一電池模擬器系統(tǒng)概述
電池(電容)模擬器系統(tǒng)由電池模擬器、外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及上位機(jī)控制軟件構(gòu)成。系統(tǒng)的核心為電池模擬器及其控制系統(tǒng)。
電池模擬器具有恒壓、恒流、恒功率多種輸出模式，具備電池充放電、電池內(nèi)阻、電池溫度等特性模擬功能。電池包充放電模擬系統(tǒng)既能做為電池組測(cè)試的電流源使用，也可操作在電壓源模式下，成為一臺(tái)能量回收式測(cè)試仿真器，并可回收到電網(wǎng)再利用。利用此雙向電源的特性，搭配仿真電源軟件，可直接設(shè)定電池仿真電源的輸出電壓，顯示操作時(shí)的電壓/充放電流/功率等數(shù)值，并可紀(jì)錄電池仿真電源一段時(shí)間中的充電或放電容量。
外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備電壓采集與溫度采集功能，主要為電池或電容模組采集數(shù)據(jù)提供端口。
控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)具備測(cè)試參數(shù)設(shè)置、測(cè)試任務(wù)定義、測(cè)試數(shù)據(jù)顯示及圖表轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控等功能。
圖1 電池模擬器系統(tǒng)解決方案
二電池模擬器系統(tǒng)引用標(biāo)準(zhǔn)及適用場(chǎng)合
01電池模擬器系統(tǒng)引用標(biāo)準(zhǔn)
[1] GB/T31467.1-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第1部分：高功率應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
[2] GB/T31467.2-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
[3] GB/T31467.2-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求與測(cè)試方法
[4] ISO 12405-1-2014 電動(dòng)道路車輛 鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程第1部分：高功率應(yīng)用
[5] ISO 12405-2-2014 電動(dòng)道路車輛 鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)測(cè)試規(guī)程第2部分：高能量應(yīng)用
[6] ISO 12405-3-2014 電動(dòng)道路車輛 鋰離子牽引電池組和系統(tǒng)的試驗(yàn)規(guī)范第3部分：安全性能要求
[7] SAEJ2288 電動(dòng)車輛電池模塊的壽命循壞測(cè)試
02電池模擬器系統(tǒng)適用場(chǎng)合
銀河天濤電池模擬器系統(tǒng)適用于以下場(chǎng)合：
● 電動(dòng)汽車電機(jī)、控制器測(cè)試;電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力總承系統(tǒng)測(cè)試
● 特種電動(dòng)車輛電機(jī)、控制器測(cè)試;特種電動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力總承系統(tǒng)測(cè)試
● 船艦電傳動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試
● 電機(jī)系統(tǒng)測(cè)試
● 充電機(jī)、充電樁測(cè)試
● 儲(chǔ)能系統(tǒng)變流器測(cè)試
● 電池組、電池包充放電測(cè)試;電容、超級(jí)電容充放電測(cè)試
● UPS、EPS系統(tǒng)測(cè)試
● 直流屏系統(tǒng)測(cè)試
● 替代普通直流電源作為測(cè)試電源;替代真實(shí)電池供電測(cè)試
圖2 電池模擬器系統(tǒng)應(yīng)用
三TES系列電池模擬器
01電池模擬器功能
銀河天濤TES系列電池模擬器具有兩大基本功能：
直流電源輸出功能
● 具有恒壓、恒壓限流、恒功率多種輸出模式；
● 直流雙向流動(dòng)，支持電機(jī)測(cè)試能量反灌；
● 支持編程測(cè)試輸出；
電池模擬功能
● 電池充電特性模擬功能；
● 電池放電特性模擬功能；
● 電池SOC特性模擬功能；
● 電池內(nèi)阻、溫度特性模擬功能；
02電池模擬器突出特點(diǎn)
1)運(yùn)用功率單元串并聯(lián)國(guó)家專利技術(shù)，一臺(tái)電池模擬器可由2個(gè)或多個(gè)獨(dú)立單元構(gòu)成，每個(gè)單元即可獨(dú)立使用，又可串并聯(lián)使用(如單個(gè)模塊為800V、300A時(shí)，使用兩個(gè)模塊串聯(lián)則為1600V、300A，并聯(lián)使用則為800V、600A);
2)采用公司獨(dú)有的專利技術(shù)，使中間直流母線可以隨輸出電壓變化而變化，即當(dāng)輸出800V時(shí)中間直流母線是900V左右，而當(dāng)輸出50V時(shí)中間直流母線自動(dòng)下降到100V。其他公司的800V電池模擬器最低輸出電壓一般只能穩(wěn)定輸出到150V左右，而且輸出波動(dòng)大、效率低。我公司的專利技術(shù)可以保證在20V-1600V間都可以平穩(wěn)高效的輸出，而且全范圍輸出波形品質(zhì)極佳。
