新型蓄电池模拟和测试方案—加速电池及管理器的研发和测试

是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载新型蓄電池模擬和測試方案——加速電池及管理器的研發和測試APS先進電源系統呂寶華大中國區電源產品專員是德科技電源和能源事業部Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载是德科技電源和能源測試戰略蓄電池應用和測試平臺電池模型的提取和模擬是德科技其它的電源測試方案總結內容安排Power&Energy2Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载是德科技成立76年歷史的新公司1939–1998:惠普時代一家從電子測量業務起家的公司1999-2013:安捷倫科技時代從惠普拆分出來，成為世界領先的測試測量公司2013年9月宣布公司拆分2014:是德科技開始運營100%專注於電子測量領域Power&Energy3Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载是德科技電源和能源事業部HP傳承，超過50年的測試電源開發和生產經驗豐富的產品系列•超過8大類的產品系列•300多個產品型號•功率20-100KW無線及可擕式電子產品•功耗特性測試的行業標準•無線通訊、醫療設備、汽車電子、電子穿戴設備新能源領域•電池性能及安全性能測試•電源、逆變器測試•功率分析Power&Energy4Page大功率：5kW,10kW,15kW系列，一個14個型號。通過主從模式的並聯，未來可以拓展到60-200kW全部型號是自動量程電源(Autoranging)單台最高電壓1.5kV,最大電流510A0.1%的電壓精度；0.2%的電流精度3U高端，全機架寬度GPIB，USB，LXICore介面完備的過壓、過流和過溫保護5KW-200KW自動量程電源：N8900系列5kW10kW15kW80V170A340A510A200V70A140A210A500V30A60A90A750V20A40A60A1000V30A1500V30A5Power&EnergyPage光伏(太陽能)模擬器N8957PV–1500V電壓，業界最高–通過並聯，可以構成150KW的光伏模擬器系統–自動量程功率輸出，更大的工作範圍(15kW,1500V,30A)–曲線或列表I-V運行模式–提供免費的I-V曲線編輯軟體–標配GPIB，LAN/LXI，USB控制介面©2013AgilentTechnologies500V1500VInverterMPPT新產品6Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载是德科技電源和能源測試戰略蓄電池測試的挑戰和測試平臺電池模型的提取和模擬是德科技其它的電源測試方案總結內容安排Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载無所不在的電池CustomizableinFooter8衛星及各種航天器綠色能源和能源互聯網手機及智慧設備新能源汽車、電動車Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池及管理器研發工程師的夢想設計和優化–更大電池容量和更低的能量損耗–更安全和穩定–縮短充、放電時間–適應與各種複雜的使用場景–及時迅速的故障保護–加快研發速度、獲得市場先機從容駕馭強大的能量這些都要增加測試時間!9Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池測試的挑戰1-時刻變化的端電壓Power&Energy10充放電電流強度、溫度、內阻等都會導致輸出端電壓的變化Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池測試的挑戰2-隨容量變化的內阻R=(V2-V1)/(I2-I1)=(3.8490V-3.8319V)/(0.09999A-20uA)=170毫歐Power&Energy11RAC=FFT（Vsin-1k/Isin1k）=56mV/399mA=140毫歐Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池測試的挑戰3非線性的容量分佈和充放電迴圈壽命精確、高速、長時間電壓、電流過程記錄，直接讀取電池容量大小，及分析電池容量分佈！Power&Energy12Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载傳統的蓄電池測試手段定制化系統和專用測試設備動力電池測試系統優勢：1.無需行業經驗——對於初入相關行業使用者，對行業測試規範和測試流程不熟悉的使用者；2.操作簡單—短時間內就可以進行相關測試劣勢1.用途單一，擴展性和靈活性差。系統統硬件，軟體都是定制化，只針對當前項目和測試定義；新測試功能或新的專案需要更換不同系統；2.選擇少，產品同質化嚴重，無法形成有效的競爭3.成本極高。絕大部分費用為標準、技術、服務，硬體成本占比很低4.不同儀器測量結果的關聯性差容量記錄儀內阻測試13Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载先進電源系統構建電池完整測試平臺電源和負載功能的無縫轉換大功率任意波形發生器電壓、電流示波器電壓、電流資料記錄儀內置電池內阻模擬內置電量計14585APC軟體+VQuadrantI+A-AQuadrantII直流電源電子負載充電放電Power&Energy14Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载測試平臺的構建要素硬體+軟體+測試方案工控機——PC電腦，軟體發展環境（VC,VB,LabView等）程式設計、通信介面——GPIB，USB，LAN（LXI），CAN可程式設計儀錶——系統就緒特性可同時控制其它設備和被測件發送指令和回讀狀態15Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電芯/成品電池容量及迴圈測試電源/負載合一，一次連接，即可完成電池的充、放電容量及迴圈測試！Power&Energy16Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池內阻及內阻容量分佈測試1.