一電池模擬器系統概述
電池(電容)模擬器系統由電池模擬器、外部數據采集系統及上位機控制軟件構成。系統的核心為電池模擬器及其控制系統。
電池模擬器具有恒壓、恒流、恒功率多種輸出模式，具備電池充放電、電池內阻、電池溫度等特性模擬功能。電池包充放電模擬系統既能做為電池組測試的電流源使用，也可操作在電壓源模式下，成為一臺能量回收式測試仿真器，并可回收到電網再利用。利用此雙向電源的特性，搭配仿真電源軟件，可直接設定電池仿真電源的輸出電壓，顯示操作時的電壓/充放電流/功率等數值，并可紀錄電池仿真電源一段時間中的充電或放電容量。
外部數據采集系統具備電壓采集與溫度采集功能，主要為電池或電容模組采集數據提供端口。
控制系統軟件系統具備測試參數設置、測試任務定義、測試數據顯示及圖表轉換、系統參數監(jiān)控等功能。
圖1 電池模擬器系統解決方案
二電池模擬器系統引用標準及適用場合
01電池模擬器系統引用標準
[1] GB/T31467.1-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第1部分：高功率應用測試規(guī)程
[2] GB/T31467.2-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分：高能量應用測試規(guī)程
[3] GB/T31467.2-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分：安全性要求與測試方法
[4] ISO 12405-1-2014 電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統測試規(guī)程第1部分：高功率應用
[5] ISO 12405-2-2014 電動道路車輛 鋰離子動力蓄電池包和系統測試規(guī)程第2部分：高能量應用
[6] ISO 12405-3-2014 電動道路車輛 鋰離子牽引電池組和系統的試驗規(guī)范第3部分：安全性能要求
[7] SAEJ2288 電動車輛電池模塊的壽命循壞測試
02電池模擬器系統適用場合
銀河天濤電池模擬器系統適用于以下場合：
● 電動汽車電機、控制器測試;電動汽車傳動系統、動力總承系統測試
● 特種電動車輛電機、控制器測試;特種電動車輛傳動系統、動力總承系統測試
● 船艦電傳動、電驅動系統測試
● 電機系統測試
● 充電機、充電樁測試
● 儲能系統變流器測試
● 電池組、電池包充放電測試;電容、超級電容充放電測試
● UPS、EPS系統測試
● 直流屏系統測試
● 替代普通直流電源作為測試電源;替代真實電池供電測試
圖2 電池模擬器系統應用
三TES系列電池模擬器
01電池模擬器功能
銀河天濤TES系列電池模擬器具有兩大基本功能：
直流電源輸出功能
● 具有恒壓、恒壓限流、恒功率多種輸出模式；
● 直流雙向流動，支持電機測試能量反灌；
● 支持編程測試輸出；
電池模擬功能
● 電池充電特性模擬功能；
● 電池放電特性模擬功能；
● 電池SOC特性模擬功能；
● 電池內阻、溫度特性模擬功能；
02電池模擬器突出特點
1)運用功率單元串并聯國家專利技術，一臺電池模擬器可由2個或多個獨立單元構成，每個單元即可獨立使用，又可串并聯使用(如單個模塊為800V、300A時，使用兩個模塊串聯則為1600V、300A，并聯使用則為800V、600A);
2)采用公司獨有的專利技術，使中間直流母線可以隨輸出電壓變化而變化，即當輸出800V時中間直流母線是900V左右，而當輸出50V時中間直流母線自動下降到100V。其他公司的800V電池模擬器最低輸出電壓一般只能穩(wěn)定輸出到150V左右，而且輸出波動大、效率低。我公司的專利技術可以保證在20V-1600V間都可以平穩(wěn)高效的輸出，而且全范圍輸出波形品質極佳。
