在當今信息時代,幾乎所有的便攜式電子產品都采用電池供電。電池還可以充當大型場所的備用應急電源。此外,純電動汽車也在使用大型串并聯電池包,來提供充足的功率,滿足性能要求。
當今的大多數充電電池都屬于鋰電池,它們的工作溫度范圍為15°C到35°C,在這個溫度范圍內性能最高,容量最大。如果在低于15°C的環境溫度下使用電池,電池內的電化學反應速度會下降,電池的性能隨之降低、電量下降。如果在超過35°C的環境溫度下使用電池或電池包,電池老化速度會逐漸加快。您可能會遇到電池續航時間縮短、溫度分布不均導致的不均勻老化、安全風險增加等問題,導致生命周期的成本上升。溫度太高的話,電池甚至可能會脹裂并造成泄露、冒煙、起火甚至是爆炸。


圖1 功率圖顯示電池或電池包在溫度范圍內的功率極限值(來源:Kandle Smith,NREL里程碑報告,2008年)
為了避免這種情況的發生,我們可以設計一套電池管理系統(BMS)對虛擬電池仿真,集成測試系統可以仿真實現電池組的各種常規工作狀態,以及電池組無法實現的異常狀態與故障狀態,如電池組過熱/過冷,單個單體過充電/過放電等。
電壓模擬:具有單體/總電壓動態工況或電池充放電標準曲線模擬功能,可模擬電池模塊串聯的電池組電壓。每節電池的電壓可以在0.1~5V內變化,完成電池均衡功能、單體過充電/過放電等功能的檢測。設定分辨率:0.5mV。模擬電池模塊可以顯示每個通道的電壓和電流,可以和被測BMS的測試通訊數據進行比較,得出BMS電壓采集精度、均衡電流值判斷等。單體采用模塊化設計,擴展只需要增加對應的模塊單元數量。
在BMS開發階段,由于BMS尚處于原型期,使用真實電池組對BMS進行測試會存在安全隱患,因此利用集成測試系統可以更加安全、有效測試BMS的各項功能。尤其適合測試BMS系統對電池組異常狀態的響應,大大提高對BMS測試的效率和測試完整性。
在BMS生產階段,集成測試系統有助于產品的快速檢測,并可根據需要與各種生產線管理系統軟件集成,提高生產效率。
測試系統采用高度模塊化的硬件與軟件。主體硬件基于PXI平臺和LXI平臺,性能可靠,擴展方便。軟件具有友好的人機界面,方便的數據導入導出與本地數據管理,支持csv或xls/xlsx格式的數據交換,系統支持網絡登錄運行,并且用戶可以通過接口API對系統進行二次開發。為了保證使用效果提高測試精度,系統具有基于數字多用表的自校準功能。
測試系統核心基于高精度可編程電池單體模擬器,可以通過程序精確模擬鋰離子電池,鎳氫電池等多種電池的充電和放電過程,設定并仿真電池組SOC。并可根據實際需要配置電池單體模擬器的數目。系統中還配置有高精度可編程溫度傳感器仿真器,可以用于仿真NTC、PTC、PT100/PT1000等類型的溫度傳感器。
●高精度電池組仿真系統
●可仿真鋰離子電池、鎳氫電池等多種類型的電池
●串聯1-150個模擬電池單體
●多種溫度傳感器仿真
●電池組的運行狀態設定與故障設定
●SOC/SOH仿真測試
●替代真實電池組,可靈活模擬故障或極端工況
●用戶可以自行裝載電池工況模型
●CAN、RS232/422、I2C、SPI等多種總線通訊能力
●全系統自校準功能
●可訂制特殊及復雜的測試要求和測試流程
集成測試系統的主要技術指標見下表:
| 電池模擬器 | |
| 單體電壓 | 0~7V |
| 電壓輸出精度 | 優于±0.2% |
| 步進精度 | <0.5mV |
| 隔離電壓 | ±750V |
| 安全保護 | 短路保護,極性反轉保護,過熱保護,多通道互鎖結構 |
| 溫度傳感器模擬器 | |
| 可模擬傳感器類型 | NTC,PTC,PT100,PT1000等各種電阻輸出的溫度傳感器 如需模擬數字輸出傳感器請聯系我公司 |
| 通道數 | 不限 |
| 阻值范圍 | 根據傳感器類型有255Ω,64KΩ,1.5MΩ,16MΩ等 |
| 輸出阻值精度 | 根據傳感器類型有0.1%,0.2%,0.5%,1% |
| 步進精度 | 根據傳感器類型有2mΩ,10 mΩ,125 mΩ,250 mΩ,1 Ω |
| 開關子系統 | |
| 開關器件種類 | 干簧繼電器,電磁繼電器,固態繼電器 |
| 開關結構形式 | SPST,DPST,多路開關,矩陣開關 |
| 額定開關電壓 | 可達750V(與額定電流非同時到達極大值) |
| 額定開關電流 | 可達10A或更高(與額定電壓非同時到達極大值) |
| 支持其它類開關結構 | 故障注入開關,數字I/O,外部繼電器驅動器 |
| 數據通訊總線 | |
| 封裝形式 | 集成在系統框架中或獨立USB設備 |
| 支持的協議種類 | CAN,LIN,J1850,KWP2000,I2C,SPI,RS-232等,可定制協議 |
| 通道數量 | CAN總線(高速,單線,容錯)最多共計10個通道 IIC,SPI各1個,其它類型通道數量請聯系本公司獲得進一步信息 |
| 儀器與外圍設備 | |
| A/D (可選) | 16bit |
| D/A (可選) | 16bit |
| 數字I/O (可選) | 32輸入32輸出或更多 |
| DMM | 6.5位/7.5位數字多用表 |
| 示波器(可選) | 2通道,16bit,250MHz模擬帶寬,400MHz采樣率 |
| 兩通道直流穩壓電源 | 0~36V,0~5A |
| 兩通道程控電源(可選) | 0~48V,0~2A |
| 可編程電流源(可選) | 0~100A或更高 |
| 可編程電壓源(可選) | 0~600V或更高 |
| 可編程電子負載(可選) | |
| 信號調理箱(可選) | |
| 其它資源 | 用戶指定 |
外觀尺寸
最小尺寸約為1m(寬)*1m(深)*1.6m(高)。此為19"標準機柜,不含測試接口和夾具的尺寸,整機尺寸隨系統規模會有所變化。
支持32bit Windows XP/7,如需使用64bit Windows或Linux等操作系統,請聯系我公司。
開發環境
支持各種通用開發環境如Visual Studio和測試領域常用開發環境如ATEasy,LabVIEW,ActivATE等。
其它同類產品
除UI120H系列產品之外,還有UI100系列與UI120系列產品可供選擇,三大系列的產品特性如下表所示:
| 產品系列 | 典型適用范圍 |
UI120H系列 高級型BMS測試系統 | BMS產品開發與驗證 BMS完整功能測試 BMS故障排查 |
UI120系列 標準型BMS測試系統 | BMS產品開發與驗證 BMS功能測試 BMS子模塊開發與驗證 |
UI100系列 基本型BMS測試系統 | BMS產品下線測試 BMS產品基本功能驗證 |
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