首頁 > 技術支持 > 電化學知識 > 輸力強9300R應用 | 電動車動力電池實際工況模擬測試 (任意波形)

輸力強9300R應用 | 電動車動力電池實際工況模擬測試 (任意波形)

時間:2022-07-29閱讀:946

​實際工況模擬測試 (任意波形)

傳統的充放電儀僅僅為動力電池提供一些重要的引數,諸如容量,效率,壽命等引數,但無法進行動力電池在電動車實際使用時的工況模擬測試。而且對傳統充/放電測試而言,還有很多未知問題無法模擬,這就會導致動力電池在實際使用時出現安全性降低,衰退加速和可靠性下降等問題。

比如,電動車在城市道路實際工況下,需要頻繁改變速度,如啟動,加速,停止,再啟動和怠速等。動力電池包也面臨其他壓力,比如車載空調製冷和加熱,在使用過程中,乘客的重量也做為負載加在電池上。

 

​對於電動車,能量回收裝置同樣使得電池處於頻繁的充電和放電切換過程中。從制動的充電模式快速切換到加速的放電模式,對電池包的耐久性提出巨大挑戰。當然,電池/電池包可以透過實際路況中來檢驗,但這很耗時,成本很高,且操作性不強,因為每輛車駕駛不同,也無法提供可靠的方法來比較不同電池技術。

 

電動車動力電池工況模擬的挑戰

電動車在實際執行時的工況下,功率變化是在毫秒級別內完成的,比如部分報道的資料如下

  • 車輛點火到啟動瞬間,啟動電池組的電流上升到峰值時間1mS-8mS

(電流上升時間)

  • 帶能量回饋式式的電動車在急剎車時,電池組回饋的電流會在10-30mS內達到峰值

(電流切換時間)

  • 可以看到,動力電池組在一段長時間大電流放電後,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,持續時間為11ms。 (連續快速切換能力)

 

因此實際工況模擬裝置需要具有以下要求

  • 快速響應時間

  • 快速採用速率

  • 快速切換速率

  • 大資料處理能力-在一定時間內由BMS獲取的實際駕駛資料可達數百G

  • 軟體使用者自定義模式-模擬任意波形

  • 交流阻抗能力-用於實時診斷評估電池不同工況模擬後的變化

 

標準的城市道路工況模擬測試 (比如IEC 62660) 電動道路車輛用二次鋰離子蓄電池:鋰離子電池效能試驗

使用測試裝置進行標準工況模擬測試,比如IEC 62660 標準,可以提供純電電動車,混合動力車和插電式混合動力車用動力電池-鋰離子二次電池的效能和壽命。標準測試可以對比不同實際的電動車及電池電化學體系。

輸力強9300R專注於使用者自定義測試

9300R不僅提供標準城市工況模擬測試,也易於載入和開發特定電池測試的記錄資料。這對於每個製造商來說是獨一無二的,而且要根據再現的測試條件,持續時間會很長。為了應對這個要求,Solartron 9300R 開發出了獨特的測試能力,來重現持續的測試程式,儲存的檔案大小受儲存空間限制。另外,這些測試可以透過輸力強9300R 24位的高效能模擬數字轉換(ADC) 和高速資料採集速率進行模擬測試。此功能為電池開發提供了新的策略,使得所研發的電池會優於同類產品。

 

其他應用:

電動車作為最主要的應用領域,需要模擬實際充電和放電工況。但是,其他很多應用領域也可以使用該技術。多樣性的應用包括:

  • 空中巴士荷載 (模擬起降,著陸,懸停,逆風荷載等)

  • 無人機包裹投遞

  • 電動工具開發

  • 軍事用途

應用無止境!

 

SI-9300R 獨特的測試能力

SI-9300R 電池測試系統具有市場領先的工況模擬測試,在很快範圍內可以使用。由於其技術,輸力強9300R可以施加任意波形,目前在業內具有最高的取樣速率。

具有以下特點:

