电池特性测试系统
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产品名称:
电池特性测试系统
产品型号:
产品展商:
REANOW/雷若科技
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简单介绍
电池特性测试系统：电池管理系统能够实现电池状态监视、运行控制、绝缘监测、均衡管理、保护报警及通讯功能等，通过对电池状态的实时监测，保证系统的正常稳定**运行；监测电池的一致性，通过均衡对电池进行在线式维护，保证电池成组的使用效率及寿命。
电池特性测试系统 的详细介绍
电池特性测试系统概要设计
1 BMS简介
1.1 BMS定义
BMS(Battery
Management
System简称)电池管理系统能够实现电池状态监视、运行控制、绝缘监测、均衡管理、保护报警及通讯功能等，通过对电池状态的实时监测，保证系统的正常稳定**运行；监测电池的一致性，通过均衡对电池进行在线式维护，保证电池成组的使用效率及寿命。
电池管理系统基础功能：电流、电压和温度采集、计算和校准、电芯均衡、热管理、系统运行状况分析、充/放电控制、故障诊断、报警和**保护、数据通讯等。
1.2 **电池特性测试系统组成
电池特性检测系统是由电池包(PACK)、电池管理系统（BMS）、充放设备、DC12V供电电源、PC上位机、通信设备及外围辅助设备组成。其中PACK是系统测试研究的对象，BMS是整个系统的核心控制**一方面控制电池的充放电并时刻检测和保护电池以免发生过充过放引起火灾，同时负责记录充放电过程产的数据以便于学生分析电池特性。充放电设备是负责给电池充电或者放电，DC12V供电电源是负责给BMS系统供电；PC上位机是人机交互界面同时也是电池特性分析展示的窗口。
2系统框图及硬件设计说明
图一：系统框图
2.1 关键模块功能描述
2.1.1 充放电设备：
此系统采用KS80V50A-1CH充放电一体柜，详细参数见下表一：
|
序号
|
规格型号
|
KS80V10A-1CH
|
|
1
|
输出通道数
|
1CH
|
|
2
|
通讯方式
|
485(网口)
|
|
3
|
充电电压
|
DC 5～80V
|
|
4
|
放电电压
|
DC 80～5V
|
|
5
|
充电电流
|
DC 0.5～60A
|
|
6
|
放电电流
|
DC 0.5～50A
|
|
7
|
电压精度
|
±（0.05%RD + 0.05%FS）
|
|
8
|
电流精度
|
±（0.05%RD + 0.05%FS）
|
|
9
|
电压分辨率
|
1mV
|
|
10
|
电压稳定度
|
≤0.1%
|
|
11
|
电流分辨率
|
1mA
|
|
12
|
电流稳定度
|
≤0.1%
|
|
13
|
功率输出范围
|
0.5～Pmax = Vmax * Imax
|
|
14
|
输入阻抗
|
≧500 KΩ
|
|
15
|
输入电源
|
AC 380V/220V±10%/ 50Hz
|
|
16
|
功率精度
|
±（0.05%RD+0.05%FS）
|
|
17
|
电流响应时间
|
电流输出在60A 时硬件响应时间：≤50ms
|
|
18
|
时间设定范围
|
0～9999 分钟内任意设置，时间单位分别为 h、min、s 任选，分辨率 1s
|
|
19
|
时间分辨率
|
1s
|
|
20
|
记录方式
|
充电记录时间、放电记录时间、静止记录时间、全局记录时间
|
|
21
|
记录频率
|
100mS～65535S
|
|
22
|
充电模式
|
恒流充电、恒压充电、恒流恒压（CC/CV）、恒功率充电
|
|
23
|
充电截止条件
|
电压，电流，时间，容量
|
|
24
|
放电模式
|
恒流放电、恒压放电、恒功率放电
|
|
25
|
放电截止条件
|
电压，电流，时间，容量
|
|
26
|
保护功能
|
数据异常恢复； 电池反接保护功能；
软件过压、欠压、过流、欠流、过容量保护，电压电流保护值范围可设定，保护后可提示和记录；
|
|
27
|
单循环工步数
|
≤100 步，具有嵌套循环功能
|
|
28
|
连续工作时间
|
设备的功率应满足所有通道能够满负荷、365*24 小时不间断运转
|
|
29
|
设备噪音
|
小于 72dB
|
|
30
|
电路结构
|
模块化结构设计，便于替换和维修
|
|
32
|
重量
|
约30kg
|
|
33
|
软件
|
1、软件支持各种续接，如手动暂停续接、软件关闭续接、断电中断续接、设备通信中断续接、异常停止续接；
2、支持条码扫描，可对一维码、二维码进行扫描，有顺序扫码、通道跳跃扫码、装盘扫码等扫码方式；
3、本地测试详细数据存储，可随时查看各通道当前测试数据及历史数据，有数据与曲线对应两种方式对应呈现，并且支持以单个或批量形式导出 EXCE 报表，另外可根据需要设置测试结束自动导数据。
4、支持容量分选，可对电池进行等级分选；
5、支持测试结束合格判断，根据循环容量、电压、时间等信息进行判断 Pass/NG 结果；
6、支持各种工步保护及全局电压、电流、温度异常保护,并进行异常报警；
7、支持单位转换；
8、支持数据库服务器后台存储或 MES 对接；
9、软件脱机保护；
10、软件提供免费升级。
|
|
34
|
工作/存储温度
|
0℃～40℃/-10℃～50℃
|
|
35
|
工作/存储环境相对湿度
|
≤70% RH /≤80% RH（没有水汽凝结）
|
|
36
|
