電池特性測試系統
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產(chǎn)品名稱(chēng):
電池特性測試系統
產(chǎn)品型號:
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REANOW/雷若科技
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簡(jiǎn)單介紹
電池特性測試系統：電池管理系統能夠實(shí)現電池狀態(tài)監視、運行控制、絕緣監測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過(guò)對電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測，保證系統的正常穩定**運行；監測電池的一致性，通過(guò)均衡對電池進(jìn)行在線(xiàn)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 的詳細介紹
電池特性測試系統概要設計
1 BMS簡(jiǎn)介
1.1 BMS定義
BMS(Battery
Management
System簡(jiǎn)稱(chēng))電池管理系統能夠實(shí)現電池狀態(tài)監視、運行控制、絕緣監測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過(guò)對電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測，保證系統的正常穩定**運行；監測電池的一致性，通過(guò)均衡對電池進(jìn)行在線(xiàn)式維護，保證電池成組的使用效率及壽命。
電池管理系統基礎功能：電流、電壓和溫度采集、計算和校準、電芯均衡、熱管理、系統運行狀況分析、充/放電控制、故障診斷、報警和**保護、數據通訊等。
1.2 **電池特性測試系統組成
電池特性檢測系統是由電池包(PACK)、電池管理系統（BMS）、充放設備、DC12V供電電源、PC上位機、通信設備及外圍輔助設備組成。其中PACK是系統測試研究的對象，BMS是整個(gè)系統的核心控制**一方面控制電池的充放電并時(shí)刻檢測和保護電池以免發(fā)生過(guò)充過(guò)放引起火災，同時(shí)負責記錄充放電過(guò)程產(chǎn)的數據以便于學(xué)生分析電池特性。充放電設備是負責給電池充電或者放電，DC12V供電電源是負責給BMS系統供電；PC上位機是人機交互界面同時(shí)也是電池特性分析展示的窗口。
2系統框圖及硬件設計說(shuō)明
圖一：系統框圖
2.1 關(guān)鍵模塊功能描述
2.1.1 充放電設備：
此系統采用KS80V50A-1CH充放電一體柜，詳細參數見(jiàn)下表一：
|
序號
|
規格型號
|
KS80V10A-1CH
|
|
1
|
輸出通道數
|
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
|
電壓穩定度
|
≤0.1%
|
|
11
|
電流分辨率
|
1mA
|
|
12
|
電流穩定度
|
≤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
|
電流響應時(shí)間
|
電流輸出在60A 時(shí)硬件響應時(shí)間：≤50ms
|
|
18
|
時(shí)間設定范圍
|
0～9999 分鐘內任意設置，時(shí)間單位分別為 h、min、s 任選，分辨率 1s
|
|
19
|
時(shí)間分辨率
|
1s
|
|
20
|
記錄方式
|
充電記錄時(shí)間、放電記錄時(shí)間、靜止記錄時(shí)間、全局記錄時(shí)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(shí)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(shí)間，容量
|
|
26
|
保護功能
|
數據異?；謴?； 電池反接保護功能；
軟件過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、欠流、過(guò)容量保護，電壓電流保護值范圍可設定，保護后可提示和記錄；
|
|
27
|
單循環(huán)工步數
|
≤100 步，具有嵌套循環(huán)功能
|
|
28
|
連續工作時(shí)間
|
設備的功率應滿(mǎn)足所有通道能夠滿(mǎn)負荷、365*24 小時(shí)不間斷運轉
|
|
29
|
設備噪音
|
小于 72dB
|
|
30
|
電路結構
|
模塊化結構設計，便于替換和維修
|
|
32
|
重量
|
約30kg
|
|
33
|
軟件
|
1、軟件支持各種續接，如手動(dòng)暫停續接、軟件關(guān)閉續接、斷電中斷續接、設備通信中斷續接、異常停止續接；
2、支持條碼掃描，可對一維碼、二維碼進(jìn)行掃描，有順序掃碼、通道跳躍掃碼、裝盤(pán)掃碼等掃碼方式；
3、本地測試詳細數據存儲，可隨時(shí)查看各通道當前測試數據及歷史數據，有數據與曲線(xiàn)對應兩種方式對應呈現，并且支持以單個(gè)或批量形式導出 EXCE 報表，另外可根據需要設置測試結束自動(dòng)導數據。
4、支持容量分選，可對電池進(jìn)行等級分選；
5、支持測試結束合格判斷，根據循環(huán)容量、電壓、時(shí)間等信息進(jìn)行判斷 Pass/NG 結果；
