動(dòng)力電池組及管理系統(tǒng)試驗(yàn)方案

動(dòng)力電池組及理系統(tǒng)試驗(yàn)方案動(dòng)力電池組及管理系統(tǒng)試驗(yàn)方案型號(hào)規(guī)格：非標(biāo)用途：用于電動(dòng)汽車(chē)用氫鎳電池的綜合性能測(cè)試，在功率允許范圍內(nèi)，可以完成所有充放電項(xiàng)目的性能測(cè)試。一、購(gòu)置理由：動(dòng)力電池及管理技術(shù)已經(jīng)成為制約電動(dòng)汽車(chē)及混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展的瓶頸之一，動(dòng)力電池臺(tái)架通過(guò)容量測(cè)試試驗(yàn)、效率試驗(yàn)、循環(huán)工況試驗(yàn)、電池模型參數(shù)識(shí)別試驗(yàn)以及電池檢測(cè)精度和荷電狀態(tài)估計(jì)試驗(yàn)等，能夠得到動(dòng)力電池組的工作特性，確定其合理的工作范圍，驗(yàn)證電池管理系統(tǒng)的電池檢測(cè)精度和能量狀態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確性，為電池組裝車(chē)后有效管理提供試驗(yàn)依據(jù)。本著提高效率，減輕工作強(qiáng)度，降低企業(yè)成本，便于對(duì)動(dòng)力車(chē)輛電池動(dòng)態(tài)應(yīng)力循環(huán)工況測(cè)試的角度考慮，該方案擬運(yùn)用迪卡龍電動(dòng)車(chē)輛測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)備EVT-500-500，BTS-600電池測(cè)試軟件對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用氫鎳電池的綜合性能進(jìn)行測(cè)試。二、技術(shù)要求及設(shè)備選型情況1．技術(shù)要求1.1主要技術(shù)指標(biāo)1.1.1充電電流：充電電流范圍：1.0?100A（盡可能靠上限）；電流分辨率：0.1A,電流控制與測(cè)量精度：0.1A1.1.2充電電壓范圍：0?500V（電位器調(diào)節(jié),最大調(diào)節(jié)電壓500V）顯示電壓分辨率：0.1V電壓控制測(cè)量精度：0.1V（硬件控制0.01V）1.1.3充電容量：系統(tǒng)在充電過(guò)程中對(duì)電池的充電容量計(jì)算,誤差<±1.5%,測(cè)試電池組在不同溫度、不同放電率下所能放出的能量。放電倍率一般為C/3、C/2、1C、2C、3C、4C等，其中C為電池組容量，溫度根據(jù)電池使用環(huán)境要求，一般為-25°C、-10°C、0°C、25°C、50°C等。1.1.4充電通道及方式：160CH電池組充電通道，每個(gè)電池組充電通道，通過(guò)提供的專(zhuān)用插頭，與電池組連接，獨(dú)立地對(duì)電池組中的最多4枚12V單體電池進(jìn)行充電。1.1.5提供的專(zhuān)用插頭,在與電池組連接充電時(shí)，需確保電池組中的單體電池，處于獨(dú)立的非串聯(lián)方式。1.1.6充電方式：電池組通過(guò)充電機(jī)進(jìn)行充電，充電時(shí)電池需求的電能來(lái)自電網(wǎng)，放電時(shí)電池放出的電能反饋回電網(wǎng)，最快的轉(zhuǎn)換時(shí)間從充電到放電是0.5秒，反之也可達(dá)0.5秒。上位機(jī)通過(guò)編寫(xiě)充放電程序，可對(duì)充電機(jī)進(jìn)行程序控制，實(shí)現(xiàn)多種充電模式。采用恒流限壓充電模式，每個(gè)單體電池恒流充電到限制電壓后,轉(zhuǎn)恒壓充電（初始電流2.5A左右），恒壓值可電位器調(diào)節(jié)，電流下降至500mA±50mA時(shí)，可表示為電池充滿狀態(tài)，繼續(xù)充電直到充電結(jié)束。1.1.7通訊方式：RS-485通訊接口1.1.8工作環(huán)境溫度：-25?50°C。1.1.9工作環(huán)境濕度：20%?80%RH。1.1.10系統(tǒng)工作電壓:交流220V±10%,50Hz。1.1.11功率：6000VA1.2電池組的效率：在進(jìn)行電池充放電效率測(cè)試時(shí)，對(duì)電池在不同放電程度下進(jìn)行不同放電率的脈沖激勵(lì)，脈沖時(shí)間一般為10s~18s，記錄電池對(duì)脈沖激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)，一般為電池端電壓，放電效率為響應(yīng)的平均電壓與該放電深度下的開(kāi)路電壓比。1.3測(cè)試電池組的循環(huán)工況：循環(huán)工況是指按照一定工況，從充滿電后放電到規(guī)定的截止電壓時(shí)所能放出電量或能量，試驗(yàn)過(guò)程包括充電和放電兩部分，并且放電和充電的電流也各不相同。