设备维护
|
非专业人士请勿拆开机箱。定期对设备接头进行检查，防止接触**。
|
|
37
|
运输
|
包装适用与汽车、船、飞机、火车等运输，运输过程中应防雨，文明装卸。
|
表一
2.1.2 BMS系统介绍：
BMS采用主从一体式架构,预留13路DI输入口，预留7路DO输出口，预留2路CAN，预留1路485通信MCU采用GD32F427VET6芯片，主频可以达到144Mhz、支持浮点运算、12ADC等功能丰富强大;两路CAN通信分别和上位机、充放电设备通信；一路RS485通信可连接其他辅助设备；系统可以实现PACK端BAT端的电压检测，总线电流检测，PACK端的绝缘电阻检测，PACK端的反接电压检测。关键电气器件的温度检测。通过这些参数可以实现SOC的计算，各关键电气器件使用状况进行是否正常的判断。以下是系统参数表。
图二：BMS系统控制框图
BMS基本参数表
|
参数
Parameter
|
描述
Description
|
技术指标 Rating
|
备注
Remarks
|
|
Min.
|
Type.
|
Max.
|
Unit
|
|
工作电压
|
工作电压范围
|
9
|
12/24
|
48
|
V
|
|
|
工作电流
|
24V 下工作电流
|
|
|
100
|
mA
|
|
|
工作温度
|
系统工作温度范围
|
-40
|
25
|
85
|
℃
|
|
|
工作湿度
|
系统工作湿度范围
|
5%
|
|
95%
|
RH
|
|
|
CAN通信
|
CAN1 速率
|
125
|
250
|
500
|
Kbit/s
|
隔离
|
|
CAN2 速率
|
125
|
250
|
500
|
Kbit/s
|
隔离
|
|
RS485 通信
|
RS48 速率
|
9600
|
19200
|
115200
|
bps
|
隔离
|
|
总电压采集
|
采集误差值≤±0.5%F.S
|
0
|
|
1000
|
V
|
|
|
分流器电流
采集
|
采集误差值≤0.5%F.S，不含分流器自身误差
|
-500
|
|
500
|
A
|
全量程
|
|
误差值≤±0.5A，不含分流器自身误差
|
-50
|
|
50
|
A
|
小量程
|
|
粘连检测
|
2 路总继电器粘连检测
|
|
|
|
|
|
|
温度采集
|
10 路，-20~65℃范围，误差≤±1℃，
其它范围误差≤±2℃
|
40
|
|
125
|
℃
|
|
|
绝缘电阻采集
|
采集误差≤±20%F.S
|
0.005
|
|
20
|
MΩ
|
|
|
误差≤±10KΩ
|
5
|
|
50
|
kΩ
|
|
|
驱动控制
|
1路高边，6路低边，持续载流能力≥3A
2A/24V，瞬态载流能力≥5A@100ms
|
|
|
|
|
典型值
12/24V
|
|
DO 输出
|
6路*大输出电流50mA
|
|
|
|
|
|
|
DI 检测
|
13路DIH高电平阈值
|
6
|
|
32
|
V
|
|
|
干接点控制
|
2路机械继电器，不可以带载切断，持续载流能力
|
-
|
-
|
2
|
A
|
30VDC/
250VAC
|
|
SOX 估算
|
SOC 估算
|
|
|
±5
|
%
|
|
|
SOH 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
SOE 估算
|
|
|
±8
|
%
|
|
|
DCR 估算
|
|
|
±10
|
%
|
|
|
数据存储
|
事件记录条数
|
|
|
12000
|
条
|
|
|
实时数据存储
|
|
|
1
|
Year
|
|
|
绝缘性能
|
1000V/DC 下
|
10
|
|
|
MΩ
|
|
|
耐压性能
|
≥2U+1000V/DC
|
|
|
3000
|
V
|
|
|
60s 漏电流
|
-
|
-
|
1
|
mA
|
|
3 电池管理系统（BMS）特性
3.1 保护功能、阈值
报警等级说明
|
报警等级
|
Action/相应动作
|
|
Level 1 failure/**故障
|
播报报警代码
|
|
Level 2 failure/二级故障
|
播报报警代码
|
|
Level 3 failure/三级故障
|
播报报警代码,超时10s后下电
|
3.2 电压保护（以三元锂电为例）
|
Item Definition/报警类别定义
|
Trigger
Threshold (V)/触发阈值
|
Trigger
Delay
(s)/触发延时
|
Release Threshold
(V)/释放阈值
|
Release Delay
(s)/释放延时
|
Condition/充、放电状态
|
|
CellHVoltAlarm1
单体电压过高故障1级
|
4.16
|
3
|
4.14
|
5
|
During charge/充电
|
|
CellHVoltAlarm2
单体电压过高故障2级
|
4.17
|
3
|
4.16
|
5
|
|
CellHVoltAlarm3
单体电压过高故障3级
|
4.18
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalHVoltAlarm1
总压过高故障1级
|
79.04（4.16）
|
3
|
78.66（4.14）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm2
总压过高故障2级
|
79.23（4.17）
|
3
|