電流源和電流負載模式；2.控制充、放電電流波形；3.高精度電壓、電流同步測量；電池內阻隨電量和溫度的變化Power&Energy17Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池保護管理電路測試電池保護及管理系統BMS電芯/電池模組雙極性工作特性電壓源/負載充電/用電雙極性工作特性電流源/負載B+B-P+P-Power&Energy18Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载充電過壓保護/撤銷電壓及回應時間使用APS的任意波產生器功能，模擬電池電壓的上升和下降序列，檢測電流變化，使用示波器功能同時記錄電壓電流變化，即可測試(結果如圖)：電池過充電保護的電壓值（4.30V）；電池過充電保護的回應時間（1.15S）；電池過充電保護撤銷的電壓值(4.10V)；電池過充電保護撤銷的回應時間(17mS)。Power&Energy19Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载電池充電過流保護電壓及回應時間設置最大電流為6A，並使用APS的示波器功能，記錄電流波形，即可測試出過流保護響應時間，測試結果如圖：該電池保護電路板6A時充電過流保護啟動正常；過流保護回應時間為10.8mS.Power&Energy20Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载基於APS構建的全新蓄電池測試平臺構建精確、靈活、可擴展、低成本優勢1.模組化的結構，極強的適用性。可根據測試要求，靈活構建從1KW-100KW的測試系統2.可保障的測試精度和可重複性，維護方便3.極強的靈活性，系統進行擴充和增添不同的測試項目，並容易集成其它的測試設備4.可控的成本，根據測試要求和預算，合理控制硬體和軟體發展成本。5.軟體和硬體均可重複使用劣勢1.技術門檻高：需要熟悉行業測試標準和流程、具備系統開發能力人才和測試系統經驗的累積。21Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载是德科技電源和能源測試戰略蓄電池測試挑戰和測試平臺電池模型的提取和模擬是德科技其它的電源測試方案總結內容安排Power&EnergyPage是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载BMS電池管理系統用電設備•Motors•Actuators•Electronics:sensors,CPU,充電器ProvidespowerintotheDUT駕馭電池的核心部件BMS電池管理系統Power&Energy23在BMS的測試中，必須使用真實的電池組嗎？Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载快速充電的啟示？“三件套”的思考！Power&Energy24Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载Power&Energy25電池內阻的影響無法大電流充電！有電放不出來！DUT電壓不穩定！Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载為何需要蓄電池模擬器為什麼需要蓄電池模擬器？•評估BMS對於不同電池狀態下，如高、低容量時充/放電控制；•模擬充電設施，或負載受到影響條件下，BMS性能等；•通過類比不同特性電池曲線，加速電池在壓力、溫度及多次循環條件下測試BMS性能等。模擬蓄電池的基本要求？•靜態模擬•具備輸出和吸收電流能力，充、放電功能可自由切換•具有電量計統計功能•類比電池在靜態工作點上的工作狀況•體現電池內阻對電池端電壓影響•良好的瞬態回應•豐富的電池種類•動態模擬•模擬充放電整個過程中電池端電壓的變化•快速的電池端電壓更新速率•充放電曲線加速測試•類比蓄電池受環境因素影響，可以根據壓力，溫度等感測器資料修正電池容量，建立閉環仿真充電放電Power&Energy26Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载蓄電池等效模型和蓄電池供電特性蓄電池模型可以等效為理想恒壓源Vc與內阻ESR串聯•充電時，電流流入電池，Vbat（電池端電壓）Vc(電池開路電壓)•放電時，電流流出電池，Vbat（電池端電壓）Vc（電池開路電壓）當負載電流變化時，電池端電壓會隨之產生波動實際效果：當負載電流變化時，電池端電壓會隨之產生波動Power&Energy27Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载APS電池內阻模擬功能測試BMS在蓄電池不同荷電狀態下的工作情況，任意設置電池工作點，內阻偏置，並觀察電池的輸出端電壓的狀態。蓄電池端電壓當充電電流發生改變時，蓄電池的端電壓受內阻影響而發生波動，符合真實蓄電池的靜態特性蓄電池開路電壓蓄電池充電電流Power&Energy28Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载APS具備媲美真實電池的快速瞬態回應能力蓄電池作為最接近恒壓源的電源，由於內阻很低，輸出電壓非常穩定，受負載變化影響很小。良好的蓄電池模擬器，應具備快速的瞬態回應能力，盡可能貼近真實電池輸出效果，為設備提供可靠穩定的供電電源系統瞬態回應時間約50usPower&Energy29Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载基於APS的蓄電池模擬系統適用於任意的規格的電池模型（電壓，電量不限）內置電池內阻模擬（符合電池端電壓，開路電壓、電量變化規律）任意設置電池模擬的起始點（研發調試靈活）模擬電池端電壓與電量變化（隨充、放電過程改變電壓）強大的保護，無任何電池安全隱患和風險Power&Energy30蓄電池端電壓蓄電池開路電壓蓄電池電量蓄電池充電電流Page是德科技（中国）有限公司以是为本以德致远专注测量75载蓄電池模擬過程基於APS高性能電源開發的蓄電池，具備以下功能：•測量真實電池：記錄電池放電資料，包括電池端電壓，沖、放電電流，電池內阻以及電池電量等資訊。•提取電池模型：根據電池的充電或放電曲線資料，可以自動提取電池模型，模型中包括電池內阻，電池端電壓，電池電量，以及沖、放電電流之間的相互作用關係。•電池