动力电池电学性能综合试验台

动力电池电学性能综合试验台用于电动汽车用动力电池包性能及可靠性测试，动力电池及电池管理系统的研发、匹配等试验。

动力电池电学性能综合试验台用途及测试功能：

1.1用于电动汽车用动力电池包性能及可靠性测试，可完成表1所列项目的测试，还可用于动力电池及电池管理系统的研发、匹配等试验。该测试试验系统执行标准：

1)GB/T 31467.1-2015《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/T 31467.2-2015《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/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第 3 部分：安全性要求测试方法》

4)GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》

5)GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》

6)GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》

表1

序号	试验类型	试验项目	依据标准
1	基本性能测试	容量和能量测试	GB/T31467.1-2015：7.1 GB/T31467.2-2015：7.1
		功率和内阻测试	GB/T31467.1-2015：7.2 GB/T31467.2-2015：7.2
		无负载容量损失	GB/T31467.1-2015：7.3 GB/T31467.2-2015：7.3
		存储中容量损失	GB/T31467.1-2015：7.4 GB/T31467.2-2015：7.4
		高低温启动功率	GB/T31467.1-2015：7.5
		能量效率测试	GB/T31467.1-2015：7.6 GB/T31467.2-2015：7.5
		荷电保持与容量恢复能力	GB/31486-2015: 6.3.10
2	安全性测试	过温保护	GB/T31467.3-2015：7.13
		过充电保护	GB/T31467.3：7.15
		过放电保护	GB/T31467.3：7.16
3	循环寿命测试	室温容量和能量	GB/T31484-2015：6.2
		室温功率	GB/T31484-2015：6.3
		标准循环寿命	GB/T31484-2015：6.4
		工况循环寿命（功率型/能量型）	GB/T31484-2015：6.5.1、6.5.2、 6.5.3、6.5.4
4	研发测试	动力电池高速电流脉冲试验
		电流阶梯或斜坡试验
		电压阶梯或斜坡试验
		电池温度测试
5	电动汽车用电池管理系统	状态参数测量精度	QC/T 897-2011
		SOC估算精度
		电池故障诊断
		过电压运行
		耐电源极性反接性能

1.2具备工况模拟功能，可根据工况数据及车载记录数据（设置不同的电压、电流、功率、SOC、内阻等参数）文件转换为模拟/仿真测试程序，对电池包进行标准工况测试。

1.3具有电池模拟器功能，用于电动汽车用电机及其控制器的性能、耐久及控制策略开发验证试验中替代动力电池总成，双向恒压源，可供电，并可吸收电流，将电能反馈交流电网。

试验台技术规格及主要配置：

2.1 试验台基本规格：

2.1.1 具有强大的电压和电流和电源功能，可以满足驱动系统和能量存储设备等的开发需要。可用于测试、仿真或模拟纯电动（EV）及混合电动车（HEV）等的能量存储和驱动系统组件。

2.1.2 具备辅助电压测量通道、辅助温度测量通道和CAN-bus通讯等扩展功能。

2.1.3通过CAN与动力电池BMS管理系统进行通讯，参与动力电池系统的测试。

2.1.4 主通道2个。

2.1.5 辅助电压测量通道96个。

2.1.6 辅助温度测量通道96个。

2.1.7 电压测量装置：准确度不低于0.5级，其内阻至少为1kΩ/V。

2.1.8 电流测量装置：准确度不低于0.5级。

2.1.9 温度测量装置：具有适当的量程，其分度值不大于1℃。标定准确度不低于0.5℃。

2.1.10 计时器：按时、分、秒分度，准确度为±1%。

2.1.11 电器柜底部有万向脚轮，便于移动。

2.2 系统构成

测试系统由能量转换回路及数据采集与处理的实时计算机控制系统构成的网络集成，各组下位机硬件（测试回路与数据采集）通过以太网与上位机相连。数据采集系统采集各个电池模块/单体的电压和温度，并测量总电流/总电压等，数据存放于数据库中，可以出分析报表或Excel格式数据等。各组硬件之间可以通过局域网或互联网连接。

