電池特性測試系統(tǒng)
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產(chǎn)品名稱:
電池特性測試系統(tǒng)
產(chǎn)品型號:
產(chǎn)品展商:
REANOW/雷若科技
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簡單介紹
電池特性測試系統(tǒng)：電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)視、運行控制、絕緣監(jiān)測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過對電池狀態(tài)的實時監(jiān)測，保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定**運行；監(jiān)測電池的一致性，通過均衡對電池進行在線式維護，保證電池成組的使用效率及壽命。
電池特性測試系統(tǒng) 的詳細介紹
電池特性測試系統(tǒng)概要設(shè)計
1 BMS簡介
1.1 BMS定義
BMS(Battery
Management
System簡稱)電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)視、運行控制、絕緣監(jiān)測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過對電池狀態(tài)的實時監(jiān)測，保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定**運行；監(jiān)測電池的一致性，通過均衡對電池進行在線式維護，保證電池成組的使用效率及壽命。
電池管理系統(tǒng)基礎(chǔ)功能：電流、電壓和溫度采集、計算和校準、電芯均衡、熱管理、系統(tǒng)運行狀況分析、充/放電控制、故障診斷、報警和**保護、數(shù)據(jù)通訊等。
1.2 **電池特性測試系統(tǒng)組成
電池特性檢測系統(tǒng)是由電池包(PACK)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、充放設(shè)備、DC12V供電電源、PC上位機、通信設(shè)備及外圍輔助設(shè)備組成。其中PACK是系統(tǒng)測試研究的對象，BMS是整個系統(tǒng)的核心控制**一方面控制電池的充放電并時刻檢測和保護電池以免發(fā)生過充過放引起火災(zāi)，同時負責(zé)記錄充放電過程產(chǎn)的數(shù)據(jù)以便于學(xué)生分析電池特性。充放電設(shè)備是負責(zé)給電池充電或者放電，DC12V供電電源是負責(zé)給BMS系統(tǒng)供電；PC上位機是人機交互界面同時也是電池特性分析展示的窗口。
2系統(tǒng)框圖及硬件設(shè)計說明
圖一：系統(tǒng)框圖
2.1 關(guān)鍵模塊功能描述
2.1.1 充放電設(shè)備：
此系統(tǒng)采用KS80V50A-1CH充放電一體柜，詳細參數(shù)見下表一：
|
序號
|
規(guī)格型號
|
KS80V10A-1CH
|
|
1
|
輸出通道數(shù)
|
1CH
|
|
2
|
通訊方式
|
485(網(wǎng)口)
|
|
3
|
充電電壓
|
DC 5～80V
|
|
4
|
放電電壓
|
DC 80～5V
|
|
5
|
充電電流
|
DC 0.5～60A
|
|
6
|
放電電流
|
DC 0.5～50A
|
|
7
|
電壓精度
|
±（0.05%RD + 0.05%FS）
|
|
8
|
電流精度
|
±（0.05%RD + 0.05%FS）
|
|
9
|
電壓分辨率
|
1mV
|
|
10
|
電壓穩(wěn)定度
|
≤0.1%
|
|
11
|
電流分辨率
|
1mA
|
|
12
|
電流穩(wěn)定度
|
≤0.1%
|
|
13
|
功率輸出范圍
|
0.5～Pmax = Vmax * Imax
|
|
14
|
輸入阻抗
|
≧500 KΩ
|
|
15
|
輸入電源
|
AC 380V/220V±10%/ 50Hz
|
|
16
|
功率精度
|
±（0.05%RD+0.05%FS）
|
|
17
|
電流響應(yīng)時間
