電動(dòng)汽車(EV)續(xù)航里程縮水嚴(yán)重,標(biāo)注的充滿電續(xù)航里程360公里卻只跑了290公里的類似抱怨一直不絕于耳。不言而喻,引起消費(fèi)者續(xù)航焦慮的根源就是動(dòng)力電池,而整個(gè)行業(yè)要想推進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展,也必須從三個(gè)維度的電池測(cè)試入手,包括研發(fā)動(dòng)力電池的OEM廠商、電池裝車車企和進(jìn)行市場(chǎng)監(jiān)管的認(rèn)證機(jī)構(gòu)。
消費(fèi)者的抱怨
動(dòng)力電池的續(xù)航挑戰(zhàn)
電動(dòng)汽車的車主都知道,天氣對(duì)車輛的續(xù)航里程有不小的影響,寒冷的冬季,因?yàn)闆](méi)有來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱可以利用,要使用直接電阻加熱來(lái)加熱座艙;炎熱的夏天,使用空調(diào)也會(huì)嚴(yán)重影響續(xù)航里程;堵車也是電動(dòng)汽車最怕出現(xiàn)的情況。很多人不愿意購(gòu)買電動(dòng)汽車都是考慮到車輛的續(xù)航能力問(wèn)題,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,要提振消費(fèi)者信心,消除電動(dòng)汽車大規(guī)模接受的最大障礙——續(xù)航焦慮仍是關(guān)鍵。
雖然近年來(lái)電池技術(shù)一直在改進(jìn),但無(wú)論是目前電動(dòng)汽車采用的三元聚合物鋰電池(Li(NiCoMn)),還是磷酸鐵鋰電池(LFP),在低溫環(huán)境下都會(huì)出現(xiàn)性能可見(jiàn)的衰減。這主要是電池活性下降導(dǎo)致充放電性能打折所致。
此外,純電動(dòng)汽車最核心的部件就是電池,如今買完車,除非一些電池終身質(zhì)保的車輛,大多數(shù)車主都擔(dān)心電池過(guò)早終結(jié),畢竟換一個(gè)電池價(jià)值不菲,一旦電池壞掉,車子也就不用修了。美國(guó)加州大學(xué)河濱分校(UCR)的工程師發(fā)表的一項(xiàng)新的研究表明,商用大功率快速充電樁有一個(gè)致命的弱點(diǎn),會(huì)使電動(dòng)汽車電池受到高溫和電阻的影響,僅25個(gè)快速充電周期就會(huì)令其過(guò)早“死掉”。發(fā)生化學(xué)損傷的電動(dòng)汽車電池可能會(huì)毀了整輛車。
電動(dòng)汽車電池快速充電前后
7000節(jié)電池,每個(gè)電池都需要控溫和防止短路,的確是個(gè)挑戰(zhàn)
汽車架構(gòu)不同測(cè)試要求各異
電動(dòng)汽車和混動(dòng)汽車在架構(gòu)上有許多差異。強(qiáng)混動(dòng)(或并行混動(dòng))和純電動(dòng)(無(wú)引擎)汽車的電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)都是由大容量電池提供的高電壓(HV)總線來(lái)驅(qū)動(dòng)。逆變器和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的功率電平都在60 kW到180 kW。大多數(shù)組件都是雙向的,允許電力從電池流向逆變器,進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)汽車行駛(牽引驅(qū)動(dòng))。而在減速時(shí),汽車的電動(dòng)機(jī)又變?yōu)榘l(fā)電機(jī),通過(guò)逆變器將電力返回,并為電池組充電(再生制動(dòng))。這種動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的每一步都需要進(jìn)行全面測(cè)試,以確保HEV/EV發(fā)揮最大能效。
在中度混動(dòng)(MH)汽車中,電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、逆變器和電池都是雙向的。其體積不大,不足以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛(如HEV或EV)。然而,它們能夠在汽車加速時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充能量,并在減速時(shí)給電池充電。中度混動(dòng)汽車的電壓水平通常為48 V,這使HEV的總線結(jié)構(gòu)可以保持在60 V的安全額定值以下。在相同的額定電流下,它可以提供四倍于12 V總線的潛在功率。針對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的每個(gè)元器件和每個(gè)步驟都需要進(jìn)行全面測(cè)試,以便最大程度地確保轉(zhuǎn)換過(guò)程的能效。
找到適合自己的測(cè)試解決方案
為了應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池等新興設(shè)計(jì)和測(cè)試問(wèn)題,致力于為通信和電子行業(yè)提供電子設(shè)計(jì)和測(cè)試解決方案的
是德科技創(chuàng)建并引入了創(chuàng)新的測(cè)試方法,針對(duì)電池模塊和電池包的電芯特性和功率效率進(jìn)行測(cè)試,幫助開(kāi)發(fā)和制造人員加速動(dòng)力電池測(cè)試流程,確保功率器件級(jí)別的能源效率,同時(shí)解決安全性、測(cè)試時(shí)間和成本問(wèn)題。
電芯和電池必須全面測(cè)試
