如何选择测试EV电池模组和电池包的电池充放电测试系统
概览
EV电池市场的发展趋势为在不影响安全或质量的情况下，快速提高产量以降低总成本。电池测试面临诸多挑战，从温度依赖性到安全问题，再到产品上市时间压力，应有尽有。软件互联的测试策略是应对电池测试挑战的关键，但需要可以同步、协调且高效运行的灵活测试设备。
电池充放电测试系统有助于验证EV电池是否可以按预期运行，揭示充电、容量、效率或安全问题，缩短上市时间、降低成本并加快电池研发速度。
那么，选择哪种电池充放电测试系统可以更好、更快、更安全地进行测试？
每个电池实验室对不同电池包都有不同的测试目标、参数和环境。无论是单个测试通道还是整体电池实验室解决方案，选择合适的解决方案前，先要了解需要实现的目标。
内容
行业电池实验室测试需求示例
NI拥有一系高性能EV电池充放电测试系统选项，涵盖了从研发、验证到生产、生命周期终止和再制造的电池全生命周期特定测试需求。在下文中，我们会评估数个真实用例，并分享选择解决方案的原因。
1.通过记录和播放再现超逼真仿真测试信号
电池实验室A是一个大型先进电池研发验证实验室，用于评估高达1500 V的新型大功率电池架构。该实验室的目标是模拟真实测量条件，以研究电池性能、动态特性以及寿命负载和电池寿命的影响。
客户希望测量和记录动态特性曲线，并在10 kHz的频率下重新创建特定的系统动态特性。理想情况下，该解决方案需要提供至少20 kHz频率的充放电能力，以准确再现这些包括纹波仿真和电池特性分析等信号。
图1： HPS-17000电池充放电测试系统
HPS-17000的优势在于，该设备既能测试高达1500 V的产品，又能生成高频测试信号。其高性能可在微秒内以高分辨率运行高频、高保真波形。该设备通过注入更高频率的信号观察电池反应方式、记录和测量信号并在电池上回放。HPS-17000高压电池充放电测试系统是测试HIL应用的理想之选，它通过以太网以高达100 kHz的速率传输时间标识设定点和测量数据流，远远超过了所需的10 kHz频率。
图2： HPS-17000可在0.25 ms内提供从0到100 A的高频测试信号生成阶跃响应
图2所示为0至100 A测量范围内的速率控制阶跃响应，阶跃在0.25 ms内完成。这说明了HPS-17000以受控方式注入高频内容信号的能力。
2.同时测试多种电池尺寸
电池实验室B是一个大型电池研发验证实验室，可测试具有广泛电压和功率范围的多尺寸电池包。电池包位于设施内的不同区域和实验室，以及远程设施中。测试不同尺寸电池包需要重配置充放电测试系统，以在短短数天内提高和降低功率水平。测试类型非常广泛，从生命周期测试、峰值性能、运行效率、安全系统验证、热循环性能、产品耐用性到针对最终应用优化BMS，均不在话下。
图3： NHR-9300电池充放电测试系统
之所以选择NHR-9300再生电池包测试系统，是因为它易于进行灵活的重配置、设置和移动。配备的100 kW模块化电源块最大可扩展至2.4 MW，并可以按需减小规模，以在测试电池包内多个系统时，优化设置和调度。工程师们从100 kW、500 kW和2 MW不断重配置设备的整体尺寸和应用。一些充放电测试系统有时会在经拆分后，运送到其他拥有热室等资本资产的部门。
图4： NHR-9300在100 kW构建块中提供可扩展的模块化电源，便于重配置
该电池充放电测试系统配有轮子可轻松移动，且功率密度更高，客户可按需调整功率。
并提供包括用于图表和范围显示的大型可视化前面板在内的多种控件选项，操作人员可轻松启动并运行，具有开箱即用功能可实现简单测试，并为复杂测试提供编程功能。
3. 在高NEMA等级条件下运行电池测试
电池实验室C是一个测试电池包的验证实验室，可在恶劣物理和环境条件下测试EV电池的生命周期，例如典型负载曲线和充电周期及超量电源过载等。
图5： ERS-BIC
此情况的最佳解决方案是什么？该实验室配备了由一个或多个ERS-BIC系统控制的温度和环境条件室。这些系统可以有效组成集群，提供更高电压、电流和功率额定值，并轻松实现主从控制。ERS-BIC功能独特，可在功率峰值远高于额定值时管理大量电源过载。这在按额定功率要求规划测试台时非常有用，但在某些使用情况下，短时间内需要更大功率。这种情况下，恢复时通常使用额定功率。
图6： ERS-BIC提供过载能力，并在30秒内快速恢复高达180%的功率
ERS-BIC设备采用水冷设计，可应对过流和过载脉冲或大电流功率脉冲，同时无需相应的冷却时间。此设计行业独创，有助于节省测试空间并提高测试效率。如果需要，其水冷设计还可达到更高水平的IP或NEMA等级，适用于肮脏、多尘或污染的环境，IP等级可达IP54。
NI电池模组级和电池包级测试解决方案
虽然电池实验室都各有特点，但NI提供了多种高性能电池充放电测试系统，可满足不同应用需求。请参考下图，了解我们的系统如何满足电池模组级和电池包级测试的要求。
图7： NI电池充放电测试系统和电池仿真器产品组合
现代实验室中还有其他NI电池测试设备和软件。我们的电池测试系统(BTS)软件通过插件、设备驱动程序和专用分析/测试IP提供开箱即用的功能，并可管理一组电池测试系统及其数据。仪表板可自定义用以简化数据分析。
咨询电池测试专家
总而言之，选择合适的电池充放电测试系统来测试EV电池模组和电池包对于确保电动汽车电池的可靠性、性能和安全性至关重要。主要考虑因素包括了解电池实验室的具体测试目标、参数和环境，以及适应不断变化的测试需求所需的灵活性和可扩展性。
NI提供全面的高性能电池充放电测试系统产品组合，可满足电池生命周期内的各种测试要求。从研发和验证到生产和生命周期终止测试，我们的解决方案提供了加快电池研发所需的灵活性、精度和可靠性，同时可以降低成本并缩短上市时间。
通过咨询我们的电池测试专家并评估实际用例，您可以胸有成竹地选择适合您独特测试需求的最佳电池充放电测试系统解决方案。 请联系我们，以详细了解NI用于EV电池模组和电池包测试的电池充放电测试系统选项。