高性能500V400A電池包性能測試系統(tǒng)技術(shù)方案

1、電池包性能綜合測試系統(tǒng)技術(shù)方案、電池包性能測試系統(tǒng)概述BTS2000系列電池包性能綜合測試系統(tǒng)采用國際先進的IGBT控制技術(shù),其優(yōu)良的性能和寬廣的測試平臺可與國際知名品牌相媲美；該系統(tǒng)能夠模擬電動汽車、儲能電站、通信電源運行的各種實 測工況，按照國際、國內(nèi)檢測標準對不同規(guī)格電池模組/包的各項電氣性能進行綜合測試，通過測試數(shù)據(jù)可對動力電池的成組品質(zhì)進行全面、綜合的評估及出廠一致性檢驗和篩選，為動力電池的研究、生產(chǎn)提供科學(xué)的依據(jù)，為動力電池的應(yīng)用提供可靠保障。BTS2000系列電池包性能綜合測試系統(tǒng)采用國際先進的IGBT控制技術(shù)及高性能電能質(zhì)量優(yōu)化控制技術(shù)來實現(xiàn)電池模組/包測試過程中能量的高品質(zhì)雙

2、向流動及電能回饋；結(jié)合高性能DS啖字處理技術(shù)及高精度采樣、控制技術(shù)，通過先進的矢量控制算法，配合鋰電池行業(yè)成熟先進的測試及應(yīng)用工 藝，達到對動力電池的電氣性能進行綜合測試的目的，系統(tǒng)在整個測試過程中具有高效、節(jié)能、對 電網(wǎng)無污染特點，其高速的動態(tài)響應(yīng)、準確的檢測及控制數(shù)據(jù)、完善的測試平臺均達到國際知名品 牌水平。系統(tǒng)主回路拓撲結(jié)構(gòu)如圖（1）所示。圖（1）測試系統(tǒng)主回路拓撲結(jié)構(gòu)二、電池包性能測試系統(tǒng)構(gòu)成電池包性能綜合測試系統(tǒng)按分布、開放的原則設(shè)計。整個系統(tǒng)在物理上分為：系統(tǒng)管理控制層（上位機）和現(xiàn)場測量控制層（包括充放電功率單元、IGBT驅(qū)動及保護單元、數(shù)據(jù)檢測單元、主控單元及工藝數(shù)據(jù)管理單元）

3、。測試系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖如圖（2）所示白道1通道n圖（2）測試系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)管理層系統(tǒng)管理層主要由上位機、上位機監(jiān)控管理軟件及數(shù)據(jù)通信單元組成，功能如下:按照用戶編制的測試工藝向現(xiàn)場測量控制層下發(fā)各種工藝及保護參數(shù)；接收現(xiàn)場測量控制層上傳的檢測及控制數(shù)據(jù)；對接收的數(shù)據(jù)進行保存及分析處理?，F(xiàn)場測量控制層現(xiàn)場控制層主要由 DS注控單元、IGBT功率單元、檢測單元及工藝數(shù)據(jù)管理單元等組成。主 要功能如下：工藝及數(shù)據(jù)管理單元：接收并保存上位機下發(fā)的各種工藝控制指令，接受并保存檢測 數(shù)據(jù)，在上位機或通信終端故障的情況下，不影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運行。DSP主控單元：主要由高性能數(shù)字處理器 DSPU目關(guān)外

4、圍電路構(gòu)成，是整個測試系統(tǒng)的 核心，主要負責(zé)控制算法的實施、采樣信號的轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)保護等，能夠按照工藝指令 及采樣數(shù)據(jù)進行智能 PID調(diào)節(jié)運算、PWM勺信號輸出及數(shù)據(jù)存儲等功能采用輸出電壓、輸出電流預(yù)測控制，結(jié)合IGBT高速響應(yīng)，滿足帶保護板電池模組的各項電氣性能綜合測試，測試過程中不會對保護板造成損壞IGBT控制功率單元：由IGBT及相關(guān)驅(qū)動電路構(gòu)成，接受 DSP主控單元輸出的 PWM! 號，輸出可控的高品質(zhì)雙向直流電源；檢測單元：主要由電壓及電流信號調(diào)理電路、電壓及電流采樣電路、故障信號檢測電 路等組成，主要負責(zé)輸入輸出電壓、電流的采集及轉(zhuǎn)換。2.3、電池包性能綜合測試系統(tǒng)主要功能特點充放電