1.4測(cè)試電池組模型參數(shù)：模型性能參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)用于獲取電池性能模型參數(shù)，由于各類(lèi)電池性能模型原理上存在差異，其辨識(shí)方法也步進(jìn)相同。模型性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)用于評(píng)價(jià)模型仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。電動(dòng)車(chē)輛整車(chē)仿真輸入的工況都是汽車(chē)行駛典型工況，工況實(shí)驗(yàn)既是變電流實(shí)驗(yàn)，也是變功率實(shí)驗(yàn)2.設(shè)備選型2.1電動(dòng)車(chē)輛電池測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)備EVT500-500EVT500-500的電源裝置是由一個(gè)電力變換器構(gòu)成，其中用于充電的整流器和放電的轉(zhuǎn)換器的功能由分開(kāi)的可控硅組所控制。這種設(shè)計(jì)考慮到交流電的低頻諧波和直流電的脈動(dòng)情況，再結(jié)合快速開(kāi)關(guān)的性能使得整個(gè)控制系統(tǒng)的性能和精度更高，最快充、放電轉(zhuǎn)化時(shí)間是0.5秒。2.2BTS電池測(cè)試軟件BTS電池測(cè)試軟件它繼承了豐富的測(cè)試算子，通過(guò)對(duì)算子的靈活使用，測(cè)試者可以獲得電池的各種測(cè)試性能；并可以根據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制過(guò)程；同時(shí)軟件具有圖像處理和打印功能，便于對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。二、設(shè)備描述1、設(shè)備組成及選型動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)方案如圖1所示。圖1動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)方案該試驗(yàn)方案由充電機(jī)、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器數(shù)據(jù)采集卡、RS-485通訊接口等設(shè)備組成。1.1充電機(jī)：智能充電機(jī)采用高頻開(kāi)關(guān)電源式制做選用西門(mén)子IGBT為主功率器件,用國(guó)際先進(jìn)的六階段充電模式,使得充電機(jī)整機(jī)工作穩(wěn)定，體積小，重量輕，電磁輻射小，工作效率〉90%;此類(lèi)充電機(jī)可預(yù)置充電電壓和充電電流，有異常過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱保護(hù)報(bào)警功能；根據(jù)客戶需要可以手動(dòng)控制，也可以微機(jī)控制，根據(jù)客戶需要可以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同電池的充電模式，還可以固定電壓、電流，寬范圍可調(diào)。根據(jù)電動(dòng)車(chē)采用不同的電池，適合鉛酸電池充電機(jī)，鋰電池充電機(jī)，充電模式和充電曲線都國(guó)內(nèi)先進(jìn)，保證了電動(dòng)車(chē)的行駛安全，可適用于鎳鉻/鎳氫/鉛酸/鋰離子電池，具有極性反轉(zhuǎn)保護(hù)和短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)可自恢復(fù)。充電機(jī)充電方式為預(yù)充/大電流/恒壓/小電流/脈沖/浮充六個(gè)階段。表1六階段新充電模式六階段新充電模式與傳統(tǒng)恒圧限流充電模式充電過(guò)程比較充電傳統(tǒng)隸充電模式憂越性模式m小電流階段無(wú)&分鐘激活電池，為大電流充電創(chuàng)造條件，避免了在冷態(tài)下直接大電流充電的危害性.有效延艮電池壽命大電流階段宥相同S有仃相同恒流階段無(wú)40甘鐘固定充電時(shí)間，既縮短了充電時(shí)間乂解決了舊電池內(nèi)阻大而充不滿的問(wèn)題脈沖階段20分鐘維護(hù)琨池，克服電池硫化和失水問(wèn)題，顯著提高電池壽侖50%以上浮充階段不關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)節(jié)約電源靜態(tài)損耗電1.2電壓傳感器本系統(tǒng)中，對(duì)電池組的總電壓和單節(jié)電壓進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于電池組整體電壓的檢測(cè)有2種方法：采用精密電阻，構(gòu)建電阻分壓電路。采用專(zhuān)用的電壓檢測(cè)模塊，如霍爾電壓傳感器;產(chǎn)品名稱(chēng)：霍爾電壓傳感器，VSM750DT系列VSM750DT型電壓傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)和磁平衡原理研制成的新一代電壓傳感器，能在電隔離條件下測(cè)量交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電壓，原邊與副邊之間高度絕緣。