  • 多個波形衍生自標準,計算或者測量引數,如電壓,電流,功率和載入次序等,可配置為CSV格式儲存於共享盤中呼叫。

  • 測試系統通道可以直接訪問儲存資料,允許無限的波形持續時間,根據需要序列實驗可持續數小時或者數天

  • 快速資料採集 (高達 1 mS/點) 可以集合線性,脈衝甚至正弦波施加於電池

  • 波形可重現,迴圈或者序列實驗以模擬不同工況

  • 多通道可以同時進行序列實驗,測量速率無限制,每個通道可採集高達1000樣品點/秒, 並使用資料直存硬碟技術,無需電腦介入。

  • 快速充電/放電切換來模擬能量回收

  • 序列實驗的安全限制條件包含監測電壓,電流,功率,荷載和溫度等其他關鍵引數

  • 環境實驗艙可以在整個序列實驗中實現自動控制

  • 庫倫分析也可以在序列實驗充放電過程中進行監測

  • EIS等交流阻抗技術也可以植入工況模擬測試中來考察電池的衰減

輸力強9300R-電動車用動力電池

城市道路

工況模擬測試設定

第一步: 建立包含波形資料的CSV 檔案資料可以由一個或多個駕駛資料檔案生成(CSV 格式的多個檔案)。Excel或數學/其他程式可用於建立資料,基於演算法,公式或資料直接輸入。資料分為兩列,時間和施加訊號(如電壓,電流,功率和荷載等) 。資料的間隔可達1mS/點,然後資料可以輸出為單個或者多個CSV檔案,在測試程式中可被分配為任意波形步驟。

第二步:匯入波形程式庫可以建立一個或多個波形程式庫,波形可收藏於NAS儲存器的資料夾中。波形和程式庫可以被多使用者使用,無需進行複製。每個波形具有獨立的程式庫入口– 不同顏色代表電流,電壓,功率和載入如上所示。可儲存的波形數量無限制。

第三步:建立測試程式 這只是單個簡單程式測試的單個波形示意。

也可設定複雜的測試程式,比如集合單個或多個波形標準CC-CV充電步驟,靜置和阻抗分析等來監測迴圈的效果,此例顯示了多步迴圈序列實驗。

第四步:資料收集和分析所有通道的測試程式資料採集可以達到1000 樣品點/秒 ,獨立於駕駛檔案中的步驟速率。輸力強9300R 使用專利資料直存硬碟技術確保所有通道到達快速資料採集,不受系統限制,也無需電腦介入。實際駕駛的資料量非常大,比如有報道電動車在23個月的實際工況資料量驚人-高達250G。9300R 將數儲存於NAS,可以在序列實驗執行時或完成後檢視分析資料施加於電池並採集響應(1mS/S),注意所需系統施加的速率在充電/放電模式之間自動切換。

資料放大後顯示1mS間隔內的情況:

 

輸力強9300R其他技術亮點

其他優勢也有益於動力電池工況模擬:

可再生能源技術 (電網回饋技術- RTG)。電池放電的容量共享給其他通道或回饋電網,同時降低裝置發熱及額外的製冷要求。相對傳統裝置,RTG 功能可以節約電力消耗(每年執行成本)和空間

24-位 ADC高精度測量能力確保高精度庫倫法 (HPC),dV/dQ 以及 dQ/dV 用於分析電池失效模型和衰減機制

每通道標配EIS

功能陽極/陰極直流和交流功能用於三電極測試-監測析鋰及失效行為

零磁通電流測量技術提高測量精度降低熱漂移

整合ESPEC環境試驗箱-可模擬不同應用環境溫度

參考資料: 

  1. IEC-62660,電動道路車輛用二次鋰離子蓄電池:鋰離子電池效能測試

  2. NEDC: 新標歐洲迴圈測試NEDC (New-European-Driving-Cycle)

  3. UUDS: 城市道路迴圈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

上壹個:SECM 應用 | 可見光碟機動的光電化學感測器檢測多巴胺

下壹個:電化學工作站測試方法系列之 | PEMFC 衰減模型及失效分析

台灣地區

聯繫地址: 新竹辦事處 新竹市公道五路二段120號10樓之5

聯繫電話: +886-3-575-0099 ext 208

上海演示中心

聯繫地址:上海外高橋富特東三路526號1幢二層

聯繫電話:021-58685111-AMT SI,4008353166轉1,amt.si.china@ametek.com

北京維修中心

聯繫地址:北京市朝陽區酒仙橋路10號京東方大廈二層西側

聯繫電話:010-85262111-12,186 0067 3523,amt.si.china@ametek.com

投訴電話

聯繫地址:北京市朝陽區酒仙橋路10號京東方大廈二層西側

聯繫電話:010-85262111-15,138 1746 0237

銷售熱線:
+886-3-575-0099 ext 208

郵箱:
info.taiwan@ametek.com