電化學知識

實際工況模拟測試 (任意波形)

傳統的(de)充放電儀僅僅爲(wéi / wèi)動力電池提供一(yī / yì ／yí)些重要(yào / yāo)的(de)參數，諸如容量，效率，壽命等參數，但無法進行動力電池在(zài)電動車實際使用時(shí)的(de)工況模拟測試。而(ér)且對傳統充/放電測試而(ér)言，還有很多未知問題無法模拟，這(zhè)就(jiù)會導緻動力電池在(zài)實際使用時(shí)出(chū)現安全性降低，衰退加速和(hé / huò)可靠性下降等問題。

比如，電動車在(zài)城市道(dào)路實際工況下，需要(yào / yāo)頻繁改變速度，如啓動，加速，停止，再啓動和(hé / huò)怠速等。動力電池包也(yě)面臨其他(tā)壓力，比如車載空調制冷和(hé / huò)加熱，在(zài)使用過程中，乘客的(de)重量也(yě)做爲(wéi / wèi)負載加在(zài)電池上(shàng)。

對于(yú)電動車，能量回收裝置同樣使得電池處于(yú)頻繁的(de)充電和(hé / huò)放電切換過程中。從制動的(de)充電模式快速切換到(dào)加速的(de)放電模式，對電池包的(de)耐久性提出(chū)巨大(dà)挑戰。當然，電池/電池包可以(yǐ)通過實際路況中來(lái)檢驗，但這(zhè)很耗時(shí)，成本很高，且操作性不(bù)強，因爲(wéi / wèi)每輛車駕駛不(bù)同，也(yě)無法提供可靠的(de)方法來(lái)比較不(bù)同電池技術。

電動車動力電池工況模拟的(de)挑戰

電動車在(zài)實際運行時(shí)的(de)工況下，功率變化是(shì)在(zài)毫秒級别内完成的(de)，比如部分報道(dào)的(de)數據如下

• 車輛點火到(dào)啓動瞬間，啓動電池組的(de)電流上(shàng)升到(dào)峰值時(shí)間1mS-8mS

(電流上(shàng)升時(shí)間)

• 帶能量回饋式式的(de)電動車在(zài)急刹車時(shí)，電池組回饋的(de)電流會在(zài)10-30mS内達到(dào)峰值

(電流切換時(shí)間)

• 可以(yǐ)看到(dào)，動力電池組在(zài)一(yī / yì ／yí)段長時(shí)間大(dà)電流放電後，踩刹車得到(dào)能量回饋前有6ms的(de)上(shàng)升延，電流從0.8A上(shàng)升到(dào)280A，持續時(shí)間爲(wéi / wèi)11ms。 (連續快速切換能力）

因此實際工況模拟設備需要(yào / yāo)具有以(yǐ)下要(yào / yāo)求

• 快速響應時(shí)間

• 快速采用速率

• 快速切換速率

• 大(dà)數據處理能力-在(zài)一(yī / yì ／yí)定時(shí)間内由BMS獲取的(de)實際駕駛數據可達數百G

• 軟件用戶自定義模式-模拟任意波形

• 交流阻抗能力-用于(yú)實時(shí)診斷評估電池不(bù)同工況模拟後的(de)變化

标準的(de)城市道(dào)路工況模拟測試 (比如IEC 62660) 電動道(dào)路車輛用二次锂離子(zǐ)蓄電池：锂離子(zǐ)電池性能試驗

使用測試設備進行标準工況模拟測試，比如IEC 62660 标準，可以(yǐ)提供純電電動車，混合動力車和(hé / huò)插電式混合動力車用動力電池-锂離子(zǐ)二次電池的(de)性能和(hé / huò)壽命。标準測試可以(yǐ)對比不(bù)同實際的(de)電動車及電池電化學體系。