3)銀河天濤電池模擬器自帶耗能保護(hù)單元，當(dāng)回饋能量大時(shí)，自動(dòng)投切到耗能模塊，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
4)保護(hù)功能完善：池模擬器具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)溫、缺相等故障保護(hù)。保護(hù)參數(shù)可編程，輸出極限電壓可以設(shè)置，保護(hù)被試品安全。過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)溫故障采用兩級(jí)門限處理方式，當(dāng)達(dá)到低門限故障值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并限制輸出;當(dāng)達(dá)到高門限故障值時(shí)發(fā)出緊急聲光報(bào)警信號(hào)，并且立即采取制動(dòng)措施，降低輸出，啟動(dòng)緊急剎車裝置，達(dá)到安全門限之后，再停止輸出。
5)與電網(wǎng)隔離、安全可靠，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備產(chǎn)生任何干擾。
03電池模擬器典型參數(shù)
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型號(hào) | TES-600-1200 |
| 輸入 | 相數(shù) | 3φ3W＋G |
| 電壓 | 380V±10% | |
| 功率 | 15kW | |
| 頻率 | 50Hz±3Hz | |
| 輸出（單相） | 輸出電壓 | PLC≥50Vrms |
| 輸出電流 | 0～100Arms | |
| 輸出正弦波頻率范圍 | 10Hz～100kHz | |
| 電流幅值精度 |
≤0.05%，10Hz~1kHz；≤0.1%，1kHz~20kHz； ≤0.2%，20kHz~100kHz |
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| 穩(wěn)定度 | 0.02%/3min | |
| 頻率精度 | 0.01% | |
| 波形品質(zhì)（正弦波） | THD≤1% | |
| 基波波形 | 正弦波、三角波、方波等（可選諧波） | |
| 方波信號(hào)特性 | 上升/下降時(shí)間 | ＜10us |
| 過(guò)沖 | ≤5% | |
| 占空比 | 1%～99%（受當(dāng)前頻率設(shè)置限制） | |
| 不對(duì)稱性 | 周期的2% | |
| 三角波 | 線性度 | ≤峰值輸出的2% |
| 信號(hào)特性 | 對(duì)稱性 | 0%至100% |
| 通訊和操作 | 操作界面 | 大屏幕液晶 |
| 外部通訊 | RS485（標(biāo)配） | |
| 保護(hù) | 輸入 | 過(guò)壓、過(guò)流、缺相 |
| 輸出 | 過(guò)壓、過(guò)溫、過(guò)流 | |
| 環(huán)境條件和安全 | 防護(hù)等級(jí) | IP20(室內(nèi) ) |
| 冷卻方式 | 強(qiáng)制風(fēng)冷 | |
| 環(huán)境溫度 | 0～45℃ | |
| 相對(duì)濕度 | 10～90% （非凝結(jié)) | |
| 噪音 | ＜65dB | |
| 體積 | 體積(W*D*H) | 約1200*1000*2200 mm（內(nèi)置5套100A模塊） |
| 重量 | / | 約2000kg |
| 備注：可選諧波輸出功能：0～50次諧波，總帶寬100kHz； | ||
四外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備電壓采集與溫度采集功能，主要為電池或電容模組采集數(shù)據(jù)提供端口。
電壓、溫度采集系統(tǒng)包含36路以上采集通道，通過(guò)CAN通訊為電池或電容模組采集數(shù)據(jù)提供端口。電壓、溫度采集系統(tǒng)將采集的動(dòng)力電池電壓、溫度數(shù)據(jù)通過(guò)CAN通訊傳給控制系統(tǒng)。
| 數(shù)據(jù)采集通道數(shù) | 電壓采集范圍 | 電壓采集精度 | 溫度采集精度 | 數(shù)據(jù)采集速率 | 分辨率 | 溫度范圍 |
| ≥36 | 0~5V | ≤±0.1%滿量程 | ≤±1℃ | <100ms | 15Bit | -40°C 至 +150°C |
五上位機(jī)控制軟件
1、上位機(jī)軟件功能
● 控制變量：電流，電壓，功率，電阻，斜坡功能，脈沖電流
● 截至參數(shù)：時(shí)間，電壓，電流，安時(shí)，瓦時(shí)，斜率，溫度可選
● 功能：充電，放電，暫停，循環(huán)，源端，載端
● 測(cè)量參數(shù)：電壓，電流，時(shí)間，安時(shí)，瓦時(shí)，功能，步數(shù)，循環(huán)次數(shù)，溫度可選
● 被測(cè)數(shù)據(jù)顯示：試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)終端顯示數(shù)據(jù)
● 軟件可以自定義標(biāo)題、測(cè)試命令、測(cè)試任務(wù)等
● 軟件為多用戶、多任務(wù)處理系統(tǒng)，具備權(quán)限設(shè)置功能
● 測(cè)試數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為圖標(biāo)或曲線方式便于分析、記錄
● 測(cè)試數(shù)據(jù)文件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用管理，滿足遠(yuǎn)程管理要求
● 通訊功能：具備CAN通信接口，可以與電池BMS進(jìn)行通信
圖3 電池模擬器系統(tǒng)上位機(jī)軟件界面
