電池特性測試系統
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產品名稱:
電池特性測試系統
產品型號:
產品展商:
REANOW/雷若科技
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簡單介紹
電池特性測試系統：電池管理系統能夠實現電池狀態監視、運行控制、絕緣監測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過對電池狀態的實時監測，保證系統的正常穩定**運行；監測電池的一致性，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 的詳細介紹
電池特性測試系統概要設計
1 BMS簡介
1.1 BMS定義
BMS(Battery
Management
System簡稱)電池管理系統能夠實現電池狀態監視、運行控制、絕緣監測、均衡管理、保護報警及通訊功能等，通過對電池狀態的實時監測，保證系統的正常穩定**運行；監測電池的一致性，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是整個系統的核心控制**一方面控制電池的充放電并時刻檢測和保護電池以免發生過充過放引起火災，同時負責記錄充放電過程產的數據以便于學生分析電池特性。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也是電池特性分析展示的窗口。
2系統框圖及硬件設計說明
圖一：系統框圖
2.1 關鍵模塊功能描述
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
|
電流響應時間
|
電流輸出在60A 時硬件響應時間：≤50ms
|
|
18
|
時間設定范圍
|
0～9999 分鐘內任意設置，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
|
數據異常恢復； 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定，保護后可提示和記錄；
|
|
27
|
單循環工步數
|
≤100 步，具有嵌套循環功能
|
|
28
|
連續工作時間
|
設備的功率應滿足所有通道能夠滿負荷、365*24 小時不間斷運轉
|
|
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，如手動暫停續接、軟件關閉續接、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、本地測試詳細數據存儲，可隨時查看各通道當前測試數據及歷史數據，有數據與曲線對應兩種方式對應呈現，并且支持以單個或批量形式導出 EXCE 報表，另外可根據需要設置測試結束自動導數據。
4、支持容量分選，可對電池進行等級分選；
5、支持測試結束合格判斷，根據循環容量、電壓、時間等信息進行判斷 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,并進行異常報警；
7、支持單位轉換；
8、支持數據庫服務器后臺存儲或 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/存儲環境相對濕度
|
≤70% RH /≤80% RH（沒有水汽凝結）
|
|
36
|
設備維護
|
非專業人士請勿拆開機箱。定期對設備接頭進行檢查，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；系統可以實現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。關鍵電氣器件的溫度檢測。通過這些參數可以實現SOC的計算，各關鍵電氣器件使用狀況進行是否正常的判斷。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
|
|
|
驅動控制
|
1路高邊，6路低邊，持續載流能力≥3A
2A/24V，瞬態載流能力≥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
|
|
|
實時數據存儲
|
|
|
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
報警等級說明
|
報警等級
|
Action/相應動作
|
|
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)/觸發閾值
|
Trigger
Delay
(s)/觸發延時
|
Release Threshold
(V)/釋放閾值
|
Release Delay
(s)/釋放延時
|
Condition/充、放電狀態
|
|
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)
/觸發閾值
|
Trigger
Delay (s)
/觸發延時
|
Release
Threshold (mV)
/釋放閾值
|
Release
Time (s)
/釋放延時
|
Condition/充、放電狀態
|
|
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) /觸發閾值
|
Trigger
Delay
(s) /觸發延時
|
Release
Threshold
(A) /釋放閾值
|
Release
Time
(s) /釋放延時
|
Condition/充、放電狀態
|
|
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（詳細參數根據不同電池有所調整）
|
Item Definition
/報警類別定義
|
Trigger
Threshold (°C) /觸發閾值
|
Trigger
Delay(s)
/觸發延時
|
Release
Threshold
(°C) /釋放閾值
|
Release
Time (s) /釋放延時
|
Condition/充、放電狀態
|
|
PackHTempAlarm1
PACK充電溫度過高故障1級
|
52
|
3
|
45
|
10
|
During charge
充電狀態
|
|
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
|
|
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
|
/
|
/
|