5、平臺采用先進的IGBT控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量高品質(zhì)雙向流動，具有如下特點：1、測試過程中具有高效、節(jié)能、對電網(wǎng)無污染；2、高速動態(tài)響應(yīng)及轉(zhuǎn)換，滿足高標準工況模擬測試需求；3、輸出紋波小，測試過程中對鋰電池不會造成傷害；4、在成組測試領(lǐng)域與國際知名品牌同步開發(fā)應(yīng)用IGBT控制技術(shù)，積累了豐富的開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗,遠遠領(lǐng)先于國內(nèi)同行；寬廣的測試平臺能夠滿足國際、國內(nèi)鋰電池測試標準的要求電池包標準工況模擬測試；電池包實測工況模擬測試；電池包循環(huán)壽命試驗；電池包容量試驗；電池包直流內(nèi)阻測試；電池包充電、放電特性試驗；電池包荷電保持能力試驗；電池包充放電效率試驗；電池包過充、過放承受能力試驗；電池包溫度特性試

6、驗；動態(tài)曲線擬合一致性分選專家系統(tǒng)系統(tǒng)嵌入曲線擬合一致性分選專家系統(tǒng)，能夠迅速找出電池組中有問題的單體電池。豐富的數(shù)據(jù)報表功能包含詳細列表、過程列表、循環(huán)列表等。任意組合的曲線展現(xiàn)功能自定義X軸、Y軸，方便用戶分析各種參數(shù)的相互關(guān)系。多通道并聯(lián)擴大受試電池的規(guī)格范圍，滿足用戶使用彈性高的要求，提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備的投入。完善的輸入、輸出及斷電保護功能有效保證設(shè)備、測試數(shù)據(jù)及受試產(chǎn)品的安全。通信功能：可與BM皈其它測試平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與控制?？蓪崟r顯示電池組各種數(shù)據(jù)（電壓、電流、功率、能量、容量等）?？梢燥@示各種實時數(shù)據(jù)及曲線 ，導(dǎo)出Exce文件。支持查詢歷史記錄。在線修改工藝程序。軟件可

7、實現(xiàn)電壓、電流的校準。具備設(shè)備故障報警提示及存儲功能。軟件控制支持暫停、恢復(fù)運行功能。上位機故障或通信中斷的情況下，不影響設(shè)備的正常測試。2.4、BTS2000系列電池包性能綜合測試系統(tǒng)主要技術(shù)性能指標指標項目指標參數(shù)型號規(guī)格BTS2000-500V/2*200A主通道數(shù)量2通道，支持多通道并聯(lián)技術(shù)，在保證電流精度條件下，可擴大受試電池的規(guī) 格范圍，為企業(yè)減少設(shè)備的投入。電壓輸出范圍20V-500V能夠滿足不同規(guī)格的電池模組/包的各項電氣性能測試電流輸出范圍單通道獨立運彳T電流范圍：-200A200A雙通道并聯(lián)運彳T電流范圍：-400A400A最大持續(xù)輸出功率 （無時間限制）單通道獨立運行：7

8、5Kw雙通道并聯(lián)運行：150KW電流響應(yīng)時間& 10ms充放電轉(zhuǎn)換時間& 20ms電壓測控精度0.1% F.S電流測控制精度99%電網(wǎng)側(cè)電流諧波（THD90%平均無故障運行時間5000h設(shè)備噪聲75dB通訊方式支持CAN以太網(wǎng)通訊，可與 BMS MES環(huán)境倉等實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接與控制與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)（MES通信：1、帶CAN以太網(wǎng)、RS485等接口，可與產(chǎn)線控制系統(tǒng)（ MES通信2、可與MES位機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)下載和實時監(jiān)控。與電池管理系統(tǒng)（BMS通信：1、帶兩路 CAN總線通信接口，其中一路CAN和RS232預(yù)留與其它外設(shè)（環(huán)境艙、震動臺、產(chǎn)線控制系統(tǒng)等）進行數(shù)據(jù)對接與控制，符合CAN2.0A和CA

9、N2.0B 協(xié)議2、內(nèi)置國際先進的DBC配置文件，可方便、快捷地實現(xiàn)與不同廠家的多種通信協(xié)議的BMS進行數(shù)據(jù)對接與控制3、來自BMS勺CANS信數(shù)據(jù)能夠作為設(shè)備程序的工步切換判定參數(shù)和安全 保護參數(shù)4、能接收如BMS電池管理系統(tǒng)檢測的實時數(shù)據(jù)并儲存，波特率：80kbps1Mbps4循環(huán)次數(shù)9999控制程序可編程步驟9999循環(huán)嵌套最大支持5層編程特點每工步可以有一個或者多個出口，具備“goto”功能工作模式恒流充放電恒壓充電電流階梯充放電恒功率充放電恒阻充放電電流脈沖充放電斜坡充放電截止條件：電壓、電流、時間、容量、功率、電量、單 體電壓、單體溫度及擴展變換的衍生數(shù)值等。擱置時間截止循環(huán)列表有

