电化学知识

实际工况模拟测试 (任意波形)

传统的充放电仪仅仅为动力电池提供一些重要的参数，诸如容量，效率，寿命等参数，但无法进行动力电池在电动车实际使用时的工况模拟测试。而且对传统充/放电测试而言，还有很多未知问题无法模拟，这就会导致动力电池在实际使用时出现安全性降低，衰退加速和可靠性下降等问题。

比如，电动车在城市道路实际工况下，需要频繁改变速度，如启动，加速，停止，再启动和怠速等。动力电池包也面临其他压力，比如车载空调制冷和加热，在使用过程中，乘客的重量也做为负载加在电池上。

对于电动车，能量回收装置同样使得电池处于频繁的充电和放电切换过程中。从制动的充电模式快速切换到加速的放电模式，对电池包的耐久性提出巨大挑战。当然，电池/电池包可以通过实际路况中来检验，但这很耗时，成本很高，且操作性不强，因为每辆车驾驶不同，也无法提供可靠的方法来比较不同电池技术。

电动车动力电池工况模拟的挑战

电动车在实际运行时的工况下，功率变化是在毫秒级别内完成的，比如部分报道的数据如下

• 车辆点火到启动瞬间，启动电池组的电流上升到峰值时间1mS-8mS

(电流上升时间)

• 带能量回馈式式的电动车在急刹车时，电池组回馈的电流会在10-30mS内达到峰值

(电流切换时间)

• 可以看到，动力电池组在一段长时间大电流放电后，踩刹车得到能量回馈前有6ms的上升延，电流从0.8A上升到280A，持续时间为11ms。 (连续快速切换能力）

因此实际工况模拟设备需要具有以下要求

• 快速响应时间

• 快速采用速率

• 快速切换速率

• 大数据处理能力-在一定时间内由BMS获取的实际驾驶数据可达数百G

• 软件用户自定义模式-模拟任意波形

• 交流阻抗能力-用于实时诊断评估电池不同工况模拟后的变化

标准的城市道路工况模拟测试 (比如IEC 62660) 电动道路车辆用二次锂离子蓄电池：锂离子电池性能试验

使用测试设备进行标准工况模拟测试，比如IEC 62660 标准，可以提供纯电电动车，混合动力车和插电式混合动力车用动力电池-锂离子二次电池的性能和寿命。标准测试可以对比不同实际的电动车及电池电化学体系。

输力强9300R专注于用户自定义测试

9300R不仅提供标准城市工况模拟测试，也易于加载和开发特定电池测试的记录数据。这对于每个制造商来说是独一无二的，而且要根据再现的测试条件，持续时间会很长。为了应对这个要求，Solartron 9300R 开发出了独特的测试能力，来重现持续的测试程序，存储的文件大小受存储空间限制。另外，这些测试可以通过输力强9300R 24位的高性能模拟数字转换(ADC) 和高速数据采集速率进行模拟测试。此功能为电池开发提供了新的策略，使得所研发的电池会优于同类产品。

其他应用:

电动车作为最主要的应用领域，需要模拟实际充电和放电工况。但是，其他很多应用领域也可以使用该技术。多样性的应用包括:

• 空中巴士荷载 (模拟起降，着陆，悬停，逆风荷载等)

• 无人机包裹投递

• 电动工具开发

• 军事用途

应用无止境!

SI-9300R 独特的测试能力

SI-9300R 电池测试系统具有市场领先的工况模拟测试，在很快范围内可以使用。由于其专利技术，输力强9300R可以施加任意波形，目前在业内具有最高的采样速率。

具有以下特点:

• 多个波形衍生自标准，计算或者测量参数，如电压，电流，功率和加载次序等，可配置为CSV格式存储于共享盘中调用。

• 测试系统通道可以直接访问存储数据，允许无限的波形持续时间，根据需要序列实验可持续数小时或者数天

• 快速数据采集 (高达 1 mS/点) 可以集合线性，脉冲甚至正弦波施加于电池

• 波形可重现，循环或者序列实验以模拟不同工况

• 多通道可以同时进行序列实验，测量速率无限制，每个通道可采集高达1000样品点/秒， 并使用数据直存硬盘技术，无需电脑介入。

• 快速充电/放电切换来模拟能量回收

• 序列实验的安全限制条件包含监测电压，电流，功率，荷载和温度等其他关键参数

• 环境实验舱可以在整个序列实验中实现自动控制

• 库伦分析也可以在序列实验充放电过程中进行监测

• EIS等交流阻抗技术也可以植入工况模拟测试中来考察电池的衰减

输力强9300R-电动车用动力电池

城市道路

工况模拟测试设置

也可设置复杂的测试程序，比如集合单个或多个波形标准CC-CV充电步骤，静置和阻抗分析等来监测循环的效果，此例显示了多步循环序列实验。

数据放大后显示1mS间隔内的情况:

输力强9300R其他技术亮点

参考资料： 

1. IEC-62660，电动道路车辆用二次锂离子蓄电池：锂离子电池性能测试

2. NEDC: 新标欧洲循环测试NEDC (New-European-Driving-Cycle)

3. UUDS: 城市道路循环UDDS（Urban Dynamometer Driving Schedule）

4. Lithium-ion battery aging dataset based on electric vehicle real-driving profiles, Data in Brief 41 (2022) 107995

5. www.ameteksi.com

6. www.par-solartron.com.cn