输力强9300R应用 | 电动车动力电池实际工况模拟测试 (任意波形)

2024-04-23270

实际工况模拟测试 (任意波形)

传统的充放电仪仅仅为动力电池提供一些重要的参数，诸如容量，效率，寿命等参数，但无法进行动力电池在电动车实际使用时的工况模拟测试。而且对传统充/放电测试而言，还有很多未知问题无法模拟，这就会导致动力电池在实际使用时出现安全性降低，衰退加速和可靠性下降等问题。

比如，电动车在城市道路实际工况下，需要频繁改变速度，如启动，加速，停止，再启动和怠速等。动力电池包也面临其他压力，比如车载空调制冷和加热，在使用过程中，乘客的重量也做为负载加在电池上。

对于电动车，能量回收装置同样使得电池处于频繁的充电和放电切换过程中。从制动的充电模式快速切换到加速的放电模式，对电池包的耐久性提出巨大挑战。当然，电池/电池包可以通过实际路况中来检验，但这很耗时，成本很高，且操作性不强，因为每辆车驾驶不同，也无法提供可靠的方法来比较不同电池技术。

电动车动力电池工况模拟的挑战

电动车在实际运行时的工况下，功率变化通常是在毫秒级别内完成的，比如部分报道的数据如下

车辆点火到启动瞬间，启动电池组的电流上升到峰值时间1mS-8mS

(电流上升时间)

带能量回馈式的电动车在急刹车时，电池组回馈的电流会在10-30mS内达到峰值

(电流切换时间)

电动车匀速行驶时，动力电池在长时间大电流放电后，从踩刹车制动到能量回馈有6ms的上升延迟，电流从0.8A上升到280A，持续时间为11ms。
(连续快速切换能力)

因此对于电动车动力电池实际工况模拟设备需要具有以下要求

快速响应时间
快速采用速率
快速切换速率
大数据处理能力
在一段时间内由BMS获取的实际驾驶数据可达数百G
软件用户自定义模式
可模拟任意波形
交流阻抗能力
可用于实时诊断评估动力电池不同工况模拟后的变化

标准城市道路工况模拟测试 (比如IEC 62660) 电动道路车辆用二次锂离子蓄电池：锂离子电池性能试验

使用测试设备进行标准工况模拟测试，比如IEC 62660 标准，可以提供纯电电动车，混合动力车和插电式混合动力车用动力电池-锂离子二次电池的性能和寿命。标准测试可以对比不同实际的电动车及电池电化学体系。

输力强9300R专注于用户自定义测试

9300R不仅可以进行标准城市工况模拟测试，也易于加载和开发特定电池测试的记录数据。这对于每个制造商来说是独一无二的，而且要根据再现的测试条件，持续时间会很长。为了应对这个要求，Solartron 9300R 开发出了独特的测试能力，来重现持续的测试程序，存储的文件大小不受存储空间限制。另外，这些测试可以通过输力强9300R 24位的高性能模拟数字转换(ADC) 和高速数据采集速率进行模拟测试。此功能为电池开发提供了新的策略，使得所研发的电池会优于同类产品。

其他应用:

电动车作为Z主要的应用领域，需要模拟实际充电和放电工况。但是，其他很多应用领域也可以使用该技术，比如:

空中巴士荷载 (模拟起降，着陆，悬停，逆风荷载等)
无人机包裹投递
电动工具开发
军事用途

应用无止境!

SI-9300R 独特的测试能力

SI-9300R 电池测试系统具有市场领先的工况模拟测试，可以在很宽范围内使用。输力强9300R可以施加任意波形，目前在业内具有Z高的采样速率。

具有以下特点:

多个波形衍生自标准，计算或者测量参数，如电压，电流，功率和加载次序等，可配置为CSV格式存储于共享盘中调用。

测试系统通道可以直接访问存储数据，允许无限的波形持续时间，根据需要序列实验可持续数小时或者数天
快速数据采集 (高达 1 mS/点) ，可集合线性，脉冲甚至正弦波，施加于电池

波形可重现，循环或者序列实验以模拟不同工况
多通道可以同时进行序列实验，每个通道可采集高达1000样品点/秒，并使用数据直存硬盘技术，无需电脑介入。
快速充电/放电切换模拟电动车能量回收
序列实验的安全限制条件包含监测电压，电流，功率，荷载和温度等其他关键参数
环境实验舱可以在整个序列实验中实现自动控制
库伦分析也可以在序列实验充放电过程中进行监测
EIS等交流阻抗技术也可以植入工况模拟测试中来考察电池的衰减

输力强9300R-电动车用动力电池

城市道路

工况模拟测试设置

第一步: 创建包含波形数据的CSV 文件

数据可以由一个或多个驾驶数据文件生成(CSV 格式的多个文件)。Excel或数学/其他程序可用于创建数据，基于算法，公式或数据直接输入。数据分为两列，时间和施加信号(如电压，电流，功率和荷载等) 。数据的间隔可达1mS/点，然后数据可以输出为单个或者多个CSV文件，在测试程序中可被分配为任意波形步骤。

第二步：导入波形程序库

可以创建一个或多个波形程序库，波形可收藏于NAS存储器的文件夹中。波形和程序库可以被多用户使用，无需进行拷贝。每个波形具有独立的程序库入口– 不同颜色代表电流，电压，功率和加载如上所示。可存储的波形数量无限制。

第三步:创建测试程序

这只是单个简单程序测试的单个波形示意。

也可设置复杂的测试程序，比如集合单个或多个波形标准CC-CV充电步骤，静置和阻抗分析等来监测循环的效果，此例显示了多步循环序列实验。

第四步:数据收集和分析

所有通道的测试程序数据采集可以达到1000 样品点/秒，独立于驾驶文件中的步骤速率。输力强9300R 使用专利数据直存硬盘技术确保所有通道到达快速数据采集，不受系统限制，也无需电脑介入。实际驾驶的数据量非常大，比如有报道电动车在23个月的实际工况数据量惊人-高达250G。

9300R 将数存储于NAS，可以在序列实验运行时或完成后查看分析数据施加于电池并采集响应(1mS/S)，注意所需系统施加的速率在充电/放电模式之间自动切换。

数据放大后显示1mS间隔内的情况:

输力强9300R其他技术亮点

其他优势也有益于动力电池工况模拟:

可再生能源技术 (电网回馈技术- RTG)。电池放电的容量共享给其他通道或回馈电网，同时降低设备发热及额外的制冷要求。相对传统设备，RTG 功能可以节约电力消耗(每年运行成本)和空间
24-位 ADC高精度测量能力确保高精度库伦法 (HPC)，dV/dQ 以及 dQ/dV 用于分析电池失效模型和衰减机制
每通道标配EIS 功能
阳极/阴极直流和交流功能用于三电极测试-监测析锂及失效行为
零磁通电流测量技术提高测量精度降低热漂移
集成ESPEC环境试验箱-可模拟不同应用环境温度

参考资料

IEC-62660，电动道路车辆用二次锂离子蓄电池：锂离子电池性能测试
NEDC: 新标欧洲循环测试NEDC (New-European-Driving-Cycle)
UUDS: 城市道路循环UDDS（Urban Dynamometer Driving Schedule）
Lithium-ion battery aging dataset based on electric vehicle real-driving profiles, Data in Brief 41 (2022) 107995
www.ameteksi.com
www..com.cn