|
電流輸出在60A 時硬件響應(yīng)時間：≤50ms
|
|
18
|
時間設(shè)定范圍
|
0～9999 分鐘內(nèi)任意設(shè)置，時間單位分別為 h、min、s 任選，分辨率 1s
|
|
19
|
時間分辨率
|
1s
|
|
20
|
記錄方式
|
充電記錄時間、放電記錄時間、靜止記錄時間、全局記錄時間
|
|
21
|
記錄頻率
|
100mS～65535S
|
|
22
|
充電模式
|
恒流充電、恒壓充電、恒流恒壓（CC/CV）、恒功率充電
|
|
23
|
充電截止條件
|
電壓，電流，時間，容量
|
|
24
|
放電模式
|
恒流放電、恒壓放電、恒功率放電
|
|
25
|
放電截止條件
|
電壓，電流，時間，容量
|
|
26
|
保護功能
|
數(shù)據(jù)異常恢復(fù)； 電池反接保護功能；
軟件過壓、欠壓、過流、欠流、過容量保護，電壓電流保護值范圍可設(shè)定，保護后可提示和記錄；
|
|
27
|
單循環(huán)工步數(shù)
|
≤100 步，具有嵌套循環(huán)功能
|
|
28
|
連續(xù)工作時間
|
設(shè)備的功率應(yīng)滿足所有通道能夠滿負荷、365*24 小時不間斷運轉(zhuǎn)
|
|
29
|
設(shè)備噪音
|
小于 72dB
|
|
30
|
電路結(jié)構(gòu)
|
模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于替換和維修
|
|
32
|
重量
|
約30kg
|
|
33
|
軟件
|
1、軟件支持各種續(xù)接，如手動暫停續(xù)接、軟件關(guān)閉續(xù)接、斷電中斷續(xù)接、設(shè)備通信中斷續(xù)接、異常停止續(xù)接；
2、支持條碼掃描，可對一維碼、二維碼進行掃描，有順序掃碼、通道跳躍掃碼、裝盤掃碼等掃碼方式；
3、本地測試詳細數(shù)據(jù)存儲，可隨時查看各通道當前測試數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)與曲線對應(yīng)兩種方式對應(yīng)呈現(xiàn)，并且支持以單個或批量形式導(dǎo)出 EXCE 報表，另外可根據(jù)需要設(shè)置測試結(jié)束自動導(dǎo)數(shù)據(jù)。
4、支持容量分選，可對電池進行等級分選；
5、支持測試結(jié)束合格判斷，根據(jù)循環(huán)容量、電壓、時間等信息進行判斷 Pass/NG 結(jié)果；
6、支持各種工步保護及全局電壓、電流、溫度異常保護,并進行異常報警；
7、支持單位轉(zhuǎn)換；
8、支持數(shù)據(jù)庫服務(wù)器后臺存儲或 MES 對接；
9、軟件脫機保護；
10、軟件提供免費升級。
|
|
34
|
工作/存儲溫度
|
0℃～40℃/-10℃～50℃
|
|
35
|
工作/存儲環(huán)境相對濕度
|
≤70% RH /≤80% RH（沒有水汽凝結(jié)）
|
|
36
|
設(shè)備維護
|
非專業(yè)人士請勿拆開機箱。定期對設(shè)備接頭進行檢查，防止接觸**。
|
|
37
|
運輸
|
包裝適用與汽車、船、飛機、火車等運輸，運輸過程中應(yīng)防雨，文明裝卸。
|
表一
2.1.2 BMS系統(tǒng)介紹：
BMS采用主從一體式架構(gòu),預(yù)留13路DI輸入口，預(yù)留7路DO輸出口，預(yù)留2路CAN，預(yù)留1路485通信MCU采用GD32F427VET6芯片，主頻可以達到144Mhz、支持浮點運算、12ADC等功能豐富強大;兩路CAN通信分別和上位機、充放電設(shè)備通信；一路RS485通信可連接其他輔助設(shè)備；系統(tǒng)可以實現(xiàn)PACK端BAT端的電壓檢測，總線電流檢測，PACK端的絕緣電阻檢測，PACK端的反接電壓檢測。關(guān)鍵電氣器件的溫度檢測。通過這些參數(shù)可以實現(xiàn)SOC的計算，各關(guān)鍵電氣器件使用狀況進行是否正常的判斷。以下是系統(tǒng)參數(shù)表。
圖二：BMS系統(tǒng)控制框圖
BMS基本參數(shù)表
|
參數(shù)
Parameter
|
描述
Description
|
技術(shù)指標 Rating
|
備注
Remarks
|
|
Min.