電參數(shù)：型號(hào)：VSM050DT;VSM100DT;VSM200DT;VSM300DT；VSM400DT；VSM500DT；VSM750DT。PN原邊額定輸入電壓：±50;±100;±200;±300;±400;±500;±750V。VP原邊電壓測(cè)量范圍：0?±100;0?±200;0?±400;0?±600;0?±800;0?±1000;0?±1000V。SN副邊額定輸出電流：5±1%VKN匝數(shù)比4000:1000RM測(cè)量電阻：VC=+12V,54?3600C電源電壓：+12(±5%)Vd絕緣電壓：在原邊與副邊電路之間2.5KV有效值/50HZ/1分鐘4線性度：＜0.2%FSX精度:TA=25°C,±0.8%V0零點(diǎn)失調(diào)電壓：TA=25°CmV,＜30mVOT失調(diào)電壓溫漂：IP=0,TA=-25?+85°C,±1mV/CTr響應(yīng)時(shí)間：＜100usTA工作環(huán)境溫度：-25?+85CTS貯存環(huán)境溫度：-40?+100CRS副邊線圈內(nèi)阻：(TA=25°C),4001.3電流傳感器動(dòng)力電池充放電的大電流的測(cè)量可采用兩種方式，最常見(jiàn)的就是采用霍爾傳感器。因此選擇合適的霍爾傳感器是精確測(cè)量的關(guān)鍵。要考慮霍爾傳感器芯片的抗靜電能力，霍爾傳感器芯片的抗浪涌電壓或抗浪涌電流能力。本系統(tǒng)采用型號(hào)為UGN3503UA的霍爾傳感器。在測(cè)量電路的設(shè)計(jì)中需注意的是該傳感器的輸出為毫安級(jí)電流，因此必須選擇合適的輸入電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并采用精度較高的放大、采樣電路。1.4溫度傳感器采用溫度傳感器DS18B20,這種傳感器可以采用多路傳感器，共一條數(shù)據(jù)線和一條電源線以及一條地線，具備操作簡(jiǎn)單，占用輸入口少的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)參數(shù)：核心元件：DS18B20,無(wú)鉛環(huán)保元件精度：±0.5°C測(cè)溫范圍:-55C--+125C;供電電壓：3--5.5VDC；另外，具有獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信；多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化；不需要外部元件；可用數(shù)據(jù)線供電；以9--12位數(shù)字值方式讀出溫度；在1秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字；用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置等特點(diǎn)。2、工作原理及過(guò)程動(dòng)力電池組及管理系統(tǒng)工作原理框圖如圖2所示系統(tǒng)可分為電池管理（MCU）模塊、檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)采集塊、程控充電器模塊、負(fù)載模塊、上位機(jī)模塊、動(dòng)力電池組模塊及開(kāi)關(guān)模塊。圖2工作原理框圖工作過(guò)程:上位機(jī)通過(guò)編寫(xiě)充放電程序，發(fā)送控制指令到電池管理系統(tǒng)，對(duì)充電機(jī)進(jìn)行程序控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的充放電。充電時(shí)電池需求的電能來(lái)自電網(wǎng)，放電是電池放出的電能反饋回電網(wǎng)或通過(guò)負(fù)載電阻釋放能量。電池管理系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電池組單體電壓、溫度、電池組總電壓、總電流等信號(hào)，并把這些信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，有上位機(jī)對(duì)電池組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理的估計(jì)和診斷，得到動(dòng)力電池組的工作特性，確定其合理工作范圍，并通過(guò)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行電池組合控制的決定，達(dá)到提高電池組使用壽命。三、產(chǎn)品價(jià)格設(shè)備選型及報(bào)價(jià)表如表2所示：表2設(shè)備選型及報(bào)價(jià)表（萬(wàn)元）序號(hào)稱(chēng)名號(hào)型數(shù)量□LUS330—

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