系统具有回馈电网的仪器设备或功能，要求对公司内部电网及外部电网无污染，能够实现能量高品质双向流动，放电能量高品质回馈电网，具有如下特点:

1、高效、节能、对电网无污染；

2、高速动态响应及转换，满足高标准实测工况模拟测试需求；

3、输出纹波小，测试过程中对锂电池不会造成伤害。

2.3 系统的可扩展性

考虑到用户对电动汽车动力电池测试系统将来的扩展需求，除了额定电流/电压/功率外具有较好的灵活性，便于用户将来可能的系统扩展和调整。例如：

2.3.1 CAN通讯接口扩展；

2.3.2 上位机软件管理系统具备管理多台电池测试设备的预留接口；

2.3.3 可以增加控制温控箱、高温高湿箱等；

2．3.4温箱的通讯协议由招标方提供。

2.4 系统配置

2.4.1 计算机硬件

工控机采用当前市场主流品牌机型，主频、CPU、硬盘、内存、数据采集卡、显示器等配置满足用途和功能。

2.4.2电池包测试软件可以在市场主流工控操作系统环境下运行，包括：用户操作软件，实时绘图数据处理软件和数据处理软件等；采用正版操作系统和办公处理软件。

2.4.3测试软件具有下列功能，可满足各种标准动态测试程序及用户自定义测试程序，以满足对EV/HEV电池测试需要。

2.4.3.1 恒电流充、放电；

2.4.3.2 恒电压充电；

2.4.3.3 恒功率放电；

2.4.3.4 恒定负载放电；

2.4.3.5 快速放电；

2.4.3.6 电流阶梯或斜坡；

2.4.3.7 电流脉冲充放电；

2.4.3.8 可任意编程控制，每一种测试的截止条件包括但不仅限于：测量值（电压，电流，时间，温度等），积分值（能量，容量，半循环数据）和微分值(V/δt, T/δt) ；

2.4.3.9 数据记录模式：可设时间、dV、dI、dT、dAh、dWh、dP的变化等；

2.4.3.10 数据格式：把生成原始数据转换成Excel或Accress数据库格式等；

2.4.3.11 实时绘图功能：实时图形处理软件，便于在实时绘图方式下制作各种形式的数据分析及研究报告，可监测测试的变化过程；

2.4.3.12 测试条件更改：测试过程中可以随时更改尚未执行的下一步流程。

2.4.3.13 系统具有控制功能、数据实时显示功能、数据实时记录功能、数据自定义存储功能，数据后处理功能等；

2.4.3.14 具有实时图形显示，运行进程记录器，层次清晰的多坐标曲线图形，如电压、电流、SOC、时间等关系图；

2.4.3.15 可实现自编程工况运行，系统参数（包括采集参数和 CAN 信息）可作为工况控制的设定值；

2.4.3.16 设备本身带有校准功能：可校准主通道的电压、电流、辅助电压和辅助温度。

2.4.3.17曲线与查询功能：

2.4.3.17.1系统能够实时显示并保存温度、总电压、总电流及时间、累计循环次数，并能够计算容量、安时、瓦时、充放电效率、ΔV/Δt、ΔI/Δt等；

2.4.3.17.2数据记录表包含时间、过程时间、电压、电流、温度、实际容量、阶段容量、内阻、能量等；

2.4.3.17.3数据记录表应能单独生成程序工步开始、跳转、结束等时刻的时间、电压、电流、温度、阶段容量等信息；

2.4.3.17.4电流放电过程中的数据显示为负值，充电过程中的数据显示为正值；设备每个通道的测试数据可单独保存或查看，充电、放电及暂停等工艺步骤标应能以不同颜色或其他形式区分；

2.4.3.17.6同一个项目数据保存时，所有数据可一次性保存在一个文件中；

2.4.3.17.7具有历史数据查询功能，按照时间段、项目名称等实现数据查询；

2.4.3.17.8曲线种类 X坐标：总时间、充电时间、放电时间、容量、能量、循环序号等；Y坐标：总电压、总电流、容量、能量、功率、单体电压、单体温度。

2.4.4 测试软件系统有用户自定义功能：用户可以自定义设定试验步数、工况点、测试参数、采集时间、文件存储路径、文件存储名称、保护限值等参数；程序编辑器让用户在视窗界面下编辑程序，无需编程语言的使用经验。