|
Type.
|
Max.
|
Unit
|
|
工作電壓
|
工作電壓范圍
|
9
|
12/24
|
48
|
V
|
|
|
工作電流
|
24V 下工作電流
|
|
|
100
|
mA
|
|
|
工作溫度
|
系統(tǒng)工作溫度范圍
|
-40
|
25
|
85
|
℃
|
|
|
工作濕度
|
系統(tǒng)工作濕度范圍
|
5%
|
|
95%
|
RH
|
|
|
CAN通信
|
CAN1 速率
|
125
|
250
|
500
|
Kbit/s
|
隔離
|
|
CAN2 速率
|
125
|
250
|
500
|
Kbit/s
|
隔離
|
|
RS485 通信
|
RS48 速率
|
9600
|
19200
|
115200
|
bps
|
隔離
|
|
總電壓采集
|
采集誤差值≤±0.5%F.S
|
0
|
|
1000
|
V
|
|
|
分流器電流
采集
|
采集誤差值≤0.5%F.S，不含分流器自身誤差
|
-500
|
|
500
|
A
|
全量程
|
|
誤差值≤±0.5A，不含分流器自身誤差
|
-50
|
|
50
|
A
|
小量程
|
|
粘連檢測
|
2 路總繼電器粘連檢測
|
|
|
|
|
|
|
溫度采集
|
10 路，-20~65℃范圍，誤差≤±1℃，
其它范圍誤差≤±2℃
|
40
|
|
125
|
℃
|
|
|
絕緣電阻采集
|
采集誤差≤±20%F.S
|
0.005
|
|
20
|
MΩ
|
|
|
誤差≤±10KΩ
|
5
|
|
50
|
kΩ
|
|
|
驅(qū)動控制
|
1路高邊，6路低邊，持續(xù)載流能力≥3A
2A/24V，瞬態(tài)載流能力≥5A@100ms
|
|
|
|
|
典型值
12/24V
|
|
DO 輸出
|
6路*大輸出電流50mA
|
|
|
|
|
|
|
DI 檢測
|
13路DIH高電平閾值
|
6
|
|
32
|
V
|
|
|
干接點控制
|
2路機械繼電器，不可以帶載切斷，持續(xù)載流能力
|
-
|
-
|
2
|
A
|
30VDC/
250VAC
|
|
SOX 估算
|
SOC 估算
|
|
|
±5
|
%
|
|
|
SOH 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
SOE 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
DCR 估算
|
|
|
±10
|
%
|
|
|
數(shù)據(jù)存儲
|
事件記錄條數(shù)
|
|
|
12000
|
條
|
|
|
實時數(shù)據(jù)存儲
|
|
|
1
|
Year
|
|
|
絕緣性能
|
1000V/DC 下
|
10
|
|
|
MΩ
|
|
|
耐壓性能
|
≥2U+1000V/DC
|
|
|
3000
|
V
|
|
|
60s 漏電流
|
-
|
-
|
1
|
mA
|
|
3 電池管理系統(tǒng)（BMS）特性
3.1 保護功能、閾值
報警等級說明
|
報警等級
|
Action/相應(yīng)動作
|
|
Level 1 failure/**故障
|
播報報警代碼
|
|
Level 2 failure/二級故障
|
播報報警代碼
|
|
Level 3 failure/三級故障
|
播報報警代碼,超時10s后下電
|
3.2 電壓保護（以三元鋰電為例）
|
Item Definition/報警類別定義
|
Trigger
Threshold (V)/觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay
(s)/觸發(fā)延時
|
Release Threshold
(V)/釋放閾值
|
Release Delay
(s)/釋放延時
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
CellHVoltAlarm1
單體電壓過高故障1級
|
4.16
|
3
|
4.14
|
5
|
During charge/充電
|
|
CellHVoltAlarm2
單體電壓過高故障2級
|
4.17
|
3
|
4.16
|
5
|
|
CellHVoltAlarm3
單體電壓過高故障3級
|
4.18
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalHVoltAlarm1
總壓過高故障1級
|
79.04（4.16）
|
3
|
78.66（4.14）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm2
總壓過高故障2級
|
79.23（4.17）
|
3
|
79.04（4.16）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm3
總壓過高故障3級
|
79.42（4.18）
|
3
|
/
|
5
|
|
CellLVoltAlarm1
單體電壓過低故障1級
|
2.95
|
3
|
3.30
|
5
|
During discharge/放電
|
|
CellLVoltAlarm2
單體電壓過低故障2級
|
2.9
|
3
|
3.20
|
5
|
|
CellLVoltAlarm3
單體電壓過低故障3級
|
2.85
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalLVoltAlarm1
總壓過低故障1級
|
56.05（2.95）
