實(shí)際工況模擬測(cè)試 (任意波形)

傳統(tǒng)的充放電儀僅僅為動(dòng)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(dòng)力電池在電動(dòng)車實(shí)際使用時(shí)的工況模擬測(cè)試。而且對(duì)傳統(tǒng)充/放電測(cè)試而言，還有很多未知問題無法模擬，這就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池在實(shí)際使用時(shí)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(dòng)車在城市道路實(shí)際工況下，需要頻繁改變速度，如啟動(dòng)，加速，停止，再啟動(dòng)和怠速等。動(dòng)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(duì)于電動(dòng)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(dòng)的充電模式快速切換到加速的放電模式，對(duì)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(shí)際路況中來檢驗(yàn)，但這很耗時(shí)，成本很高，且操作性不強(qiáng)，因?yàn)槊枯v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(dòng)車動(dòng)力電池工況模擬的挑戰(zhàn)

電動(dòng)車在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工況下，功率變化是在毫秒級(jí)別內(nèi)完成的，比如部分報(bào)道的數(shù)據(jù)如下

• 車輛點(diǎn)火到啟動(dòng)瞬間，啟動(dòng)電池組的電流上升到峰值時(shí)間1mS-8mS

(電流上升時(shí)間)

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

(電流切換時(shí)間)

• 可以看到，動(dòng)力電池組在一段長(zhǎng)時(shí)間大電流放電后，踩剎車得到能量回饋前有6ms的上升延，電流從0.8A上升到280A，持續(xù)時(shí)間為11ms。 (連續(xù)快速切換能力）

因此實(shí)際工況模擬設(shè)備需要具有以下要求

• 快速響應(yīng)時(shí)間

• 快速采用速率

• 快速切換速率

• 大數(shù)據(jù)處理能力-在一定時(shí)間內(nèi)由BMS獲取的實(shí)際駕駛數(shù)據(jù)可達(dá)數(shù)百G

• 軟件用戶自定義模式-模擬任意波形

• 交流阻抗能力-用于實(shí)時(shí)診斷評(píng)估電池不同工況模擬后的變化

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

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

輸力強(qiáng)9300R專注于用戶自定義測(cè)試

9300R不僅提供標(biāo)準(zhǔn)城市工況模擬測(cè)試，也易于加載和開發(fā)特定電池測(cè)試的記錄數(shù)據(jù)。這對(duì)于每個(gè)制造商來說是獨(dú)一無二的，而且要根據(jù)再現(xiàn)的測(cè)試條件，持續(xù)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)要求，Solartron 9300R 開發(fā)出了獨(dú)特的測(cè)試能力，來重現(xiàn)持續(xù)的測(cè)試程序，存儲(chǔ)的文件大小受存儲(chǔ)空間限制。另外，這些測(cè)試可以通過輸力強(qiáng)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(cè)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(huì)優(yōu)于同類產(chǎn)品。

其他應(yīng)用:

電動(dòng)車作為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，需要模擬實(shí)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)。多樣性的應(yīng)用包括:

• 空中巴士荷載 (模擬起降，著陸，懸停，逆風(fēng)荷載等)

• 無人機(jī)包裹投遞

• 電動(dòng)工具開發(fā)

• 軍事用途

應(yīng)用無止境!

SI-9300R 獨(dú)特的測(cè)試能力

SI-9300R 電池測(cè)試系統(tǒng)具有市場(chǎng)領(lǐng)先的工況模擬測(cè)試，在很快范圍內(nèi)可以使用。由于其專利技術(shù)，輸力強(qiáng)9300R可以施加任意波形，目前在業(yè)內(nèi)具有最高的采樣速率。

具有以下特點(diǎn):

• 多個(gè)波形衍生自標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算或者測(cè)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(chǔ)于共享盤中調(diào)用。

• 測(cè)試系統(tǒng)通道可以直接訪問存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，允許無限的波形持續(xù)時(shí)間，根據(jù)需要序列實(shí)驗(yàn)可持續(xù)數(shù)小時(shí)或者數(shù)天

• 快速數(shù)據(jù)采集 (高達(dá) 1 mS/點(diǎn)) 可以集合線性，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(shí)驗(yàn)以模擬不同工況

• 多通道可以同時(shí)進(jìn)行序列實(shí)驗(yàn)，測(cè)量速率無限制，每個(gè)通道可采集高達(dá)1000樣品點(diǎn)/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/放電切換來模擬能量回收

• 序列實(shí)驗(yàn)的安全限制條件包含監(jiān)測(cè)電壓，電流，功率，荷載和溫度等其他關(guān)鍵參數(shù)

• 環(huán)境實(shí)驗(yàn)艙可以在整個(gè)序列實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

• 庫(kù)倫分析也可以在序列實(shí)驗(yàn)充放電過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)

• EIS等交流阻抗技術(shù)也可以植入工況模擬測(cè)試中來考察電池的衰減

輸力強(qiáng)9300R-電動(dòng)車用動(dòng)力電池

城市道路

工況模擬測(cè)試設(shè)置

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

數(shù)據(jù)放大后顯示1mS間隔內(nèi)的情況:

輸力強(qiáng)9300R其他技術(shù)亮點(diǎn)

參考資料： 

1. IEC-62660，電動(dòng)道路車輛用二次鋰離子蓄電池：鋰離子電池性能測(cè)試

2. NEDC: 新標(biāo)歐洲循環(huán)測(cè)試NEDC (New-European-Driving-Cycle)

3. UUDS: 城市道路循環(huán)UDDS（Urban Dynamometer Driving Schedule）

4. Lithium-ion battery aging dataset based on electric vehicle real-driving profiles, Data in Brief 41 (2022) 107995

5. www.ameteksi.com

6. www.par-solartron.com.cn