动力电池自动化测试系统总体方案(修改) 下载本文

现数据对接与控制 冷却方式 强制风冷 循环次数 可编程步骤 最短步长 可编程参数 控制程序 循环嵌套 在线修改程序 编程特点 恒流充放电 恒压充电 恒功率充放电 工作模式 恒阻充放电 电流脉冲充放电 斜坡充放电 搁 置 项目列表 数据展现方式 明细列表 时间截止 有项目名称及测试结果 有记录序号、累计时间、电压、电流、能量、功率、单体温度、单体电压,及各类系统设备数据 截止条件: 电压、电流、时间、容量、功率、能量、单体电压、单体温度及扩展变换的衍生数值等。 9999 9999 10ms 包括电流、电压、功率、负载阻抗、持续时间 最大支持5层 在程序运行的过程中可对正在运行的程序进行修改 每工步可以有一个或者多个出口,具备“goto”功能 数据导出方式 曲线种类 数据可以导出csv等文件格式 X坐标:总时间、序号、电流、电压、容量、功率、能量等 Y坐标:电压、电流、容量、能量、功率、单体电压、单体温度等 电池组工况模拟试验; 电池组循环寿命试验; 电池组容量、能量试验; 电池组充/放电特性试验; 电池组脉冲充/放电特性试验; 电池组荷电保持能力试验; 电池组充放电效率试验; 电池组过充、过放承受能力试验; 单体温度特性试验; 单体电池电压试验; 可根据储能电站工况数据自动转换为测试程序,工况数据可以是功率-时间或电流-时间 380V±15%三相五线制,频率 50Hz±2Hz >98% 功能测试范围 工况模拟测试 输入交流电源 电能质量(对电网的影输入侧功率因数 响) 输入侧电流谐波≤3% (THD) 能量回馈90%以上(额采用IGBT-PWM控制技术,放电能量高品质回馈定工况) 电网,对电网无污染 整机效率 设备噪声 >90%(额定工况) ≤75dB 外形尺寸(高×长×宽) ≤2000mm×2000mm×1200mm 重量 ≤4000kg 3.1.2.2 设备技术方案

充放电测试仪由工艺控制单元、主回路单元及测试仪主控单元组成,各组成单元的方案如下。 a)工艺控制单元

由于系统要求上位机脱机后,系统仍能够保持运行,因此工艺控制设备采用高端ARM芯片CorTex-M3作为控制核心。

主要功能包括:

? 通过以太网接收上位机编制的工艺文件和起停控制指令;

? 根据工艺文件,进行化成工艺解析,按步骤控制充放电组件运行。 ? 增加支持上位机离线后,对检测数据的保存功能;

? 开发设计高速记录,能到达最快10ms记录的功能,设计多级缓冲机制; ? 支持告警。 b)主回路单元

主回路单元由升压变压器,输入滤波电路,高频整流单元,斩波单元和输出滤波单元组成。如下图所示

电池组

图2 主回路电气拓扑图

交流输入三相四线380VAC,经过升压变压器将输入电压升高,经过高频整流后,输出直流母线电压,再经过斩波满足输出直流电压的需求。

输入滤波电路由变压器的自身的电感量,输入滤波电容,进线电抗器组成的LCL滤波器,可以有效地减少电流中的高次谐波成分,同时,在低于谐振频率时,LCL滤波器可以看成是两个电感之和的L滤波器,而且比L滤波的电感值小。

高频整流单元采用IGBT进行PWM控制,可实现能量的双向流动。 斩波单元采用IGBT进行PWM控制,实现输出直流电压调节。 输出滤波单元采用LCL滤波器。 c)测试仪主控单元

主控制单元由MCU板、采样/接口板、主/从驱动板组成,控制电路结构如下图所示。

PWMCANMCU 板模拟量采样接口板PWM电压、电流从驱动板ErrIGBTErrPWM主驱动板IGBT

图3 控制电路结构图

MCU板采用以TMS320F2812为控制核心,主要完成PWM整流和斩波控制算法的计算、各种数据采集和处理、PWM信号生成、系统软件保护及通讯等功能。

采样/接口板完成主回路电压、电流信号的采样、滤波处理,并送至MCU板,作为控制反馈量;同时对MCU板输出的PWM信号进行分配、处理,输出至IGBT驱动板,具有PWM信号直通、故障封锁保护等功能。。

主/从驱动板完成高频整流单元和斩波单元功率器件IGBT的驱动,每一个驱动板驱动2个IGBT桥臂,输入为PWM信号,反馈故障信号。 3.1.3 Pack自动测试柜方案

Pack自动测试柜主要包含工控机、五位半高性能数字万用表、NI cDAQ数采板卡和标准电阻模块等。 a)Pack测试工控机

Pack测试工控机主要完成与上位机的通讯、对各个功能模块控制指令的发送、对各模块测试数据的收集、上传等功能。根据上位机的试验工艺指令,通过PCI DI/DO接口卡控制相应继电器的通断来控制对应功能模块的投入/切除,并以通讯的方式下发测试指令给对应的功能模块,使功能模块按照上位机的试验工艺指令进行相应项目的测试,待测试项目完成后,读取测试结果并上传至上位机,供上位机分析、处理、显示和保存等。 b)五位半多功能电表

五位半多功能电表对电池Pack的开路电压进行高精度测量,并以通讯的方式传输到控制系统进行数据的显示及保存。 c)NI数采板卡

NI数采板卡通过外接高精度电流传感器,对试验主通道的电流进行测量。 d)标准电阻模块

标准电阻模块用于BMS的绝缘检测功能的测试。该模块配置多路固定阻值的高精度电阻,各路之间相互独立,根据测试流程,通过继电器对电阻支路进行切换,实现对绝缘检测功能的测试。

标准电阻模块中配置1000k、500k、100k电阻各一个,工作电压大于500V,精度0.5%。 e)结构方案

整体设计采用模块化设计方法,根据产品的需求,配置相应的模块,灵活方便。 3.2 具体功能实现方案 1)信息化配置管理