Chroma 17010為車用電池檢測提供1mS的暫態取樣應用

04 Mar 2021

確保車用電池於安全範圍下正常運作,需要先進電池管理系統(Battery Management System, BMS) 做即時的控制策略,而電池等效電路模型(Equivalent Circuit Model, ECM)(圖一)常被建立在其中,透過模型精密的數學推論來準確估測電池的殘電量(State of Charge, SOC)、電池的健康狀態(State of Health, SOH)與電池的功能狀態(State of Function, SOF) 。

電池芯等效電路模型
▲圖一. 電池芯等效電路模型
Voc:開路電壓; Ro:歐姆電阻; Rc1/Rc2:極化電阻; C1/C2:極化電容; IL:輸出電流; VL:端點電壓

(圖一)中的歐姆電阻(Ohmic resistance, Ro)是用來評價電池可輸出功率之重要指標,若要精準獲得該參數,必須在充放電瞬間透過高達1mS取樣速度擷取瞬間電壓及電流變化,才能有效與極化電阻(Polarization resistance, Rp)與極化電容 (Polarization capacitance, Cp)做區隔。意即,充放電設備是否能擷取瞬態的電壓變化將成為有效辨證出等效電路模型的歐姆電阻之關鍵性指標。而一個確實反映電池芯實際狀態的等效電路模型必須藉由高精度的充放電機設備進行電壓、電流與溫度的量測以辨證出精確模型參數,常見的辨證方式須透過如(圖二)所示的混合動力脈衝能力特性(Hybrid Pulse Power Characterization, HPPC)測試波形來獲得特徵電壓與電流,進而推論出歐姆電阻(Ro)、極化電阻(Rp) 與極化電容 (Cp)。


▲圖二. HPPC測試流程

Chroma 17010充放電測試方案提供1mS暫態取樣功能,能精確擷取電性測試中的瞬態變化,(圖三)各紅圈處;搭配Chroma Battery LEx測試軟體中簡易工步編輯直接輸入SOC%作為測試點,讓使用者可快速制訂出完整HPPC測試計劃,再藉由內建變數定義功能與軟體四則運算式編輯自動計算出歐姆電阻(Ro)與極化電阻(Rp)結果,並直接顯示於測試報表中,讓整體應用化繁為簡,且滿足全面測試需求。

Chroma在精密量測儀器領域具有30多年的經驗,為自動測試系統的領航者,專精於各種電力電子相關測試應用。因應新能源發展的趨勢,也積極投入電動汽車、儲能系統測試等產業,提供全方位的解決方案。



▲圖三. HPPC測試情境下的1ms暫態取樣點

Chroma 17010電池芯充放電測試系統