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動力電池電學(xué)性能綜合試驗臺用于電動汽車用動力電池包性能及可靠性測試，動力電池及電池管理系統(tǒng)的研發(fā)、匹配等試驗。
動力電池電學(xué)性能綜合試驗臺用途及測試功能：
1.1用于電動汽車用動力電池包性能及可靠性測試，可完成表1所列項目的測試，還可用于動力電池及電池管理系統(tǒng)的研發(fā)、匹配等試驗。該測試試驗系統(tǒng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：
1)GB/T 31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 1 部分：高功率應(yīng)用測試規(guī)程》
2)GB/T 31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 2 部分 ：高能量應(yīng)用測試規(guī)程》
3)GB/T 31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 3 部分：安全性要求測試方法》
4)GB/T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》
5)GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》
6)GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》
表1
序號 | 試驗類型 | 試驗項目 | 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) |
1 | 基本性能測試 | 容量和能量測試 | GB/T31467.1-2015：7.1 GB/T31467.2-2015：7.1 |
功率和內(nèi)阻測試 | GB/T31467.1-2015：7.2 GB/T31467.2-2015：7.2 | ||
無負(fù)載容量損失 | GB/T31467.1-2015：7.3 GB/T31467.2-2015：7.3 | ||
存儲中容量損失 | GB/T31467.1-2015：7.4 GB/T31467.2-2015：7.4 | ||
高低溫啟動功率 | GB/T31467.1-2015：7.5 | ||
能量效率測試 | GB/T31467.1-2015：7.6 GB/T31467.2-2015：7.5 | ||
荷電保持與容量恢復(fù)能力 | GB/31486-2015: 6.3.10 | ||
2 | 安全性測試 | 過溫保護 | GB/T31467.3-2015：7.13 |
過充電保護 | GB/T31467.3：7.15 | ||
過放電保護 | GB/T31467.3：7.16 | ||
3 | 循環(huán)壽命測試 | 室溫容量和能量 | GB/T31484-2015：6.2 |
室溫功率 | GB/T31484-2015：6.3 | ||
標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命 | GB/T31484-2015：6.4 | ||
工況循環(huán)壽命（功率型/能量型） | GB/T31484-2015：6.5.1、6.5.2、 6.5.3、6.5.4 | ||
4 | 研發(fā)測試 | 動力電池高速電流脈沖試驗 | |
電流階梯或斜坡試驗 | |||
電壓階梯或斜坡試驗 | |||
電池溫度測試 | |||
5 | 電動汽車用電池管理系統(tǒng) | 狀態(tài)參數(shù)測量精度 | QC/T 897-2011 |
SOC估算精度 | |||
電池故障診斷 | |||
過電壓運行 | |||
耐電源極性反接性能 |
1.2具備工況模擬功能，可根據(jù)工況數(shù)據(jù)及車載記錄數(shù)據(jù)（設(shè)置不同的電壓、電流、功率、SOC、內(nèi)阻等參數(shù)）文件轉(zhuǎn)換為模擬/仿真測試程序，對電池包進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工況測試。
1.3具有電池模擬器功能，用于電動汽車用電機及其控制器的性能、耐久及控制策略開發(fā)驗證試驗中替代動力電池總成，雙向恒壓源，可供電，并可吸收電流，將電能反饋交流電網(wǎng)。
試驗臺技術(shù)規(guī)格及主要配置：
