动力电池系统测试平台
电动汽车动力测试平台设计及试验分析
基金项目:湖南省自然科学基金杰出青年项目资助,项目编号:01jzy2102收稿日期)6)作者简介宫唤春()),男,天津人,硕士,研究方向为电动汽车控制技术与试验分析。
电动汽车动力测试平台设计及试验分析宫唤春,徐胜云,徐海磊(北京化工大学北方学院,河北燕郊065201)摘要:根据电动汽车运行的特点,分析了电动汽车动力测试平台的性能要求,构建了基于变频控制交流电力测功机的电动汽车动力测试平台。
在该测试平台上对国内外多台电动汽车驱动电机的动力特性进行了测试,对多组电动汽车用动力锂离子电池组进行了放电测试。
试验结果表明,该试验平台具有较高的测试准确性。
关键词:动力测试;电机;锂离子动力电池组;放电特性中图分类号:U476.3文献标识码:BAna l ysis on electr ic veh icle dyna m ic character istics m ea sure p la tform design and exp er im en tG O NG H uan -chun,XU Sheng -yun ,XU H a i-lei(N o rth C o llege o f B eiji ng Un i v ersit y Che m ical and Technolo gy ,H eb ei Y anjiao 065201Ch in a )Ab stract :Acc ord i ng to t he characteristics of el ectri c ve -h icle op erati on ,t h i s paper analyzes the perf or mance re -qu ire m ents of el ectric veh icle dyna m ic test p l atf or m,struct u res electri c veh icl e dyna m i c test p latf or m based on the co mmun icat i onfr equency electric dyna m o m eter .Through t h i s test p latf or m m ak i ng the dyna m i c character -i st i cs test of do mestic and f orei gn many el ectric cars d ri v -i ng motor and d isc har ge test of several groups of electric veh icles dyna m ic lith i um -ion batteries.The exp erm i en tresu lts sho w that the experm i ent p latf or m has h i gher test accuracy .K ey word s :dyna m ic tes;t motor ;dyna m ic lith i um -i on batteries ;d isc har ge c haracteristi cs引言电动汽车动力性能优化的关键是设计适合的动力驱动系统,即实现动力电池组、电机和电机控制器的优化匹配[1]。
动力电池组测试平台设计
设置 、 准 ， 校 同时可 以控 制充放 电设 备按 照编程 指令 输 出电流 ， 以满足 不 同 的实验 要 求。 经实 验验
证 ， 系统对 电池信 息进行 实 时检测 具有 较高 的精度 ， 本 系统 运行 稳定 、 靠。 可 关键 词 ： 电池测试 ； 据采 集 ； 数 上位机 监控 ； 电机 控制 充
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉｈ ｈ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｅｅ ｔ ｃ ｅ ｉｌ ｎ ｕ ｔｙ，ｔ ｅ ｅ ｎ ｑ ａ ｔ ｙ ｆ ｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ｓｒ ｃ ： ｔ ｔ ｅ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｌ ｃｒ ｖ ｈ ｃｅ ｉ ｄ ｓｒ ｉ ｈ ｄ ｍａ ｄ ｕ ｎ ｉ ｏ ｈ ａ ｔ ｙ ｔ ｅ ｉｃｅ ｓｓｓ ａｐｙ ｎ ｒ ａ ｅ ｈ ｒ ｌ ．Ｔｈ ｅ ｎｄ ｏ ａｔｒ ｅ ｔｅ ｕ ｐ ｎ ｓ ａ ｓ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｉ ｒ ｌｅ ．