电动汽车续航焦虑的应对之道,从动力电池电性能测试做起

2020-07-06 20:17:11·  来源:是德科技  
 
电动汽车(EV)续航里程缩水严重,标注的充满电续航里程360公里却只跑了290公里的类似抱怨一直不绝于耳。不言而喻,引起消费者续航焦虑的根源就是动力电池,而整
电动汽车(EV)续航里程缩水严重,标注的充满电续航里程360公里却只跑了290公里的类似抱怨一直不绝于耳。不言而喻,引起消费者续航焦虑的根源就是动力电池,而整个行业要想推进电动汽车的发展,也必须从三个维度的电池测试入手,包括研发动力电池的OEM厂商、电池装车车企和进行市场监管的认证机构。
 
消费者的抱怨
 
动力电池的续航挑战
电动汽车的车主都知道,天气对车辆的续航里程有不小的影响,寒冷的冬季,因为没有来自发动机的废热可以利用,要使用直接电阻加热来加热座舱;炎热的夏天,使用空调也会严重影响续航里程;堵车也是电动汽车最怕出现的情况。很多人不愿意购买电动汽车都是考虑到车辆的续航能力问题,从长远来看,要提振消费者信心,消除电动汽车大规模接受的最大障碍——续航焦虑仍是关键。
虽然近年来电池技术一直在改进,但无论是目前电动汽车采用的三元聚合物锂电池(Li(NiCoMn)),还是磷酸铁锂电池(LFP),在低温环境下都会出现性能可见的衰减。这主要是电池活性下降导致充放电性能打折所致。
此外,纯电动汽车最核心的部件就是电池,如今买完车,除非一些电池终身质保的车辆,大多数车主都担心电池过早终结,毕竟换一个电池价值不菲,一旦电池坏掉,车子也就不用修了。美国加州大学河滨分校(UCR)的工程师发表的一项新的研究表明,商用大功率快速充电桩有一个致命的弱点,会使电动汽车电池受到高温和电阻的影响,仅25个快速充电周期就会令其过早“死掉”。发生化学损伤的电动汽车电池可能会毁了整辆车。
 
电动汽车电池快速充电前后
 
7000节电池,每个电池都需要控温和防止短路,的确是个挑战
 
汽车架构不同测试要求各异
电动汽车和混动汽车在架构上有许多差异。强混动(或并行混动)和纯电动(无引擎)汽车的电动动力传动系统都是由大容量电池提供的高电压(HV)总线来驱动。逆变器和电动机/发电机的功率电平都在60 kW到180 kW。大多数组件都是双向的,允许电力从电池流向逆变器,进而转动电动机,驱动汽车行驶(牵引驱动)。而在减速时,汽车的电动机又变为发电机,通过逆变器将电力返回,并为电池组充电(再生制动)。这种动力传动系统的每一步都需要进行全面测试,以确保HEV/EV发挥最大能效。
在中度混动(MH)汽车中,电动机/发电机、逆变器和电池都是双向的。其体积不大,不足以独立驱动车辆行驶(如HEV或EV)。然而,它们能够在汽车加速时为发动机补充能量,并在减速时给电池充电。中度混动汽车的电压水平通常为48 V,这使HEV的总线结构可以保持在60 V的安全额定值以下。在相同的额定电流下,它可以提供四倍于12 V总线的潜在功率。针对动力传动系统的每个元器件和每个步骤都需要进行全面测试,以便最大程度地确保转换过程的能效。
 
找到适合自己的测试解决方案
为了应对电动汽车及动力电池等新兴设计和测试问题,致力于为通信和电子行业提供电子设计和测试解决方案的是德科技创建并引入了创新的测试方法,针对电池模块和电池包的电芯特性和功率效率进行测试,帮助开发和制造人员加速动力电池测试流程,确保功率器件级别的能源效率,同时解决安全性、测试时间和成本问题。
 
电芯和电池必须全面测试
电动交通对电芯和电池提出了更高的需求,如提升性能、提高续航里程、降低成本,要求电芯和电池必须具有高品质,并能满足功率和能量密度、安全性、耐用性等要求;而厂商要想在市场上立足,成本也必须优化。出于这些原因,工程师必须对其全面测试,以确保设计和生产成功达标。
 
EV的性能取决于电芯、电池和电池包的协同工作
众所周知,EV的性能取决于电芯、电池和电池包的协同工作,以提供更好的功率和续航里程。因此,只有采用高效解决方案和最精确的储能器件测试方法才能提供可再现的测量结果。是德科技的Scienlab测试系统可以全面、可靠地测试各种应用中使用的电芯、电池模块、电池包及电池管理系统(BMS)。其测试系统和Scienlab Energy Storage Discover(ESD)软件可帮助用户运行自定义的性能、功能、老化和环境测试。ESD包含标准合规性和一致性测试(如ISO、DIN EN和SAE)。
 
是德科技电池充放电测试系统
是德科技创新、灵活的Scienlab解决方案的再生功能可确保一流的能效和成本效率,将模块用作电芯测试系统,保持稳定的测量精度;每个通道都可以测量阻抗谱,同步记录测量数据;精确的测量技术提供可重复的结果,模块化设计支持灵活布置测试环境,满足各种测试要求。
 
用测试来优化电池功率和续航里程
优化电池功率和续航里程需要测的东西主要有几个方面:
电池管理系统和测试:引入存储技术以及将多个储能电芯互连形成电池组和电池包需要用到智能电池管理系统(BMS)。BMS承担重要的安全、控制和调节功能。这些功能包括电压、电流、温度和充电状态等监控参数。BMS还负责热管理、能源管理、电芯平衡和性能。是德科技的Scienlab电池管理系统(BMS)环境可以提供上述全部能力以及更多功能。该系统带有一个硬件在环测试环境,用于重复测试和BMS优化。Scienlab电芯仿真器可以代替电芯进行连接,用于仿真一系列电芯模型的电芯类型。
 
电池管理系统测试方案
时间同步控制:是德科技的Scienlab储能测试(ESD)软件允许对电芯、电池模块和电池包及所有测试环境组件的所有Scienlab电池测试系统进行时间同步控制,可以验证所有的储能类型。借助该软件,用户可以轻松创建、编辑、控制和监控自定义的测试方案。标准化的远程接口可用于将测试平台直接集成到更高级别的控制和监控系统中。
 
是德科技储能测试(ESD)软件界面
大多数企业会使用独立产品进行设计、测试、测量和监测。这种孤立的结构导致工作流程断断续续、效率低下。连贯的灵活设计与测试是电子系统开发方式的重大革新。Keysight PathWave软件是一个系统工程平台,它连接设计和测试,提供通用数据模型和开放标准,彻底革新了传统流程,显著提高了生产效率和设备利用率,能够显著缩短产品开发生命周期。
针对汽车设计和测试合作伙伴,是德科技提供校准和维修服务,以保证各工作组获得的测量结果可以复验,并能避免因为结果差异而导致开发周期延长,上市时间推迟及预算增加等结果。针对需要确保产品良率和质量的制造部门,是德科技的校准和维修服务可保持仪器在其使用寿命期间符合保证的性能技术指标,确保在研发和制造过程中进行准确、可重复的测量。
 
 
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