2.1 試驗臺基本規(guī)格：
2.1.1 具有強大的電壓和電流和電源功能，可以滿足驅(qū)動系統(tǒng)和能量存儲設(shè)備等的開發(fā)需要?？捎糜跍y試、仿真或模擬純電動（EV）及混合電動車（HEV）等的能量存儲和驅(qū)動系統(tǒng)組件。
2.1.2 具備輔助電壓測量通道、輔助溫度測量通道和CAN-bus通訊等擴展功能。
2.1.3通過CAN與動力電池BMS管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，參與動力電池系統(tǒng)的測試。
2.1.4 主通道2個。
2.1.5 輔助電壓測量通道96個。
2.1.6 輔助溫度測量通道96個。
2.1.7 電壓測量裝置：準(zhǔn)確度不低于0.5級，其內(nèi)阻至少為1kΩ/V。
2.1.8 電流測量裝置：準(zhǔn)確度不低于0.5級。
2.1.9 溫度測量裝置：具有適當(dāng)?shù)牧砍蹋浞侄戎挡淮笥?℃。標(biāo)定準(zhǔn)確度不低于0.5℃。
2.1.10 計時器：按時、分、秒分度，準(zhǔn)確度為±1%。
2.1.11 電器柜底部有萬向腳輪，便于移動。
2.2 系統(tǒng)構(gòu)成
測試系統(tǒng)由能量轉(zhuǎn)換回路及數(shù)據(jù)采集與處理的實時計算機控制系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)集成，各組下位機硬件（測試回路與數(shù)據(jù)采集）通過以太網(wǎng)與上位機相連。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集各個電池模塊/單體的電壓和溫度，并測量總電流/總電壓等，數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫中，可以出分析報表或Excel格式數(shù)據(jù)等。各組硬件之間可以通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接。
系統(tǒng)具有回饋電網(wǎng)的儀器設(shè)備或功能，要求對公司內(nèi)部電網(wǎng)及外部電網(wǎng)無污染，能夠?qū)崿F(xiàn)能量高品質(zhì)雙向流動，放電能量高品質(zhì)回饋電網(wǎng)，具有如下特點:
1、高效、節(jié)能、對電網(wǎng)無污染；
2、高速動態(tài)響應(yīng)及轉(zhuǎn)換，滿足高標(biāo)準(zhǔn)實測工況模擬測試需求；
3、輸出紋波小，測試過程中對鋰電池不會造成傷害。
2.3 系統(tǒng)的可擴展性
考慮到用戶對電動汽車動力電池測試系統(tǒng)將來的擴展需求，除了額定電流/電壓/功率外具有較好的靈活性，便于用戶將來可能的系統(tǒng)擴展和調(diào)整。 例如：
2.3.1 CAN通訊接口擴展；
2.3.2 上位機軟件管理系統(tǒng)具備管理多臺電池測試設(shè)備的預(yù)留接口；
2.3.3 可以增加控制溫控箱、高溫高濕箱等；
2．3.4溫箱的通訊協(xié)議由招標(biāo)方提供。
2.4 系統(tǒng)配置
2.4.1 計算機硬件
工控機采用當(dāng)前市場主流品牌機型，主頻、CPU、硬盤、內(nèi)存、數(shù)據(jù)采集卡、顯示器等配置滿足用途和功能。
2.4.2電池包測試軟件可以在市場主流工控操作系統(tǒng)環(huán)境下運行，包括：用戶操作軟件，實時繪圖數(shù)據(jù)處理軟件和數(shù)據(jù)處理軟件等；采用正版操作系統(tǒng)和辦公處理軟件。
2.4.3測試軟件具有下列功能，可滿足各種標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)測試程序及用戶自定義測試程序，以滿足對EV/HEV電池測試需要。
2.4.3.1 恒電流充、放電；
2.4.3.2 恒電壓充電；
2.4.3.3 恒功率放電；
2.4.3.4 恒定負(fù)載放電；
2.4.3.5 快速放電；
2.4.3.6 電流階梯或斜坡；
2.4.3.7 電流脈沖充放電；
2.4.3.8 可任意編程控制，每一種測試的截止條件包括但不僅限于：測量值（電壓，電流，時間，溫度等），積分值（能量，容量，半循環(huán)數(shù)據(jù)）和微分值(V/δt, T/δt) ；
2.4.3.9 數(shù)據(jù)記錄模式：可設(shè)時間、dV、dI、dT、dAh、dWh、dP的變化等；