輸力強9300R專注于(yú)用戶自定義測試

9300R不(bù)僅提供标準城市工況模拟測試，也(yě)易于(yú)加載和(hé / huò)開發特定電池測試的(de)記錄數據。這(zhè)對于(yú)每個(gè)制造商來(lái)說(shuō)是(shì)獨一(yī / yì ／yí)無二的(de)，而(ér)且要(yào / yāo)根據再現的(de)測試條件，持續時(shí)間會很長。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)應對這(zhè)個(gè)要(yào / yāo)求，Solartron 9300R 開發出(chū)了(le／liǎo)獨特的(de)測試能力，來(lái)重現持續的(de)測試程序，存儲的(de)文件大(dà)小受存儲空間限制。另外，這(zhè)些測試可以(yǐ)通過輸力強9300R 24位的(de)高性能模拟數字轉換(ADC) 和(hé / huò)高速數據采集速率進行模拟測試。此功能爲(wéi / wèi)電池開發提供了(le／liǎo)新的(de)策略，使得所研發的(de)電池會優于(yú)同類産品。

其他(tā)應用:

電動車作爲(wéi / wèi)最主要(yào / yāo)的(de)應用領域，需要(yào / yāo)模拟實際充電和(hé / huò)放電工況。但是(shì)，其他(tā)很多應用領域也(yě)可以(yǐ)使用該技術。多樣性的(de)應用包括:

• 空中巴士荷載 (模拟起降，着陸，懸停，逆風荷載等)

• 無人(rén)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(de)測試能力

SI-9300R 電池測試系統具有市場領先的(de)工況模拟測試，在(zài)很快範圍内可以(yǐ)使用。由于(yú)其專利技術，輸力強9300R可以(yǐ)施加任意波形，目前在(zài)業内具有最高的(de)采樣速率。

具有以(yǐ)下特點:

• 多個(gè)波形衍生自标準，計算或者測量參數，如電壓，電流，功率和(hé / huò)加載次序等，可配置爲(wéi / wèi)CSV格式存儲于(yú)共享盤中調用。

• 測試系統通道(dào)可以(yǐ)直接訪問存儲數據，允許無限的(de)波形持續時(shí)間，根據需要(yào / yāo)序列實驗可持續數小時(shí)或者數天

• 快速數據采集 (高達 1 mS/點) 可以(yǐ)集合線性，脈沖甚至正弦波施加于(yú)電池

• 波形可重現，循環或者序列實驗以(yǐ)模拟不(bù)同工況

• 多通道(dào)可以(yǐ)同時(shí)進行序列實驗，測量速率無限制，每個(gè)通道(dào)可采集高達1000樣品點/秒， 并使用數據直存硬盤技術，無需電腦介入。

• 快速充電/放電切換來(lái)模拟能量回收

• 序列實驗的(de)安全限制條件包含監測電壓，電流，功率，荷載和(hé / huò)溫度等其他(tā)關鍵參數

• 環境實驗艙可以(yǐ)在(zài)整個(gè)序列實驗中實現自動控制

• 庫倫分析也(yě)可以(yǐ)在(zài)序列實驗充放電過程中進行監測

• EIS等交流阻抗技術也(yě)可以(yǐ)植入工況模拟測試中來(lái)考察電池的(de)衰減

輸力強9300R-電動車用動力電池

城市道(dào)路

工況模拟測試設置

也(yě)可設置複雜的(de)測試程序，比如集合單個(gè)或多個(gè)波形标準CC-CV充電步驟，靜置和(hé / huò)阻抗分析等來(lái)監測循環的(de)效果，此例顯示了(le／liǎo)多步循環序列實驗。

數據放大(dà)後顯示1mS間隔内的(de)情況:

輸力強9300R其他(tā)技術亮點

參考資料： 

1. IEC-62660，電動道(dào)路車輛用二次锂離子(zǐ)蓄電池：锂離子(zǐ)電池性能測試

2. NEDC: 新标歐洲循環測試NEDC (New-European-Driving-Cycle)

3. UUDS: 城市道(dào)路循環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