動力電池組及管理系統(tǒng)試驗方案

動力電池組及理系統(tǒng)試驗方案動力電池組及管理系統(tǒng)試驗方案型號規(guī)格：非標用途：用于電動汽車用氫鎳電池的綜合性能測試，在功率允許范圍內(nèi)，可以完成所有充放電項目的性能測試。一、購置理由：動力電池及管理技術已經(jīng)成為制約電動汽車及混合動力汽車發(fā)展的瓶頸之一，動力電池臺架通過容量測試試驗、效率試驗、循環(huán)工況試驗、電池模型參數(shù)識別試驗以及電池檢測精度和荷電狀態(tài)估計試驗等，能夠得到動力電池組的工作特性，確定其合理的工作范圍，驗證電池管理系統(tǒng)的電池檢測精度和能量狀態(tài)估計的準確性，為電池組裝車后有效管理提供試驗依據(jù)。本著提高效率，減輕工作強度，降低企業(yè)成本，便于對動力車輛電池動態(tài)應力循環(huán)工況測試的角度考慮，該方案擬運用迪卡龍電動車輛測試系統(tǒng)硬件設備EVT-500-500，BTS-600電池測試軟件對電動汽車用氫鎳電池的綜合性能進行測試。二、技術要求及設備選型情況1．技術要求1.1主要技術指標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)在充電過程中對電池的充電容量計算,誤差<±1.5%,測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，每個電池組充電通道，通過提供的專用插頭，與電池組連接，獨立地對電池組中的最多4枚12V單體電池進行充電。1.1.5提供的專用插頭,在與電池組連接充電時，需確保電池組中的單體電池，處于獨立的非串聯(lián)方式。1.1.6充電方式：電池組通過充電機進行充電，充電時電池需求的電能來自電網(wǎng)，放電時電池放出的電能反饋回電網(wǎng)，最快的轉(zhuǎn)換時間從充電到放電是0.5秒，反之也可達0.5秒。上位機通過編寫充放電程序，可對充電機進行程序控制，實現(xiàn)多種充電模式。采用恒流限壓充電模式，每個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，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：在進行電池充放電效率測試時，對電池在不同放電程度下進行不同放電率的脈沖激勵，脈沖時間一般為10s~18s，記錄電池對脈沖激勵產(chǎn)生的響應，一般為電池端電壓，放電效率為響應的平均電壓與該放電深度下的開路電壓比。1.3測試電池組的循環(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)定的截止電壓時所能放出電量或能量，試驗過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測試電池組模型參數(shù)：模型性能參數(shù)辨識實驗用于獲取電池性能模型參數(shù)，由于各類電池性能模型原理上存在差異，其辨識方法也步進相同。模型性能評價實驗用于評價模型仿真結(jié)果的準確性。電動車輛整車仿真輸入的工況都是汽車行駛典型工況，工況實驗既是變電流實驗，也是變功率實驗2.設備選型2.1電動車輛電池測試系統(tǒng)硬件設備EVT500-500EVT500-500的電源裝置是由一個電力變換器構(gòu)成，其中用于充電的整流器和放電的轉(zhuǎn)換器的功能由分開的可控硅組所控制。這種設計考慮到交流電的低頻諧波和直流電的脈動情況，再結(jié)合快速開關的性能使得整個控制系統(tǒng)的性能和精度更高，最快充、放電轉(zhuǎn)化時間是0.5秒。2.2BTS電池測試軟件BTS電池測試軟件它繼承了豐富的測試算子，通過對算子的靈活使用，測試者可以獲得電池的各種測試性能；并可以根據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行實時控制過程；同時軟件具有圖像處理和打印功能，便于對測試數(shù)據(jù)進行處理。二、設備描述1、設備組成及選型動力電池臺架試驗方案如圖1所示。圖1動力電池臺架試驗方案該試驗方案由充電機、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器數(shù)據(jù)采集卡、RS-485通訊接口等設備組成。1.1充電機：智能充電機采用高頻開關電源式制做選用西門子IGBT為主功率器件,用國際先進的六階段充電模式,使得充電機整機工作穩(wěn)定，體積小，重量輕，電磁輻射小，工作效率〉90%;此類充電機可預置充電電壓和充電電流，有異常過流、過壓、過熱保護報警功能；根據(jù)客戶需要可以手動控制，也可以微機控制，根據(jù)客戶需要可以設計實現(xiàn)針對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)電動車采用不同的電池，適合鉛酸電池充電機，鋰電池充電機，充電模式和充電曲線都國內(nèi)先進，保證了電動車的行駛安全，可適用于鎳鉻/鎳氫/鉛酸/鋰離子電池，具有極性反轉(zhuǎn)保護和短路保護，過載保護可自恢復。充電機充電方式為預充/大電流/恒壓/小電流/脈沖/浮充六個階段。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&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40甘鐘固定充電時間，既縮短了充電時間乂解決了舊電池內(nèi)阻大而充不滿的問題脈沖階段20分鐘維護琨池，克服電池硫化和失水問題，顯著提高電池壽侖50%以上浮充階段不關機關機節(jié)約電源靜態(tài)損耗電1.2電壓傳感器本系統(tǒng)中，對電池組的總電壓和單節(jié)電壓進行檢測。對于電池組整體電壓的檢測有2種方法：采用精密電阻，構(gòu)建電阻分壓電路。采用專用的電壓檢測模塊，如霍爾電壓傳感器;產(chǎn)品名稱：霍爾電壓傳感器，VSM750DT系列VSM750DT型電壓傳感器是應用霍爾效應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：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響應時間：＜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電流傳感器動力電池充放電的大電流的測量可采用兩種方式，最常見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量的關鍵。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)采用型號為UGN3503UA的霍爾傳感器。在測量電路的設計中需注意的是該傳感器的輸出為毫安級電流，因此必須選擇合適的輸入電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，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，具備操作簡單，占用輸入口少的優(yōu)點。技術參數(shù)：核心元件：DS18B20,無鉛環(huán)保元件精度：±0.5°C測溫范圍:-55C--+125C;供電電壓：3--5.5VDC；另外，具有獨特的單線接口，只需1個接口引腳即可通信；多點能力使分布式溫度檢測應用得以簡化；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置等特點。2、工作原理及過程動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、檢測模塊、數(shù)據(jù)采集塊、程控充電器模塊、負載模塊、上位機模塊、動力電池組模塊及開關模塊。圖2工作原理框圖工作過程:上位機通過編寫充放電程序，發(fā)送控制指令到電池管理系統(tǒng)，對充電機進行程序控制，實現(xiàn)對動力電池的充放電。充電時電池需求的電能來自電網(wǎng)，放電是電池放出的電能反饋回電網(wǎng)或通過負載電阻釋放能量。電池管理系統(tǒng)通過檢測電池組單體電壓、溫度、電池組總電壓、總電流等信號，并把這些信號發(fā)送給上位機，有上位機對電池組運行狀態(tài)進行合理的估計和診斷，得到動力電池組的工作特性，確定其合理工作范圍，并通過電池管理系統(tǒng)進行電池組合控制的決定，達到提高電池組使用壽命。三、產(chǎn)品價格設備選型及報價表如表2所示：表2設備選型及報價表（萬元）序號稱名號型數(shù)量□LUS330—

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