缰神器,Gain=0.4(1|,电压范鬧为土10V;Gain=1时,电压范阳为±4V
5
特有网络应用模块.可支持仪器茁远程启动与测赫
displayspectrum
平
upperlimit
rnipedancespectraanalysis
defiriieseries:
mcsEurcmcnt
图2-6电化学阻抗谱测试界面
2.1.3环境模拟设备
环境温湿度等条件对动力电池内阻、容量和充放电特性均有显著影响。
为了模拟动力电池不同的应用环境,以研究温湿度对动力电池特性的影响,需要采用温湿度实验箱控制环境参数。
本书测试使用的某型号可程控式温湿度三层实验箱如图2-7所示。
该实验箱采用工业微电脑控制系统,适用于对各类汽车部件、电子电工零件及其他产品进行高低温恒定、渐变和湿热等环境模拟实验。
具体参数和特征见表2-4。
0E0
0S0
图2-7可程控式温湿度三层实验箱
表2-4可程控式温湿度三层实验箱的参数和特征
序号
見休多数和特征
1
温度趙闱;-2O^I5()r
2
湿度范Uh20%RH^9S%RH
3
波动度:
(温匮),>C2.5%RH(谁度)
4
调温速率;平均非裟性3.温).平均非线性LOX/min(降温)
5
息功IOkW(3BOV柑叫线+接地fit护)
6
眞冇应低温恒定,渐变和湿热等功能
7
保温层采用耐火级商强度PL歸抵弗发翘保淋绝绿材料
8
具有擇品过温探护*过电瀟保护和三色対尤报警警功能
2.1.4动力电池测试平台
为完成动力电池的综合测试,基于上述动力电池实验设备,AESA搭建了图2-8所示的动力电池测试综合平台。
该动力电池测试平台原理图如图2-9所示。
AihmHI2(NM)
L
即离『电池
"「編桿式尚低温试脸箱
ZahntTJM6I11化学工作站
图2-8动力电池测试综合平台实物(见彩插)
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■
*
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图2-9动力电池测试平台原理图
在该动力电池测试平台中,主体采用主从式两级控制结构,由上位机和下位机组成。
上位机采用相关软件控制下位机完成各种动力电池测试,其中下位机包括动力电池充放电性能测试设备和电化学工作站,两者均通过连接线连接动力电池并分开轮流运行,分别测试动力电池的直流特性和交流特性;同时,为保证外部环境的稳定性和多变性,动力电池通常需要放置在温箱里进行实验,实现目标温湿度并保持恒定;采集模块则负责采集动力电池电压、电流、温度、阻抗等信号传输给上位机完成数据采集。
该平台的搭建为动力电池的测试设计提供了硬件基础,也为本书动力电池管理系统核心算法的开发和验证提供了有力保障。
特别注意,本书中所使用的数据采样频率均为1Hz。
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