▲MIT EVT at the Wild Rabbit Community Moto Show, Cambridge, MA
▲燃料电池电动汽车的基本结构
储能系统电池组采用多个 SPIM08HP 电池组成,电压为50V 32Ah。这些电池是大电流、低内阻的锂离子袋装电池,能够提供和吸收大电流。设计过程中,需要对电池进行多方面的性能测试,其中包括mΩ量级的电池内阻测量,用以衡量电池在负载下产生的热功率,这对电动汽车和其他需要大电流的系统而言尤其重要。EVT本次选择了普源精电的直流电子负载完成这一部分的测量工作。
▲电池组示意图
▲MIT EVT第一版电池成品
参考资料:MIT Electric Vehicle Team, Version 1 Battery Design + Docs
常规测试方案:
进行待测电池内阻测量时,获得电池电压的准确读数非常重要,同时也要尽可能地消除读数中的噪音。常规测试方案是将电池连接到直流电子负载,输出额定电流(取决于电池数据表)时,使用数字示波器(好搭配差分探头)读取电池工作状态下的电压降,从而计算出电池的内阻值。
▲测量电池内阻的测试装置图
通过示波器呈现的放电曲线结果可以清晰知道电池在工作状态下的电压变化情况,根据图像计算得到电池的等效内阻。图像包含三个阶段,分别表示开路电压的平坦区域,即电池没有电流流过时的电压;由于内阻导致电压急剧下降的区域;由于电池放电,电压缓慢衰减的区域。
▲典型电池电压变化曲线
新测试方案:
普源精电DL3031电子负载配备了S1501 Ultra Load 软件来实现配置、显示和存储等功能,使得EVT的SPIM08HP锂离子电池测试能够使用新的测试方案:仅靠DL3031A可编程直流电子负载便完成电池内阻的测试,减少了数字示波器的使用,大大降低实验室测试成本的同时提高测试效率。不仅如此,DL3031A电子负载的电压回读分辨率达0.1mV,能够很好地满足该项目的测试精度需求。
▲工作台设置:电池连接到直流电子负载,负载通过USB连接到运行UltraLoad软件的PC
▲20A工作电流下的电池放电曲线
▲电池放电曲线图及20A电流曲线图
在得到了电池的内阻数据后,MIT团队根据摩托车对于储能系统的需求完善了电池组的电池单元组装设计,并总结出了终的电池模型设计方案。
正是有了 RIGOL Technologies 的支持以及与他们工程师的合作,我们才能开展电池系统和教育方面的工作。它使我们的团队能够向我们的学生和成员传授严格、稳健的电子设计和测试细节,同时也使我们能够向麻省理工学院和剑桥社区提供专业测试设备。他们的支持使我们能够加深理解,同时提供资源让其他人也能这样做。
DL3000系列
DL3000系列是一款高性价比、经济型的可编程直流电子负载,它拥有友好的人机交互界面和优异的性能指标,提供多种远程通信接口,能满足多样化的测试需求,为设计和测试提供多种解决方案,广泛应用于汽车电子和燃料电池等行业。
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