電動(dòng)交通對(duì)電芯和電池提出了更高的需求,如提升性能、提高續(xù)航里程、降低成本,要求電芯和電池必須具有高品質(zhì),并能滿足功率和能量密度、安全性、耐用性等要求;而廠商要想在市場(chǎng)上立足,成本也必須優(yōu)化。出于這些原因,工程師必須對(duì)其全面測(cè)試,以確保設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成功達(dá)標(biāo)。
EV的性能取決于電芯、電池和電池包的協(xié)同工作
眾所周知,EV的性能取決于電芯、電池和電池包的協(xié)同工作,以提供更好的功率和續(xù)航里程。因此,只有采用高效解決方案和最精確的儲(chǔ)能器件測(cè)試方法才能提供可再現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果。是德科技的Scienlab測(cè)試系統(tǒng)可以全面、可靠地測(cè)試各種應(yīng)用中使用的電芯、電池模塊、電池包及電池管理系統(tǒng)(BMS)。其測(cè)試系統(tǒng)和Scienlab Energy Storage Discover(ESD)軟件可幫助用戶運(yùn)行自定義的性能、功能、老化和環(huán)境測(cè)試。ESD包含標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性和一致性測(cè)試(如ISO、DIN EN和SAE)。
是德科技電池充放電測(cè)試系統(tǒng)
是德科技創(chuàng)新、靈活的Scienlab解決方案的再生功能可確保一流的能效和成本效率,將模塊用作電芯測(cè)試系統(tǒng),保持穩(wěn)定的測(cè)量精度;每個(gè)通道都可以測(cè)量阻抗譜,同步記錄測(cè)量數(shù)據(jù);精確的測(cè)量技術(shù)提供可重復(fù)的結(jié)果,模塊化設(shè)計(jì)支持靈活布置測(cè)試環(huán)境,滿足各種測(cè)試要求。
用測(cè)試來(lái)優(yōu)化電池功率和續(xù)航里程
優(yōu)化電池功率和續(xù)航里程需要測(cè)的東西主要有幾個(gè)方面:
電池管理系統(tǒng)和測(cè)試:引入存儲(chǔ)技術(shù)以及將多個(gè)儲(chǔ)能電芯互連形成電池組和電池包需要用到智能電池管理系統(tǒng)(BMS)。BMS承擔(dān)重要的安全、控制和調(diào)節(jié)功能。這些功能包括電壓、電流、溫度和充電狀態(tài)等監(jiān)控參數(shù)。BMS還負(fù)責(zé)熱管理、能源管理、電芯平衡和性能。是德科技的Scienlab電池管理系統(tǒng)(BMS)環(huán)境可以提供上述全部能力以及更多功能。該系統(tǒng)帶有一個(gè)硬件在環(huán)測(cè)試環(huán)境,用于重復(fù)測(cè)試和BMS優(yōu)化。Scienlab電芯仿真器可以代替電芯進(jìn)行連接,用于仿真一系列電芯模型的電芯類型。
電池管理系統(tǒng)測(cè)試方案
時(shí)間同步控制:是德科技的Scienlab儲(chǔ)能測(cè)試(ESD)軟件允許對(duì)電芯、電池模塊和電池包及所有測(cè)試環(huán)境組件的所有Scienlab電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步控制,可以驗(yàn)證所有的儲(chǔ)能類型。借助該軟件,用戶可以輕松創(chuàng)建、編輯、控制和監(jiān)控自定義的測(cè)試方案。標(biāo)準(zhǔn)化的遠(yuǎn)程接口可用于將測(cè)試平臺(tái)直接集成到更高級(jí)別的控制和監(jiān)控系統(tǒng)中。
是德科技儲(chǔ)能測(cè)試(ESD)軟件界面
大多數(shù)企業(yè)會(huì)使用獨(dú)立產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試、測(cè)量和監(jiān)測(cè)。這種孤立的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工作流程斷斷續(xù)續(xù)、效率低下。連貫的靈活設(shè)計(jì)與測(cè)試是電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式的重大革新。Keysight PathWave軟件是一個(gè)系統(tǒng)工程平臺(tái),它連接設(shè)計(jì)和測(cè)試,提供通用數(shù)據(jù)模型和開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),徹底革新了傳統(tǒng)流程,顯著提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率,能夠顯著縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生命周期。
針對(duì)汽車設(shè)計(jì)和測(cè)試合作伙伴,是德科技提供校準(zhǔn)和維修服務(wù),以保證各工作組獲得的測(cè)量結(jié)果可以復(fù)驗(yàn),并能避免因?yàn)榻Y(jié)果差異而導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng),上市時(shí)間推遲及預(yù)算增加等結(jié)果。針對(duì)需要確保產(chǎn)品良率和質(zhì)量的制造部門(mén),是德科技的校準(zhǔn)和維修服務(wù)可保持儀器在其使用壽命期間符合保證的性能技術(shù)指標(biāo),確保在研發(fā)和制造過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確、可重復(fù)的測(cè)量。