普源精电直流电子负载在燃料电池电动汽车储能系统的应用案例

面对能源消耗和应对气候变化问题等多重挑战，世界主要国家都把发展燃料电池汽车提升到国家战略高度。储能系统(Energy Storage Systems, ESS)是燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle , FCEV)的关键部件。普源精电（RIGOL）助力MIT Electric Vehicle Team（EVT），围绕燃料电池电动汽车的储能系统研发、测试开展深度合作。

MIT Electric Vehicle Team

Electric Vehicle Team（EVT）是麻省理工学院的一个学生团队，致力于研究电动汽车和交通系统的未来。他们目前的研究重点是氢能源，正在制造一辆完全开源的氢燃料电池驱动摩托车，计划在2024年的世界氢能峰会上展示。EVT关注于关键研究领域，包括氢燃料电池技术、存储和生产，动力存储，动力系统、电机和电机控制。他们还在电子设计和气候行动领域开展了多项社区教育计划。

目前，EVT在正在进行一款氢动力摩托车的设计开发项目，其中储能系统的设计工作在摩托车的动力传动系统设计中是相当重要的一环，该系统中的锂电池用于在再生制动时吸收动力，同时也提供加速时所需的动力。在保持必要的安全标准的同时，开发安全可靠的电动摩托车并完成性能测试的过程中存在许多挑战， 摩托车的电气系统总是需要适当的测试和验证，因此需要可靠精准的测试工具来设计、调试和验证整个系统设计 。

▲ 燃料电池电动汽车的基本结构

客户案例

储能系统电池测试

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

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（最好搭配差分探头）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

通过电子负载回读得到的放电曲线图中，可以非常清晰地看到平缓的开路电压部分、初始电压下降部分以及放电衰减部分。通过下图测试所得放电曲线，可以很容易地读出这些电压，进行计算即可确定电池内阻。

▲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，并总结出了最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。

——MIT Electric Vehicle Team

 

DL3000系列

可编程直流电子负载

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。

产品特点：

DL3021/DL3021A：单通道，DC150V/40A，最大总功率达200W

DL3031/DL3031A：单通道，DC150V/60A，最大总功率达350W

高达30 kHz动态模式

可调电流上升速度0.001A/μs ~ 5A/μs

最小回读分辨率0.1mV，0.1mA

4.3英寸TFT液晶显示屏，可同时显示多个参数和状态

电池测试功能、过电流保护测试、过功率保护测试、工厂测试功能等

一直以来，普源精电专注于电子设计、测试、生产、优化，提供为满足客户需求的广泛解决方案及产品组合，并通过强化在硬件、算法及软件方面的技术实力，紧密对接客户需求和市场动态，持续探索提升产品应用的行业覆盖性。公司持续聚焦客户应用，围绕通信、新能源、半导体等前沿科技赛道，加强高端产品和解决方案的部署，形成从技术到产品、从时域到频域、从通信到新能源半导体的全方位解决能力，为客户解决测试挑战和创造核心价值。

　　审核编辑：汤梓红