2.4.3.10 數(shù)據(jù)格式：把生成原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Excel或Accress數(shù)據(jù)庫格式等；
2.4.3.11 實時繪圖功能：實時圖形處理軟件，便于在實時繪圖方式下制作各種形式的數(shù)據(jù)分析及研究報告，可監(jiān)測測試的變化過程；
2.4.3.12 測試條件更改：測試過程中可以隨時更改尚未執(zhí)行的下一步流程。
2.4.3.13 系統(tǒng)具有控制功能、數(shù)據(jù)實時顯示功能、數(shù)據(jù)實時記錄功能、數(shù)據(jù)自定義存儲功能，數(shù)據(jù)后處理功能等；
2.4.3.14 具有實時圖形顯示，運行進(jìn)程記錄器，層次清晰的多坐標(biāo)曲線圖形，如電壓、電流、SOC、時間等關(guān)系圖；
2.4.3.15 可實現(xiàn)自編程工況運行，系統(tǒng)參數(shù)（包括采集參數(shù)和 CAN 信息）可作為工況控制的設(shè)定值；
2.4.3.16 設(shè)備本身帶有校準(zhǔn)功能：可校準(zhǔn)主通道的電壓、電流、輔助電壓和輔助溫度。
2.4.3.17曲線與查詢功能：
2.4.3.17.1系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示并保存溫度、總電壓、總電流及時間、累計循環(huán)次數(shù)，并能夠計算容量、安時、瓦時、充放電效率、ΔV/Δt、ΔI/Δt等；
2.4.3.17.2數(shù)據(jù)記錄表包含時間、過程時間、電壓、電流、溫度、實際容量、階段容量、內(nèi)阻、能量等；
2.4.3.17.3數(shù)據(jù)記錄表應(yīng)能單獨生成程序工步開始、跳轉(zhuǎn)、結(jié)束等時刻的時間、電壓、電流、溫度、階段容量等信息；
2.4.3.17.4電流放電過程中的數(shù)據(jù)顯示為負(fù)值，充電過程中的數(shù)據(jù)顯示為正值；設(shè)備每個通道的測試數(shù)據(jù)可單獨保存或查看，充電、放電及暫停等工藝步驟標(biāo)應(yīng)能以不同顏色或其他形式區(qū)分；
2.4.3.17.6同一個項目數(shù)據(jù)保存時，所有數(shù)據(jù)可一次性保存在一個文件中；
2.4.3.17.7具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能，按照時間段、項目名稱等實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢；
2.4.3.17.8曲線種類 X坐標(biāo)：總時間、充電時間、放電時間、容量、能量、循環(huán)序號等；Y坐標(biāo)：總電壓、總電流、容量、能量、功率、單體電壓、單體溫度。
2.4.4 測試軟件系統(tǒng)有用戶自定義功能：用戶可以自定義設(shè)定試驗步數(shù)、工況點、測試參數(shù)、采集時間、文件存儲路徑、文件存儲名稱、保護限值等參數(shù)；程序編輯器讓用戶在視窗界面下編輯程序，無需編程語言的使用經(jīng)驗。
2.4.5 安全保護功能
2.4.5.1 全過程的限制保護條件；
2.4.5.2工控機的看門狗安全保護；
2.4.5.3 硬件具有緊急停止功能；
2.4.5.4 輸入保護：欠壓、過壓、過流、缺相、過載、超溫停機保護報警；
2.4.5.5 輸出保護：過壓、過流、過載。
2.5 試驗臺主要技術(shù)參數(shù)：
序號 | 測試項目 | 技術(shù)參數(shù) |
1 | 設(shè)備交流輸入 | 380V±10% 頻率50Hz±3Hz |
2 | 主通道數(shù)量 | 2 |
3 | 硬件技術(shù) | PWM-IGBT /AC-DC模塊 |
4 | 系統(tǒng)輸出運行范圍 | 每通道電壓輸出范圍：30～750VDC 每通道電流輸出范圍：-500A～+500A，電流分2個量程：500A/100A 每通道zui大支流輸出持續(xù)功率：150kW，無時間限制 通道合并輸出電流：-1000A～+1000A，持續(xù)功率：300kW |
5 | 主通道電壓測量與控制精度 | ≤±0.1%FS（0～40℃） |
6 | 主通道電流測量與控制精度 | ≤±0.1%FS（0～40℃） |
7 | 輔助電壓測量通道 | 96個 測量范圍：-5V～+5V 測量精度：0.1%滿量程 測量線纜：3m，并帶紫銅制鱷魚夾具 |
8 | 輔助溫度測量通道 | 96個 測量精度：±1℃ 溫度傳感器類型：建議K型熱電偶 熱電偶線：3m，鎧裝 |
