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動力電池電學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)行標準：
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)標準 |
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 | ||
標準循環(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，對電池包進行標準工況測試。
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。可用于測試、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：準確度不低于0.5級。
2.1.9 溫度測量裝置：具有適當?shù)牧砍蹋浞侄戎挡淮笥?℃。標定準確度不低于0.5℃。
2.1.10 計時器：按時、分、秒分度，準確度為±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，滿足高標準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)議由招標方提供。
2.4 系統(tǒng)配置
2.4.1 計算機硬件
工控機采用當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，可滿足各種標準動態(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，運行進程記錄器，層次清晰的多坐標曲線圖形，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)備本身帶有校準功能：可校準主通道的電壓、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：總時間、充電時間、放電時間、容量、能量、循環(huán)序號等；Y坐標：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99999 |
23 | 瓦時數(shù)kWh | 累計可達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)符合通用電氣標準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 | 標準配置輸出電纜 | 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+軸流風機風冷 |
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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滿足標準：
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》