3)銀河天濤電池模擬器自帶耗能保護單元，當回饋能量大時，自動投切到耗能模塊，從而保證了整個系統的穩(wěn)定。
4)保護功能完善：池模擬器具有過壓、過流、過載、過溫、缺相等故障保護。保護參數可編程，輸出極限電壓可以設置，保護被試品安全。過壓、過流、過載、過溫故障采用兩級門限處理方式，當達到低門限故障值時發(fā)出聲光報警信號，并限制輸出;當達到高門限故障值時發(fā)出緊急聲光報警信號，并且立即采取制動措施，降低輸出，啟動緊急剎車裝置，達到安全門限之后，再停止輸出。
5)與電網隔離、安全可靠，不會對電網其他設備產生任何干擾。
03電池模擬器典型參數
|
|
型號 | TES-600-1200 |
| 輸入 | 相數 | 3φ3W＋G |
| 電壓 | 380V±10% | |
| 功率 | 15kW | |
| 頻率 | 50Hz±3Hz | |
| 輸出（單相） | 輸出電壓 | PLC≥50Vrms |
| 輸出電流 | 0～100Arms | |
| 輸出正弦波頻率范圍 | 10Hz～100kHz | |
| 電流幅值精度 |
≤0.05%，10Hz~1kHz；≤0.1%，1kHz~20kHz； ≤0.2%，20kHz~100kHz |
|
| 穩(wěn)定度 | 0.02%/3min | |
| 頻率精度 | 0.01% | |
| 波形品質（正弦波） | THD≤1% | |
| 基波波形 | 正弦波、三角波、方波等（可選諧波） | |
| 方波信號特性 | 上升/下降時間 | ＜10us |
| 過沖 | ≤5% | |
| 占空比 | 1%～99%（受當前頻率設置限制） | |
| 不對稱性 | 周期的2% | |
| 三角波 | 線性度 | ≤峰值輸出的2% |
| 信號特性 | 對稱性 | 0%至100% |
| 通訊和操作 | 操作界面 | 大屏幕液晶 |
| 外部通訊 | RS485（標配） | |
| 保護 | 輸入 | 過壓、過流、缺相 |
| 輸出 | 過壓、過溫、過流 | |
| 環(huán)境條件和安全 | 防護等級 | IP20(室內 ) |
| 冷卻方式 | 強制風冷 | |
| 環(huán)境溫度 | 0～45℃ | |
| 相對濕度 | 10～90% （非凝結) | |
| 噪音 | ＜65dB | |
| 體積 | 體積(W*D*H) | 約1200*1000*2200 mm（內置5套100A模塊） |
| 重量 | / | 約2000kg |
| 備注：可選諧波輸出功能：0～50次諧波，總帶寬100kHz； | ||
四外部數據采集系統
外部數據采集系統具備電壓采集與溫度采集功能，主要為電池或電容模組采集數據提供端口。
電壓、溫度采集系統包含36路以上采集通道，通過CAN通訊為電池或電容模組采集數據提供端口。電壓、溫度采集系統將采集的動力電池電壓、溫度數據通過CAN通訊傳給控制系統。
| 數據采集通道數 | 電壓采集范圍 | 電壓采集精度 | 溫度采集精度 | 數據采集速率 | 分辨率 | 溫度范圍 |
| ≥36 | 0~5V | ≤±0.1%滿量程 | ≤±1℃ | <100ms | 15Bit | -40°C 至 +150°C |
五上位機控制軟件
1、上位機軟件功能
● 控制變量：電流，電壓，功率，電阻，斜坡功能，脈沖電流
● 截至參數：時間，電壓，電流，安時，瓦時，斜率，溫度可選
● 功能：充電，放電，暫停，循環(huán)，源端，載端
● 測量參數：電壓，電流，時間，安時，瓦時，功能，步數，循環(huán)次數，溫度可選
● 被測數據顯示：試驗過程中通過終端顯示數據
● 軟件可以自定義標題、測試命令、測試任務等
● 軟件為多用戶、多任務處理系統，具備權限設置功能
● 測試數據可以轉換為圖標或曲線方式便于分析、記錄
● 測試數據文件可以通過網絡調用管理，滿足遠程管理要求
● 通訊功能：具備CAN通信接口，可以與電池BMS進行通信
圖3 電池模擬器系統上位機軟件界面
