越來越多電能轉換的產品，會搭配電池來使用，例如汽車系統內的馬達驅動器、OBC、D-D convertor，或是儲能系統系統內的轉換器(PCS)，直流母線上的產品...等各項應用。但產品在研究開發設計時，其供貨商電池可能還未到位，或搭配的電池種類不同，充放電特性曲線不同，液流電池、鈉硫蓄電池、鋰鐵電池等，要同時準備不易。且電池是非線性特性，其溫度的影響，充放電速度、老化程度、效率等，無法維持相同特性來重復做測試。

另外，電池充放電需要時間，要馬上變更輸出電壓，來測試電能轉換器的上下限值不方便， 較重要的，大容量電池占體積，使用后老化，更換需要不少成本，加上若電池損壞，不小心過充或過放電會有火災的危險。所以在實驗室中，不建議設置大容量電池，應該使用電池仿真器進行測試。

汽車系統應用

CSS系統架構 (單獨型–直流母線) 應用

透過直流電源與直流負載整合方案也可以成為電池仿真器，但跟雙向電源主要的差別在于轉換過程中是否有延遲，若需要測試的產品為雙向產品建議直接采用17020，若為單向架構可考慮17020或直流電源與直流負載整合方案。

能源回收式電池模組測試系統 Chroma 17020

電池組內阻影響電壓曲線

電池組較主要的任務是提供能量給開發的產品，但電池能量為化學能需要透過充電使其恢復容量，故需要進行被充電或放電；當充放電電流再加到電池組的瞬間，電池組的電壓會在短時間內有瞬間變化，主要是因為電池組內阻所造成的影響。

 

電池組電壓與 SOC (State of Charge)相互關系

電池組透過SOC定義電池當下容量狀態，電池容量對應電池組輸出電壓，產品在規格定義時需要明確定義輸入直流電壓的工作范圍才能設計產品，故產品會對應的電池組輸出電壓也會與電池的容量使用狀態相關聯。

 

電池組工作電壓，滿充滿放電壓與保護電壓

產品在不同應用上會定義電池組使用的區間，例如純電動車會定義電池SOC使用區間為 0~90%，HEV定義SOC為20~70%；因為鋰電池組有危險性，故電池組內的電池管理系統會對過電壓(OVP, UVP)進行管理，故常見的電池使用區間管理會有過充電壓、過放電壓、上限操作電壓、下限操作電壓、滿充電壓、滿放電壓，六個重要電壓點。

 

電池仿真器軟件

Chroma 提供多信道電池仿真器與雙向直流電源控制儀控面板，使用者可方便的進行電池仿真器功能使用。

 

電池仿真器參數實時監控

軟件具備多信道狀態控制 實時讀取測試結果，包含電壓、電流、功率、SOC%、充放電狀態與容量

 

常用電池參數設定與功能模擬

	軟件具備加載4條電池芯曲線，模擬電池芯在常溫、高溫、低溫時的狀態。
曲線加載：斜直線、電壓 vs SOC曲線、電壓 vs 容量曲線 電池容量容量與內阻實時設定 充放電曲線偏移設定

 

電池模塊常用參數設定

• 透過簡單的設定將電池芯參數變成電池模塊的狀態
• 電池電池組配置：設定電池芯串聯與并聯成為電池模塊
• 電池組內阻設定：總電池內阻=電池組阻抗+其他電阻 (PCBA +線材…等)
• 電池組操作/保護：SOC 100％~0％設定、OVP／UVP設定、工作范圍設定SOC 80％~20％

▲ 簡易設定

▲ 電池電池組配置

▲ 電池組內阻設定

 

輸出初始狀態設定

透過軟件設定初始輸出狀態，隨心所欲的模擬所需要的電池狀態，需要電池為滿充狀態或是SOC 50%，快速完成，不須像實際電池組，需等待充放電時間。

• 初始輸出狀態：OCV、SOC%、容量
• 效率(%)：軟件計算結果為考慮充電效率與放電效率狀態
• 預充(Pre-charge)電壓模擬：模擬電池包具備電池組啟動時的電壓爬升狀態

 

實際產出電池定電流至限電壓(CC-CV)充電狀態與定電流(CC)放電狀態

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A170202

電池仿真器 SoftPanel

17020

能源回收式電池模組測試系統

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