Ｔｈ ｓ ｐａ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｍａ ｆ ｂ ｔｅ ｔ ｓ ｑ ｉ ｍｅ ｔｉ ｌｏ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｎ ｐａ ａｌ１ ｙ ｉ ｐ ｒ ｐ ｔ ｆｒ ｒ ｉ ｄ ｏ ａ ｔｒ ｅ ｔ ｌ ｔ ｒ ，Ａｎ ｍｐ ａ ｉａｌ ｎｔｏ ｕｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｃ ｕｉｉｉｎ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｏ ｗａ ｄ ａ ｋ ｎ ｆｂ ｔｅ ｔ ｓｉ ｐ ａｆ ｍ ｙ ｎｇ ｏ ｄ ｅ ｈ ｔ ｌｙ ｉ ｒ ｄ ｅ ｈ ａａ ａ ｑ ｓｔ ｙ ｔ ｍ ｎ ｃ ｏ
ｐ ｓｔｏ ｍａ ｈ ｎ ｍｏ ｉｏ ｎ ｓ ｓｅ ． Ｔｈ ｄ ｔ ａ ｑ ｉｉｉｎ ｓ ｓｅ ｏ ｉｉｎ ｃ ｉｅ ｎ ｔｒ ｇ ｙ ｔｍ ｉ ｅ ａａ ｃ ｕ ｓｔ ｙ ｔｍ ｕ ｅ ｔ ｅ Ｍ ＣＵ ｗｈ ｃ ｉ ｔｐ ｄ ｏ ｓ ｈ ｉｈ ｓ ｙ ｅ
动力电池充放电效率测试方法及特性
电动汽车能量流研究需要考虑电池充放电效率的影响，然而目前针对不同充放电模式下的充放电效率研究并不充分，实验方法、测试系统与分析结果仍不具备普遍适用性。
因此，本文提出了一种电动汽车充放电效率表征方法和试验方法，并搭建了测试台架系统；在此基础上，针对某款电动汽车动力电池，定量研究了不同充电模式、放电工况下充放电效率的变化规律，从而为整车能量流研究提供了一种有效的动力电池充放电效率测试方法，接下来就为大家详细的讲解一下希望对大家有所帮助。
1 动力电池及其充放电效率动力电池是电动汽车的能量来源，锂离子电池以其高能量密度和功率密度、长循环寿命、低自放电率等优势，成为电动汽车的首选动力电池；其中，磷酸铁锂电池（LiFePO4）和三元锂离子电池（NCA、NMC）等具有更高的安全性能，因此广泛应用于电动汽车领域。
图1 所示为锂离子电池的基本结构与工作原理示意图，其充放电过程是通过Li+在正负极柱之间嵌入和脱出实现的。
2 实验平台和测试方法实验平台结构包含试验箱、电池模拟器、12V 开关电源、冷却循环水机、上位机等试验仪器及设备。
其中，动力电池系统在实验过程中放置于试验箱内，由高压线连接至电池模拟器，通过控制电池模拟器的功率及电流方向，实现动力电池不同模式下的充放电；同时电池充放电数据通过CAN 总线进行通讯，并上传至上位机系统。
实验过程中，电池模拟器及电池管理系统BMS 实时检测动力电池组总电压、单体电压、电池组温度等参数并设置保护措施，从而保证实验过程电池处于安全工作状态。
3 实验及结果分析实验用动力电池系统采用三元电芯作为单体电池，整体模块标称能量为46kwh。
充放电过程中，设置系统总电压、单体电压、温度等参数的安全范围；一旦检测到参数超出上下限安全阈值，将电池模拟器输出电流设置为0，并切断电池模拟器与动力电池系统的连接。
实验过程中，分别采用2.6kw 慢充、6.6kw 定功率充电、快充、1/3C 标准充电（15.3kw）以及1C 充电（46kw）对电池包进行充电，并通过变功率、45kw、6.5kw 、14.9kw 以及28.4kw 等效模拟车辆NEDC 工况、1C 放电、60km/h 等速、90km/h 等速、120km/h 等5 种驾驶工况。
基于myRIO的动力电池测试平台
基于myRIO的动力电池测试平台陈宁; 陈嘉瑶; 李高翔【期刊名称】《《电源技术》》【年(卷),期】2019(043)003【总页数】5页(P464-468)【关键词】myRIO; TLC6804; 快速原型; BMS【作者】陈宁; 陈嘉瑶; 李高翔【作者单位】中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083; 东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TM133随着电动汽车智能化水平的不断提高，对电池管理系统BMS的要求也越来越高，BMS的开发也越来越复杂。
传统的控制器以微处理器为核心，其开发周期大，代码移植性困难，开放性不够，很难提高开发的速度。
目前国际已经形成了较为规范的控制器开发模式，其中快速原型的开发技术被广泛采用，如德国dSPACE公司开发的实时仿真系统[1],ETAS公司提供了功能分析、系统建模、快速原型、目标代码生成以及ECU测试一整套工具；美国MotoTron公司生产的MotoHawk快速开发平台[2],NI公司生产的CompactRIO和myRIO可重新配置的嵌入式测控系统[3]。