6、支持各種工步保護及全局電壓、電流、溫度異常保護,并進(jìn)行異常報警；
7、支持單位轉換；
8、支持數據庫服務(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(méi)有水汽凝結）
|
|
36
|
設備維護
|
非專(zhuān)業(yè)人士請勿拆開(kāi)機箱。定期對設備接頭進(jìn)行檢查，防止接觸**。
|
|
37
|
運輸
|
包裝適用與汽車(chē)、船、飛機、火車(chē)等運輸，運輸過(guò)程中應防雨，文明裝卸。
|
表一
2.1.2 BMS系統介紹：
BMS采用主從一體式架構,預留13路DI輸入口，預留7路DO輸出口，預留2路CAN，預留1路485通信MCU采用GD32F427VET6芯片，主頻可以達到144Mhz、支持浮點(diǎn)運算、12ADC等功能豐富強大;兩路CAN通信分別和上位機、充放電設備通信；一路RS485通信可連接其他輔助設備；系統可以實(shí)現PACK端BAT端的電壓檢測，總線(xiàn)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(guò)這些參數可以實(shí)現SOC的計算，各關(guān)鍵電氣器件使用狀況進(jìn)行是否正常的判斷。以下是系統參數表。
圖二：BMS系統控制框圖
BMS基本參數表
|
參數
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
|
系統工作溫度范圍
|
-40
|
25
|
85
|
℃
|
|
|
工作濕度
|
系統工作濕度范圍
|
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
|
|
|
驅動(dòng)控制
|
1路高邊，6路低邊，持續載流能力≥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(diǎn)控制
|
2路機械繼電器，不可以帶載切斷，持續載流能力
|
-
|
-
|
2
|
A
|
30VDC/
250VAC
|
|
SOX 估算
|
SOC 估算
|
|
|
±5
|
%
|
|
|
SOH 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
SOE 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
DCR 估算
|
|
|
±10
|
%
|
|
|
數據存儲
|
事件記錄條數
|
|
|
12000
|
條
|
|
|
實(shí)時(shí)數據存儲
|
|
|
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（BMS）特性
3.1 保護功能、閾值
報警等級說(shuō)明
|
報警等級
|
Action/相應動(dòng)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(shí)10s后下電
|
3.2 電壓保護（以三元鋰電為例）
|
Item Definition/報警類(lèi)別定義
|
Trigger
Threshold (V)/觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay
(s)/觸發(fā)延時(shí)
|
Release Threshold
(V)/釋放閾值
|
Release Delay
(s)/釋放延時(shí)
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
CellHVoltAlarm1
單體電壓過(guò)高故障1級
|
4.16
|
3
|
4.14
|
5
|
During charge/充電
|
|
CellHVoltAlarm2
單體電壓過(guò)高故障2級
|
4.17
|
3
|
4.16
|
5
|
|
CellHVoltAlarm3
單體電壓過(guò)高故障3級
|
4.18
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalHVoltAlarm1
總壓過(guò)高故障1級
|
79.04（4.16）
|
3
|
78.66（4.14）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm2
總壓過(guò)高故障2級
|
79.23（4.17）
|
3
|
79.04（4.16）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm3
總壓過(guò)高故障3級
|
79.42（4.18）
|
3
|
/
|
5
|
|
CellLVoltAlarm1
單體電壓過(guò)低故障1級
|
2.95
|
3
|
3.30
|
5
|
During discharge/放電
|
|
CellLVoltAlarm2
單體電壓過(guò)低故障2級
|
2.9
|
3
|
3.20
|
5
|
|
CellLVoltAlarm3
單體電壓過(guò)低故障3級
|
2.85
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalLVoltAlarm1
總壓過(guò)低故障1級
|
56.05（2.95）
|
3
|
62.7（3.30）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm2