|
3
|
62.7（3.30）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm2
總壓過低故障2級
|
55.1（2.85）
|
3
|
60.8（3.20）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm3
總壓過低故障3級
|
54.15（2.70）
|
3
|
/
|
/
|
3.3 壓差警告（以三元鋰電為例）
|
Item Definition
/報警類別定義
|
Trigger
Threshold (mV)
/觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay (s)
/觸發(fā)延時
|
Release
Threshold (mV)
/釋放閾值
|
Release
Time (s)
/釋放延時
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
HDiffVoltAlarm1
壓差過大故障1級
|
300
|
3
|
200
|
5
|
Charge &Discharge
充放電
|
|
HDiffVoltAlarm2
壓差過大故障2級
|
400
|
3
|
300
|
5
|
|
HDiffVoltAlarm3
壓差過大故障3級
|
500
|
3
|
/
|
/
|
3.4 過流保護
|
Item Definition
/報警類別定義
|
Trigger
Threshold
(A) /觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay
(s) /觸發(fā)延時
|
Release
Threshold
(A) /釋放閾值
|
Release
Time
(s) /釋放延時
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
ChgHCurrentAlarm1
充電電流過大故障1級
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During charge
充電時
|
|
ChgHCurrentAlarm2
充電電流過大故障2級
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
ChgHCurrentAlarm3
充電電流過大故障3級
|
20
|
5
|
/
|
/
|
|
DischgHCurrentAlarm1
放電電流過大故障1級
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During discharge
放電時
|
|
DischgHCurrentAlarm2
放電電流過大故障2級
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
DischgHCurrentAlarm3
放電電流過大故障3級
|
20
|
5
|
/
|
/
|
3.5 短路保護
Overcurrent protection valve：100A≤500uS
過流保護值：100A≤500uS
3.6 溫度保護（詳細參數(shù)根據(jù)不同電池有所調(diào)整）
|
Item Definition
/報警類別定義
|
Trigger
Threshold (°C) /觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay(s)
/觸發(fā)延時
|
Release
Threshold
(°C) /釋放閾值
|
Release
Time (s) /釋放延時
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
PackHTempAlarm1
PACK充電溫度過高故障1級
|
52
|
3
|
45
|
10
|
During charge
充電狀態(tài)
|
|
PackHTempAlarm2
PACK充電溫度過高故障2級
|
53
|
3
|
50
|
10
|
|
PackHTempAlarm3
PACK充電溫度過高故障3級
|
55
|
3
|
/
|
/
|
|
PackLTempAlarm1
PACK充電溫度過低故障1級
|
5
|
3
|
8
|
5
|
|
PackLTempAlarm2
PACK充電溫度過低故障2級
|
3
|
3
|
5
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK充電溫度過低故障3級
|
0
|
3
|
2
|
5
|
|
PackLTempAlarm1
PACK放電溫度過低故障1級
|
-17
|
3
|
-14
|
5
|
During discharge
放電狀態(tài)
|
|
PackLTempAlarm2
PACK放電溫度過低故障2級
|
-18
|
3
|
-15
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK放電溫度過低故障3級
|
-20
|
3
|
-17
|
5
|
|
PackHTempAlarm1
PACK放電溫度過高故障1級
|
57
|
3
|
54
|
5
|
|
PackHTempAlarm2
PACK放電溫度過高故障2級
|
58
|
3
|
55
|
5
|
|
PackHTempAlarm3
PACK放電溫度過高故障3級
|
60
|
3
|
/
|
/
|