myRIO具有运行实时操作系统的完全可编程双核ARM Cortex-A9处理器以及可自定义的现场可编程门阵列(FPGA)，不仅能达到高控制精度的要求，而且方便扩展和升级。
在LabVIEW中建立一个针对NI myRIO的项目(可基于向导自动生成该项目)，然后就像开发Windows下的Lab-VIEW程序一样进行编程，程序可以自动编译并在ARM实时处理器中执行[4]。
本文以磷酸铁锂电池为研究对象，搭建针对磷酸铁锂电池的BMS，以myRIO为控制核心，以TLC6804-1为电池电压、电流和温度采集芯片，在myRIO的实时处理器上编写主流程框图，处理电压、电流和温度信号，估算SOC，在FPGA终端上对I/O口进行配置和管理，搭建BMS快速原型，为电动汽车BMS的研究提供参考。
动力电池系统EOL测试要求
动力电池系统EOL测试要求目录1.概述 (3)2.适用范围 (3)3.引用标准 (3)4.符号及术语定义 (3)5.测试仪器及测试环境 (3)5.1 测试仪器组成 (3)5.2 测试环境 (3)6.测试对象 (4)7.测试项目 (4)8.测试方法 (4)8.1.1 绝缘电阻测试 (4)8.1.2 交直流耐压测试 (4)8.2.1整车通讯功能测试 (5)8.2.2绝缘检测功能测试 (5)8.2.3 BMS单体电压一致性测试 (5)8.2.4 BMS单体温度一致性测试 (5)8.2.5总电压采样精度测试 (5)8.2.6过充/过放保护测试 (5)8.2.7快充功能测试 (5)8.2.8慢充功能测试 (5)8.2.9 SOC标定功能测试 (5)8.3.1交流内阻测试 (5)8.3.2充放电测试 (6)8.3.3行车动态模拟测试 (6)8.3.4直流内阻测试 (6)8.3.5气密性测试 (6)8.4.1继电器通断测试 (6)8.4.2预充继电器通断测试 (6)8.4.3电压测试回路 (6)8.4.4维修开关测试 (6)1.概述本文主要介绍动力电池系统EOL测试的项目、测试方法以及测试原理。
2.适用范围本测试仅适用于动力电池系统EOL测试。
3.引用标准GBT 18384.1-2015 电动汽车安全要求第1部分：车载可充电储能系统（REESS）GBT 18384.2-2015 电动汽车安全要求第2部分：操作安全和故障防护GBT 18384.3-2015 电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护QC/T 897-2011电动汽车用电池管理系统技术条件GB 4208-2008外壳防护等级GBT 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求GBT 20234.1-2015 电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求GBT 20234.2-2015 电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口GBT 31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程4.符号及术语定义5.测试仪器及测试环境5.1 测试仪器组成5.2 测试环境无特殊说明时，试验应在温度为18℃-28℃，相对湿度为45%-75%，大气压力为86KPa-106KPa的环境中进行。
动力电池组及管理系统试验方案
动力电池组及管理系统试验方案一、引言动力电池组是电动车辆的重要部件，其性能直接影响车辆的续航里程、动力输出以及安全性等关键指标。
为了确保电动车辆的性能和安全性，需要进行动力电池组及管理系统的试验。
本试验方案旨在对动力电池组及管理系统进行全面的性能评估和安全性验证。
二、试验目标1.评估动力电池组的能量密度、功率密度、循环寿命等性能指标。
2.验证动力电池组在正常工作条件下的安全性能。
3.测试动力电池组在极端条件下的安全性能，如高温、低温、高湿度等。
三、试验内容1.动力电池组性能评估试验a)测试电池组的容量，评估能量密度和功率密度指标。
b)进行充放电循环试验，评估循环寿命。
c)进行快速充电和快速放电试验，评估电池组的快充性能和快放性能。
d)进行电池组平台测试，验证电池组在车辆动力需求下的性能。
2.安全性能验证试验a)进行单体电池短路试验，评估电池的安全性。
b)进行电池组短路试验，评估电池组的安全性。
c)进行过充试验和过放试验，评估电池组的安全性。
d)进行高温试验和高湿度试验，评估电池组在极端条件下的安全性。
四、试验设备和工具1.电池测试台：用于测试电池组的容量、循环寿命和快充快放性能等。
