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电池(电容)模拟器系统解决方案

电池模拟器系统概述

  电池(电容)模拟器系统由电池模拟器、外部数据采集系统及上位机控制软件构成。系统的核心为电池模拟器及其控制系统。

  电池模拟器具有恒压、恒流、恒功率多种输出模式,具备电池充放电、电池内阻、电池温度等特性模拟功能。电池包充放电模拟系统既能做为电池组测试的电流源使用,也可操作在电压源模式下,成为一台能量回收式测试仿真器,并可回收到电网再利用。利用此双向电源的特性,搭配仿真电源软件,可直接设定电池仿真电源的输出电压,显示操作时的电压/充放电流/功率等数值,并可纪录电池仿真电源一段时间中的充电或放电容量。

  外部数据采集系统具备电压采集与温度采集功能,主要为电池或电容模组采集数据提供端口。

  控制系统软件系统具备测试参数设置、测试任务定义、测试数据显示及图表转换、系统参数监控等功能。

电池模拟器系统解决方案

图1 电池模拟器系统解决方案

电池模拟器系统引用标准及适用场合

01电池模拟器系统引用标准

  [1] GB/T31467.1-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第1部分:高功率应用测试规程

  [2] GB/T31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第2部分:高能量应用测试规程

  [3] GB/T31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法

  [4] ISO 12405-1-2014 电动道路车辆 锂离子动力蓄电池包和系统测试规程第1部分:高功率应用

  [5] ISO 12405-2-2014 电动道路车辆 锂离子动力蓄电池包和系统测试规程第2部分:高能量应用

  [6] ISO 12405-3-2014 电动道路车辆 锂离子牵引电池组和系统的试验规范第3部分:安全性能要求

  [7] SAEJ2288 电动车辆电池模块的寿命循坏测试

02电池模拟器系统适用场合

  银河天涛电池模拟器系统适用于以下场合:

  电动汽车电机、控制器测试;电动汽车传动系统、动力总承系统测试

  特种电动车辆电机、控制器测试;特种电动车辆传动系统、动力总承系统测试

  船舰电传动、电驱动系统测试

  电机系统测试

  充电机、充电桩测试

  储能系统变流器测试

  电池组、电池包充放电测试;电容、超级电容充放电测试

  UPS、EPS系统测试

  直流屏系统测试

  替代普通直流电源作为测试电源;替代真实电池供电测试

电池模拟器系统应用

图2 电池模拟器系统应用

TES系列电池模拟器

01电池模拟器功能

  银河天涛TES系列电池模拟器具有两大基本功能:

  直流电源输出功能

  具有恒压、恒压限流、恒功率多种输出模式;

  直流双向流动,支持电机测试能量反灌;

  支持编程测试输出;

  电池模拟功能

  电池充电特性模拟功能;

  电池放电特性模拟功能;

  电池SOC特性模拟功能;

  电池内阻、温度特性模拟功能;

02电池模拟器突出特点

  1)运用功率单元串并联国家专利技术,一台电池模拟器可由2个或多个独立单元构成,每个单元即可独立使用,又可串并联使用(如单个模块为800V、300A时,使用两个模块串联则为1600V、300A,并联使用则为800V、600A);

  2)采用公司独有的专利技术,使中间直流母线可以随输出电压变化而变化,即当输出800V时中间直流母线是900V左右,而当输出50V时中间直流母线自动下降到100V。其他公司的800V电池模拟器最低输出电压一般只能稳定输出到150V左右,而且输出波动大、效率低。我公司的专利技术可以保证在20V-1600V间都可以平稳高效的输出,而且全范围输出波形品质极佳。

  3)银河天涛电池模拟器自带耗能保护单元,当回馈能量大时,自动投切到耗能模块,从而保证了整个系统的稳定。

  4)保护功能完善:池模拟器具有过压、过流、过载、过温、缺相等故障保护。保护参数可编程,输出极限电压可以设置,保护被试品安全。过压、过流、过载、过温故障采用两级门限处理方式,当达到低门限故障值时发出声光报警信号,并限制输出;当达到高门限故障值时发出紧急声光报警信号,并且立即采取制动措施,降低输出,启动紧急刹车装置,达到安全门限之后,再停止输出。

  5)与电网隔离、安全可靠,不会对电网其他设备产生任何干扰。

03电池模拟器典型参数


型号 TES-600-1200
输入 相数 3φ3W+G
电压 380V±10%
功率 15kW
频率 50Hz±3Hz
输出(单相) 输出电压 PLC≥50Vrms
输出电流 0~100Arms
输出正弦波频率范围  10Hz~100kHz
电流幅值精度 ≤0.05%,10Hz~1kHz;≤0.1%,1kHz~20kHz;
≤0.2%,20kHz~100kHz
稳定度 0.02%/3min
频率精度 0.01%
波形品质(正弦波) THD≤1%
基波波形 正弦波、三角波、方波等(可选谐波)
方波信号特性 上升/下降时间 <10us
过冲 ≤5%
占空比 1%~99%(受当前频率设置限制)
不对称性 周期的2%
三角波 线性度 ≤峰值输出的2%
信号特性 对称性 0%至100%
通讯和操作 操作界面 大屏幕液晶
外部通讯 RS485(标配)
保护 输入 过压、过流、缺相
输出 过压、过温、过流
环境条件和安全 防护等级 IP20(室内 )
冷却方式 强制风冷
环境温度 0~45℃
相对湿度 10~90% (非凝结)
噪音 <65dB
体积 体积(W*D*H) 约1200*1000*2200 mm(内置5套100A模块)
 重量 / 约2000kg
备注:可选谐波输出功能:0~50次谐波,总带宽100kHz;

外部数据采集系统

  外部数据采集系统具备电压采集与温度采集功能,主要为电池或电容模组采集数据提供端口。

  电压、温度采集系统包含36路以上采集通道,通过CAN通讯为电池或电容模组采集数据提供端口。电压、温度采集系统将采集的动力电池电压、温度数据通过CAN通讯传给控制系统。

数据采集通道数 电压采集范围 电压采集精度 温度采集精度 数据采集速率 分辨率 温度范围
≥36 0~5V ≤±0.1%满量程 ≤±1℃ <100ms 15Bit -40°C 至 +150°C

上位机控制软件

  1、上位机软件功能

  控制变量:电流,电压,功率,电阻,斜坡功能,脉冲电流

  截至参数:时间,电压,电流,安时,瓦时,斜率,温度可选

  功能:充电,放电,暂停,循环,源端,载端

  测量参数:电压,电流,时间,安时,瓦时,功能,步数,循环次数,温度可选

  被测数据显示:试验过程中通过终端显示数据

  软件可以自定义标题、测试命令、测试任务等

  软件为多用户、多任务处理系统,具备权限设置功能

  测试数据可以转换为图标或曲线方式便于分析、记录

  测试数据文件可以通过网络调用管理,满足远程管理要求

  通讯功能:具备CAN通信接口,可以与电池BMS进行通信

电池模拟器系统上位机软件界面

图3 电池模拟器系统上位机软件界面