總壓過(guò)低故障2級
|
55.1（2.85）
|
3
|
60.8（3.20）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm3
總壓過(guò)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(lèi)別定義
|
Trigger
Threshold (mV)
/觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay (s)
/觸發(fā)延時(shí)
|
Release
Threshold (mV)
/釋放閾值
|
Release
Time (s)
/釋放延時(shí)
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
HDiffVoltAlarm1
壓差過(guò)大故障1級
|
300
|
3
|
200
|
5
|
Charge &Discharge
充放電
|
|
HDiffVoltAlarm2
壓差過(guò)大故障2級
|
400
|
3
|
300
|
5
|
|
HDiffVoltAlarm3
壓差過(guò)大故障3級
|
500
|
3
|
/
|
/
|
3.4 過(guò)流保護
|
Item Definition
/報警類(lèi)別定義
|
Trigger
Threshold
(A) /觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay
(s) /觸發(fā)延時(shí)
|
Release
Threshold
(A) /釋放閾值
|
Release
Time
(s) /釋放延時(shí)
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
ChgHCurrentAlarm1
充電電流過(guò)大故障1級
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During charge
充電時(shí)
|
|
ChgHCurrentAlarm2
充電電流過(guò)大故障2級
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
ChgHCurrentAlarm3
充電電流過(guò)大故障3級
|
20
|
5
|
/
|
/
|
|
DischgHCurrentAlarm1
放電電流過(guò)大故障1級
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During discharge
放電時(shí)
|
|
DischgHCurrentAlarm2
放電電流過(guò)大故障2級
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
DischgHCurrentAlarm3
放電電流過(guò)大故障3級
|
20
|
5
|
/
|
/
|
3.5 短路保護
Overcurrent protection valve：100A≤500uS
過(guò)流保護值：100A≤500uS
3.6 溫度保護（詳細參數根據不同電池有所調整）
|
Item Definition
/報警類(lèi)別定義
|
Trigger
Threshold (°C) /觸發(fā)閾值
|
Trigger
Delay(s)
/觸發(fā)延時(shí)
|
Release
Threshold
(°C) /釋放閾值
|
Release
Time (s) /釋放延時(shí)
|
Condition/充、放電狀態(tài)
|
|
PackHTempAlarm1
PACK充電溫度過(guò)高故障1級
|
52
|
3
|
45
|
10
|
During charge
充電狀態(tài)
|
|
PackHTempAlarm2
PACK充電溫度過(guò)高故障2級
|
53
|
3
|
50
|
10
|
|
PackHTempAlarm3
PACK充電溫度過(guò)高故障3級
|
55
|
3
|
/
|
/
|
|
PackLTempAlarm1
PACK充電溫度過(guò)低故障1級
|
5
|
3
|
8
|
5
|
|
PackLTempAlarm2
PACK充電溫度過(guò)低故障2級
|
3
|
3
|
5
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK充電溫度過(guò)低故障3級
|
0
|
3
|
2
|
5
|
|
PackLTempAlarm1
PACK放電溫度過(guò)低故障1級
|
-17
|
3
|
-14
|
5
|
During discharge
放電狀態(tài)
|
|
PackLTempAlarm2
PACK放電溫度過(guò)低故障2級
|
-18
|
3
|
-15
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK放電溫度過(guò)低故障3級
|
-20
|
3
|
-17
|
5
|
|
PackHTempAlarm1
PACK放電溫度過(guò)高故障1級
|
57
|
3
|
54
|
5
|
|
PackHTempAlarm2
PACK放電溫度過(guò)高故障2級
|
58
|
3
|
55
|
5
|
|
PackHTempAlarm3
PACK放電溫度過(guò)高故障3級
|
60
|
3
|
/
|
/
|