2.温湿度测试箱：用于进行高温试验和高湿度试验。
3.短路测试设备：用于进行单体电池和电池组的短路试验。
4.充电设备和放电设备：用于进行过充试验和过放试验。
五、试验步骤1.安全性能验证试验a)首先进行单体电池短路试验，记录试验过程中的参数和现象，并评估电池的安全性。
b)进行电池组短路试验，记录试验过程中的参数和现象，并评估电池组的安全性。
c)进行过充试验和过放试验，记录试验过程中的参数和现象，并评估电池组的安全性。
d)进行高温试验和高湿度试验，记录试验过程中的参数和现象，并评估电池组的安全性。
2.动力电池组性能评估试验a)测试电池组的容量，记录测试结果，并评估能量密度和功率密度指标。
b)进行充放电循环试验，记录测试结果，并评估循环寿命。
动力电池管理系统核心算法
5.1动力电池系 统成组分析
5.2动力电池组 状态估计
5.3动力电池 SOP预测
5.4本章小结
6.1剩余寿命预 测的概述
6.2基于BoxCox变换的剩余 寿命预测
6.3基于长短时 记忆循环神经 网络的剩余寿 命预测
6.4本章小结
7.2交流加热原理
7.1动力电池低温 加热方法分类
谢谢观看
7.3自适应梯度加 热方法
7.4动力电池优 化充电
7.5本章小结
8.2快速原型仿真 测试
8.1算法开发流程
8.3硬件在环算法 测试
8.4实车实验池管理系统核心算法》的读书笔记模板，暂无该书作者的介绍。
精彩摘录
这是《动力电池管理系统核心算法》的读书笔记模板，可以替换为自己的精彩内容摘录。
动力电池管理系统核心算法
读书笔记模板
01 思维导图
03 读书笔记 05 作者介绍
目录
02 内容摘要 04 目录分析 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
算法
汽车
测试
动力电池
算法
应用
管理
系统核 心
算法
实践
动力电池
流程
动力电池
小结
实验
第章
开发
系统
寿命
内容摘要
《动力电池管理系统核心算法》结合作者十多年来的研究实践，阐述了动力电池管理系统的特点与技术难题， 针对新能源汽车应用，详细阐述了动力电池系统实验设计、动态建模、荷电状态估计、健康状态估计、峰值功率 预测、剩余寿命预测、低温快速加热与优化充电以及相应核心算法的工程应用和实践问题，并配有详细的算法实 践步骤和开发流程，可作为相关领域技术人员的参考用书，也可以作为汽车专业的高年级本科生和研究生的专业 课教科书。
电池管理系统全自动测试软件设计
268化工自动化及仪表2021年电池管理系统全自动测试软件设计刘永臣巨永锋张嘉洋杜凯(长安大学电子与控制工程学院)摘要针对锂离子电池及其电池管理系统在长期使用过程中存在的问题，以电池管理系统为测试目标，分析电池管理系统全自动化测试系统的总体功能要求，确定测试内容，然后根据测试内容设计测试方法和流程，最后根据软件功能，在Visual C++6.0开发环境下进行软件设计,实现上位机测试软件发送测试命令，接收并显示测试结果，控制测试进程等测试功能"实验结果表明：全自动测试软件有效提高了测试准确性、全面性和测试效率。
关键词电池管理系统锂离子电池全自动测试系统CAN通信中图分类号TP399文献标识码A文章编号1000-3932(2021)03-0268-05电池管理系统(BMS"既是新能源汽车的重要组成部分，又是连接电池与用户的枢纽，具有提高电池有效利用率、防止电池过度充放电、延缓电池损耗、增加使用寿命、监控电池的状态的作用，可以更加合理地管理和控制电池［1］o电池作为电动汽车的能量来源，由于电压和功率对汽车驱动的要求，电池需要相互并联或串联才能达到要求进行使用。
由于电池制作工艺的不同且电池反复使用,不断充电放电消耗,电池单体电量间的差异越来越明显，长此以往会对电池造成不可恢复的消耗损坏，电池的使用寿命将大打折扣。
这也成为新能源汽车核心技术难以突破的瓶颈，所以电动汽车的发展需要电池管理系统技术的发展来支撑［2］(目前，锂离子电池是新能源汽车中使用范围最广的电池,锂离子电池具有环保、循环寿命长及安全性能好等优点。
但是，锂离子电池及其电池管理系统在长期的使用过程中存在一些缺陷亟待解决，如电池单体间差异、电池单体损坏、数据采样精度低及热失控现象等［3］(因此，电池管理系统的质量直接影响电池的效率，而在电池管理系统开发过程中最关键的环节是功能测试。
笔者设计开发了一款电池管理系统全自动测试软件,实现对电池管理系统功能的全自动测试，有效提高了功能测试的准确性、全面性和测试效率。
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动力电池系统测试平台