10、循環(huán)序號、充電容量、放電容量、充放電效率、放電 能量等數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式過程列表有過程序號、工作模式、過程時間、容量、能量、終止 電壓等明細列表有記錄序號、累計時間、電壓、電流、能量、功率、單 體溫度、單體電壓等數(shù)據(jù)記錄與保存1）系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示并保存溫度、總電壓、總電流及時間、累計循環(huán)次數(shù)，并能夠計算容量、安時、瓦時、充電效率、放電效率、AV/At、A I/At等；對以上測量值和計算值能實時顯示、存儲，相互之間的變化關(guān) 系能自動繪制曲線、圖形、曲線能隨時調(diào)出顯示；具有數(shù)據(jù)分析（曲線、 圖形）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、轉(zhuǎn)換 EXCEL PDR打印功能；2）數(shù)據(jù)記錄表包含絕對時間時間，過程時間，電壓，電流，溫度，實

11、際容 量，階段容量，內(nèi)阻，能量等信息，并可以擴展由以上參數(shù)衍生的參數(shù)；3）數(shù)據(jù)記錄表應(yīng)能單獨生成程序工步開始、跳轉(zhuǎn)、結(jié)束等時刻的時間、電壓、電流、溫度、階段容量等信息，能保存為EXCEL PDF格式文件；4）電流放電過程中的數(shù)據(jù)顯示為負值，充電過程中的數(shù)據(jù)顯示為正值；設(shè)備每個通道的測試數(shù)據(jù)可單獨保存或查看；5）充電、放電及暫停等工藝步驟標應(yīng)能以不同顏色或其他形式區(qū)分；6）同一個項目數(shù)據(jù)保存時，所有數(shù)據(jù)可一次性保存在一個文件中；7）具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能，按照時間段、項目名稱等實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢。X坐標：總時間、充電時間、放電時間、容量、能量、循環(huán)序號等曲線種類丫坐標：總電壓、總電流、容量、能量、功率、

12、單體電壓、單體溫度功能測試范圍電池模組/包標準工 電池模組/包實測工 電池模組/包循環(huán)壽 電池模組/包容量出 電池模組/包直流內(nèi) 電池模組/包充電、 電池模組/包荷電保 電池模組/包充放隹 電池模組/包過充、 電池模組/包溫度特:況模擬測試；:況模擬測試；?命試驗；:驗；I阻測試；放電特性試驗；1持能力試驗；效率試驗；過放承受能力試驗；F性試驗；保護功能輸入保護過壓、過流、缺相、過溫、保護報警；5輸出保護電壓鉗位、過流、過溫、過壓、欠壓等保護報警；斷電保護外部斷電后，電池與設(shè)備之間自動斷開，有效避免因重 新上電造成意外，同時保存斷點數(shù)據(jù)，來電后可續(xù)接工 藝運行；單體保護單體欠壓、單體過壓、單體

13、溫度超限、電池反接、超量 程保護報警，保護限值可設(shè)置。安全保護條件軟件能夠設(shè)置的安全保護參數(shù)包括：電壓下限、電壓上 限、電流下限、電流上限等；上位監(jiān)控計算機及通訊故 障情況下可脫機運行， 不會造成測試記錄的遺漏等問題， 同時保護值可設(shè)定，保護后可以在故障信息中顯示和記 錄，便于查詢和分析；急停保護在緊急異常情況下，各通道急停按鈕可以實現(xiàn)對設(shè)備中 相對應(yīng)的通道緊停，該通道實現(xiàn)停車時應(yīng)不影響另外正 在運行的通道。環(huán)境條件海拔局度2000m以下環(huán)境溫度0 c 40 c最大相對濕度0-90% （非冷凝）防護等級IP21冷卻形式風(fēng)冷可維護性系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于維護和擴容2.5、德普電氣電池包性能測試