79.04（4.16）
|
5
|
|
TotalHVoltAlarm3
总压过高故障3级
|
79.42（4.18）
|
3
|
/
|
5
|
|
CellLVoltAlarm1
单体电压过低故障1级
|
2.95
|
3
|
3.30
|
5
|
During discharge/放电
|
|
CellLVoltAlarm2
单体电压过低故障2级
|
2.9
|
3
|
3.20
|
5
|
|
CellLVoltAlarm3
单体电压过低故障3级
|
2.85
|
3
|
/
|
/
|
|
TotalLVoltAlarm1
总压过低故障1级
|
56.05（2.95）
|
3
|
62.7（3.30）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm2
总压过低故障2级
|
55.1（2.85）
|
3
|
60.8（3.20）
|
5
|
|
TotalLVoltAlarm3
总压过低故障3级
|
54.15（2.70）
|
3
|
/
|
/
|
3.3 压差警告（以三元锂电为例）
|
Item Definition
/报警类别定义
|
Trigger
Threshold (mV)
/触发阈值
|
Trigger
Delay (s)
/触发延时
|
Release
Threshold (mV)
/释放阈值
|
Release
Time (s)
/释放延时
|
Condition/充、放电状态
|
|
HDiffVoltAlarm1
压差过大故障1级
|
300
|
3
|
200
|
5
|
Charge &Discharge
充放电
|
|
HDiffVoltAlarm2
压差过大故障2级
|
400
|
3
|
300
|
5
|
|
HDiffVoltAlarm3
压差过大故障3级
|
500
|
3
|
/
|
/
|
3.4 过流保护
|
Item Definition
/报警类别定义
|
Trigger
Threshold
(A) /触发阈值
|
Trigger
Delay
(s) /触发延时
|
Release
Threshold
(A) /释放阈值
|
Release
Time
(s) /释放延时
|
Condition/充、放电状态
|
|
ChgHCurrentAlarm1
充电电流过大故障1级
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During charge
充电时
|
|
ChgHCurrentAlarm2
充电电流过大故障2级
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
ChgHCurrentAlarm3
充电电流过大故障3级
|
20
|
5
|
/
|
/
|
|
DischgHCurrentAlarm1
放电电流过大故障1级
|
15
|
5
|
10
|
5
|
During discharge
放电时
|
|
DischgHCurrentAlarm2
放电电流过大故障2级
|
17
|
5
|
15
|
5
|
|
DischgHCurrentAlarm3
放电电流过大故障3级
|
20
|
5
|
/
|
/
|
3.5 短路保护
Overcurrent protection valve：100A≤500uS
过流保护值：100A≤500uS
3.6 温度保护（详细参数根据不同电池有所调整）
|
Item Definition
/报警类别定义
|
Trigger
Threshold (°C) /触发阈值
|
Trigger
Delay(s)
/触发延时
|
Release
Threshold
(°C) /释放阈值
|
Release
Time (s) /释放延时
|
Condition/充、放电状态
|
|
PackHTempAlarm1
PACK充电温度过高故障1级
|
52
|
3
|
45
|
10
|
During charge
充电状态
|
|
PackHTempAlarm2
PACK充电温度过高故障2级
|
53
|
3
|
50
|
10
|
|
PackHTempAlarm3
PACK充电温度过高故障3级
|
55
|
3
|
/
|
/
|
|
PackLTempAlarm1
PACK充电温度过低故障1级
|
5
|
3
|
8
|
5
|
|
PackLTempAlarm2
PACK充电温度过低故障2级
|
3
|
3
|
5
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK充电温度过低故障3级
|
0
|
3
|
2
|
5
|
|
PackLTempAlarm1
PACK放电温度过低故障1级
|
-17
|
3
|
-14
|
5
|
During discharge
放电状态
|
|
PackLTempAlarm2
PACK放电温度过低故障2级
|
-18
|
3
|
-15
|
5
|
|
PackLTempAlarm3
PACK放电温度过低故障3级
|
-20
|
3
|
-17
|
5
|
|
PackHTempAlarm1
PACK放电温度过高故障1级
|
57
|
3
|
54
|
5
|
|
PackHTempAlarm2
PACK放电温度过高故障2级
|
58
|
3
|
55
|
5
|
|
PackHTempAlarm3
PACK放电温度过高故障3级
|
60
|
3
|
/
|
/
|