9 | 主通道數(shù)據(jù)采集zui小間隔 | ≤10ms |
10 | 主通道數(shù)據(jù)記錄間隔 | ≤100ms |
11 | 輔助通道數(shù)據(jù)記錄頻率 | ≤1s |
12 | 充放電截至條件 | 電壓、電流、時間、容量、功率、 電量、單體電壓、單體溫度、BMS測量值及擴展變換的衍生數(shù)值等量值及擴展變換的衍生數(shù)值等。 |
13 | 充放電方式 | 恒流充放電、恒壓充電、階梯充放電、恒功率充放電、恒電阻充放電、脈沖充放電、斜坡充放電 |
14 | 可持續(xù)的數(shù)據(jù)采集間隔 | 255h: 59min: 59.95s |
15 | 程序步數(shù) | 9999 |
16 | 循環(huán)嵌套 | ≥3層 |
17 | 程序步數(shù)設(shè)置時間 | 255h: 59min: 59.95s |
18 | 程序循環(huán)次數(shù) | 1 ～ 9999 |
19 | zui短步長 | 20ms |
20 | 對限制條件的響應(yīng)時間 | 20ms |
21 | 動態(tài)響應(yīng)能力（恒流源）以電池包為實際負(fù)載，并且輸出電流無超調(diào) | 0到充電或放電（90%滿量程設(shè)定）：≤ 10ms； 充電到放電（90%滿量程設(shè)定）：≤ 20 ms； 放電到充電（90%滿量程設(shè)定）：≤ 20 ms； |
22 | 安時數(shù)Ah | 累計可達(dá)99999 |
23 | 瓦時數(shù)kWh | 累計可達(dá)99999 |
24 | 通訊連接方式 | 以太網(wǎng)/RS485/CAN通訊 |
25 | CAN通訊接口 | CAN2.0A,CAN2.0B |
26 | 能量回饋 | 回饋電網(wǎng)，電力反饋系統(tǒng)應(yīng)符合通用電氣標(biāo)準(zhǔn)IEEE-519 和滿足中國電網(wǎng)要求,不對用戶現(xiàn)場電網(wǎng)造成嚴(yán)重干擾。 |
27 | 保護功能 | 輸入保護：欠壓、過壓、過流、缺相、過載；過溫停機保護 報警輸出保護:過壓、過流、過載；意外斷電保護，防止因總電源意外斷電造成設(shè)備損壞或壽命縮短 |
28 | 功率因數(shù) (電網(wǎng)反饋) | > 0.98 |
29 | 總諧波失真 | < 3%（需配備附加的APF） |
30 | 標(biāo)準(zhǔn)配置輸出電纜 | 四線制測量，長3m |
31 | 設(shè)備運行噪聲 | 距離恒壓源系統(tǒng)1米處測量的噪聲應(yīng)≤75dB（A） |
32 | 平均*運行時間 | ≧5000h |
33 | 冷卻方式 | 散熱器+軸流風(fēng)機風(fēng)冷 |
34 | 整機防護等級 | IP21 |
35 | 設(shè)備運行的環(huán)境溫度 | 0℃～40℃ |
36 | 設(shè)備運行的環(huán)境濕度 | 15%RH～95%RH（非冷凝） |
37 | 設(shè)備運行海拔高度 | 0～1000m |
38 | 保護措施 | 停電、過壓、過熱、計算機故障等安全保護。 設(shè)備自身的過壓、過流等保護。 由于測試人員的誤操作引起的短路、電池電極正反接錯等的保護。
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滿足標(biāo)準(zhǔn)：
1)GB/T 31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 1 部分：高功率應(yīng)用測試規(guī)程》
2)GB/T 31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 2 部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程》
3)GB/T 31467.3-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第 3 部分：安全性要求測試方法》
4)GB/T 31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》
5)GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》
6)GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》