14、系統(tǒng)的質(zhì)量、性能及技術(shù)的先進性專業(yè)化結(jié)構(gòu)設(shè)計：1）模塊化結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)更緊湊，采用獨立密閉風(fēng)道， 散熱更理想，系統(tǒng)的可靠性得到保障2）新外觀設(shè)計：精致、高端、大氣國際先進的充放電測試平臺1）系統(tǒng)采用國際先進的IGBW制技術(shù)；具有控制精度高、響應(yīng)及轉(zhuǎn)換時間快，滿足高標準測試規(guī)范要 求10Hz|10:02:27/ 0.00 Vi巧山白O 母 7寓JO AOf?，刪 E5IJOO A3010 r4299 AZ10.ftrn$ !，OOCOO s電流響應(yīng)波形充放電轉(zhuǎn)換波形2）放電能量高品質(zhì)回饋電網(wǎng)；高效節(jié)能、對電網(wǎng)無污染，在測試過程中不會造成環(huán)境溫度升高 保證了設(shè)備的可靠運行輸入側(cè)電壓、電流波形3）輸出紋

15、波小，能夠保證測試數(shù)據(jù)的準確性、科學(xué)性，在測試過程中不會對電池造成傷害M2C0m$最大430mA-600mAAO平均 MM.0S:57:401.0CA 看REL*I101：ll IBff*in：l 陪I。Q Q*Q電ODD |博境翻吉貴單次率It也單作電第313酹iii千號娟Me?：fri里。好都擔虎象K它也事單鼻a晶芾14聘ill詐君修單W制it擔碗H(lHiQq： 口口9Q-QLL51尼電3馬口事療點加建工二輔由卻d出*NIiMW愷暗看？il圖卅ivl世務(wù)】詞單電壓河 a爆說即也*5；BcJrc）*噌電三爭3斷丑OiMufti審注由顯示得fi學(xué)毀丫國4*曲支持在一個圖中同時展示單體信息，便

16、于用戶查看整體趨勢及單體之間的差異性3 J 1 eEEmgss蹉 9 而總/M低溫.a周海JaM祖感 用體偌的修出修偌的目煙包 單通”單華4中華華T珀 |)目日日目居口I:校銖曲耀更3 3 mwtvwswonlcv 13 45BT 0ft- lit k E KE -t.REk & E E E 日日一ldi_ s I日日月B 由電電電電回電加史也中電 過蟀體毋得傅蟀目蟀討傅偉 *羊單*單*單ST單*單 日口|I口口目口口日XY坐標實際值及曲線名稱,不同的曲線可以自己設(shè)置不同的顏色線寬，非常方便區(qū)分。而且對于曲線，通過鼠標的操作可以實 現(xiàn)放大縮小，坐標水平及縱向移動，并能通過鼠標精確定位顯示某點的

17、用戶查看更為方便，例如做電池分選等；也可以通過一些坐標軸的設(shè)置使曲線更容易查看:生標設(shè)量取消曬走13）數(shù)據(jù)保存和篩選功能12隨著測試標準的復(fù)雜化，客戶對測試數(shù)據(jù)的要求越來越高，測試過程中產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，為了 方便用戶查看和分析，我們在軟件上做了優(yōu)化：1.J V - 詈 i LlCJ.4 步 .J- .1、 hlrF - F 工 wlrlrHFllooJg 肝 型 .提羽翼盆苔昌昌昌國日H ；F?1 g稈加WE N tet 左M J 二 I - II 坦Q?國手LllHPL-& HrS LiR：JR 0 Mk坦* 曰？wstie-0dd 五f HfiiLK*c z WSTrZUT -麗H-工一

18、I L I mw JI m*.在這個界面中，用戶可以導(dǎo)出自己想看的數(shù)據(jù)，把不需要看的數(shù)據(jù)過濾掉，大大提升了數(shù)據(jù)分 析的效率。同時在查看數(shù)據(jù)時，原來只能按工藝的起始時間查看，現(xiàn)在可在一個完整的工藝過程記錄中進 行篩選查看：13專業(yè)化電池測試軟件 豐富的測試控件平臺，滿足復(fù)雜工藝的測試需求功能介紹1）直觀友好的人機界面14153）豐富的報表功能a詳細列表b過程列表 FM-nmJLHRUVir 8Mi.F 不 ighr| 3nmlrr| 富 11FEI f X3I3D sr-M.Uqr QMAF 與 立.n， 3m 5XhT 范HE+r mxnajJTi ami*” ju! jua ”439-44 a 7F q a xra i 1 inn irn荔繁Mi史:-.上程2 f33s;2363附圖國 MMMmxll皿皿皿XII初初 m (皿JIllMd xl WM k 7 m u 5-404 ?&!? 4R.dJisF IT*“I UlI AAJI h I I r1 AtWIJ* 簞1* Kr 141 WiffQri Hl / hi寸工。h Ti J a T iTOWisii，nwMibh _ i j u+ in 111Wuijui看HLHJiT*i ii/uara r/-rt l*!il .WJJ!r-Tl !J -:X -h iwaih mi、T itiijViE