2.4.5 安全保护功能

2.4.5.1 全过程的限制保护条件；

2.4.5.2工控机的看门狗安全保护；

2.4.5.3 硬件具有紧急停止功能；

2.4.5.4 输入保护：欠压、过压、过流、缺相、过载、超温停机保护报警；

2.4.5.5 输出保护：过压、过流、过载。

2.5 试验台主要技术参数：

序号	测试项目	技术参数
1	设备交流输入	380V±10% 频率50Hz±3Hz
2	主通道数量	2
3	硬件技术	PWM-IGBT /AC-DC模块
4	系统输出运行范围	每通道电压输出范围：30～750VDC 每通道电流输出范围：-500A～+500A，电流分2个量程：500A/100A 每通道zui大支流输出持续功率：150kW，无时间限制通道合并输出电流：-1000A～+1000A，持续功率：300kW
5	主通道电压测量与控制精度	≤±0.1%FS（0～40℃）
6	主通道电流测量与控制精度	≤±0.1%FS（0～40℃）
7	辅助电压测量通道	96个测量范围：-5V～+5V 测量精度：0.1%满量程测量线缆：3m，并带紫铜制鳄鱼夹具
8	辅助温度测量通道	96个测量精度：±1℃ 温度传感器类型：建议K型热电偶热电偶线：3m，铠装
9	主通道数据采集zui小间隔	≤10ms
10	主通道数据记录间隔	≤100ms
11	辅助通道数据记录频率	≤1s
12	充放电截至条件	电压、电流、时间、容量、功率、电量、单体电压、单体温度、BMS测量值及扩展变换的衍生数值等量值及扩展变换的衍生数值等。
13	充放电方式	恒流充放电、恒压充电、阶梯充放电、恒功率充放电、恒电阻充放电、脉冲充放电、斜坡充放电
14	可持续的数据采集间隔	255h: 59min: 59.95s
15	程序步数	9999
16	循环嵌套	≥3层
17	程序步数设置时间	255h: 59min: 59.95s
18	程序循环次数	1 ～ 9999
19	zui短步长	20ms
20	对限制条件的响应时间	20ms
21	动态响应能力（恒流源）以电池包为实际负载，并且输出电流无超调	0到充电或放电（90%满量程设定）：≤ 10ms；充电到放电（90%满量程设定）：≤ 20 ms；放电到充电（90%满量程设定）：≤ 20 ms；
22	安时数Ah	累计可达99999
23	瓦时数kWh	累计可达99999
24	通讯连接方式	以太网/RS485/CAN通讯
25	CAN通讯接口	CAN2.0A,CAN2.0B
26	能量回馈	回馈电网，电力反馈系统应符合通用电气标准IEEE-519 和满足中国电网要求,不对用户现场电网造成严重干扰。
27	保护功能	输入保护：欠压、过压、过流、缺相、过载；过温停机保护报警输出保护:过压、过流、过载；意外断电保护，防止因总电源意外断电造成设备损坏或寿命缩短
28	功率因数 (电网反馈)	> 0.98
29	总谐波失真	< 3%（需配备附加的APF）
30	标准配置输出电缆	四线制测量，长3m
31	设备运行噪声	距离恒压源系统1米处测量的噪声应≤75dB（A）
32	平均无故障运行时间	≧5000h
33	冷却方式	散热器+轴流风机风冷
34	整机防护等级	IP21
35	设备运行的环境温度	0℃～40℃
36	设备运行的环境湿度	15%RH～95%RH（非冷凝）
37	设备运行海拔高度	0～1000m
38	保护措施	停电、过压、过热、计算机故障等安全保护。设备自身的过压、过流等保护。由于测试人员的误操作引起的短路、电池电极正反接错等的保护。