动力电池系统测试平台主要包括动力电池充放电性能测试设备、频域-阻抗特性测试设备、环境模拟设备以及连接装置等。
2.1.1 充放电性能测试设备
充放电性能测试设备通过加载特定的测试程序或车用工况，可以获得动力电池的电压、功率、容量、能量、内阻/阻抗、温度以及这些量的衍生和计算表达，从而考察所测试动力电池是否满足电动汽车对动力电池系统的要求。
从1987年美国Arbin公司推出第一台计算机控制的动力电池测试系统以来，动力电池充放电设备从手动分选测试到自动化、数字化测试，各方面都有了飞速发展。
该领域的国外知名公司除美国Arbin外，还有美国MACCOR 公司、日本日置株式会社、德国迪卡龙公司等企业。
我国主要的生产企业有武汉蓝电电子有限公司、深圳新威尔电子有限公司、宁波拜特以及哈尔滨子木科技有限公司等。
根据市场反应，进口设备因为发展较早，设备进行了持续更新和改进，测试精度、测试系统稳定性和售后较国产设
备优势明显，而且测试范围和功能较为广泛，但设备价格昂贵。
本书数据全部来源于北京理工大学AESA测试平台，主要使用了Arbin-BT2000动力电池单体和系统测试设备，包括三台单体测试设备和两台系统测试设备。
Arbin-BT2000实物图及工作界面如图2-1和图2-2所示，设备参数和特征见表2-1和表2-2。
另一方面，合适的电池夹具也是保证动力电池性能测试顺利进行的重要因素。
考虑到部分动力电池在充放电过程中会积累过多的副反应产物(尤其是气体)，这会引起动力电池的膨胀和鼓包等现象，进而影响到动力电池的电性能和安全。
所以在进行测试前，需要给动力电池安装特定的夹具。
图2-3所示为某方形动力电池的夹具。
此外，由于圆柱形动力电池难以直接与充放电设备连接，也需用特制夹具对其进行固定。
图2-4所示为某圆柱形动力电池的夹具。
图2-1 Arbin-BT2000实物图
图2-2 Arbin-BT2000工作界面
表2-1 Arbin-BT2000动力电池单体测试设备的参数和特征
表2-2 Arbin-BT2000动力电池系统测试设备的参数和特征
图2-3 某方形动力电池的夹具
图2-4 某圆柱形动力电池的夹具
2.1.2 频域-阻抗特性测试设备
频域-阻抗特性测试设备用于测量动力电池在一定频率范围内、不同频率下的交流阻抗，即电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS)。
通常由电化学工作站完成。
Zahner IM6型电化学工作站如图2-5所示，其具体参数和特征见表2-3。
电化学工作站Zahner IM6能够测试10μHz～8MHz频率范围内动力电池的交流阻抗，并具有高输入阻抗、大电流激励的功能，最大激励电流可扩展至100A。
主控计算机安装MITS Pro
软件和Thales软件，分别用于操控Arbin-BT2000测试仪和Zahner IM6电化学工作站开展动力电池的相关测试，具有设计测试程序、加载测试工况、储存测试数据等功能。
电化学阻抗谱测试界面如图2-6所示。
图2-5 Zahner IM6型电化学工作站
表2-3 Zahner IM6型电化学工作站的参数和特征
图2-6 电化学阻抗谱测试界面
2.1.3 环境模拟设备
环境温湿度等条件对动力电池内阻、容量和充放电特性均有显著影响。
为了模拟动力电池不同的应用环境，以研究温湿度对动力电池特性的影响，需要采用温湿度实验箱控制环境参数。
本书测试使用的某型号可程控式温湿度三层实验箱如图2-7所示。
该实验箱采用工业微电脑控制系统，适用于对各类汽车部件、电子电工零件及其他产品进行高低温恒定、渐变和湿热等环境模拟实验。
具体参数和特征见表2-4。
图2-7 可程控式温湿度三层实验箱
表2-4 可程控式温湿度三层实验箱的参数和特征
2.1.4 动力电池测试平台
为完成动力电池的综合测试，基于上述动力电池实验设备，AESA搭建了图2-8所示的动力电池测试综合平台。
该动力电池测试平台原理图如图2-9所示。
图2-8 动力电池测试综合平台实物（见彩插）
图2-9 动力电池测试平台原理图
在该动力电池测试平台中，主体采用主从式两级控制结构，由上位机和下位机组成。
上位机采用相关软件控制下位机完成各种动力电池测试，其中下位机包括动力电池充放电性能测试设备和电化学工作站，两者均通过连接线连接动力电池并分开轮流运行，分别测试动力电池的直流特性和交流特性；同时，为保证外部环境的稳定性和多变性，动力电池通常需要放置在温箱里进行实验，实现目标温湿度并保持恒定；采集模块则负责采集动力电池电压、电流、温度、阻抗等信号传输给上位机完成数据采集。
该平台的搭建为动力电池的测试设计提供了硬件基础，也为本书动力电池管理系统核心算法的开发和验证提供了有力保障。
特别注意，本书中所使用的数据采样频率均为1Hz。