一电池模拟器系统概述
电池(电容)模拟器系统由电池模拟器、外部数据采集系统及上位机控制软件构成。系统的核心为电池模拟器及其控制系统。
电池模拟器具有恒压、恒流、恒功率多种输出模式，具备电池充放电、电池内阻、电池温度等特性模拟功能。电池包充放电模拟系统既能做为电池组测试的电流源使用，也可操作在电压源模式下，成为一台能量回收式测试仿真器，并可回收到电网再利用。利用此双向电源的特性，搭配仿真电源软件，可直接设定电池仿真电源的输出电压，显示操作时的电压/充放电流/功率等数值，并可纪录电池仿真电源一段时间中的充电或放电容量。
外部数据采集系统具备电压采集与温度采集功能，主要为电池或电容模组采集数据提供端口。
控制系统软件系统具备测试参数设置、测试任务定义、测试数据显示及图表转换、系统参数监控等功能。
图1 电池模拟器系统解决方案
二电池模拟器系统引用标准及适用场合
01电池模拟器系统引用标准
[1] GB/T31467.1-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第1部分：高功率应用测试规程
[2] GB/T31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第2部分：高能量应用测试规程
[3] GB/T31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分：安全性要求与测试方法
[4] ISO 12405-1-2014 电动道路车辆 锂离子动力蓄电池包和系统测试规程第1部分：高功率应用
[5] ISO 12405-2-2014 电动道路车辆 锂离子动力蓄电池包和系统测试规程第2部分：高能量应用
[6] ISO 12405-3-2014 电动道路车辆 锂离子牵引电池组和系统的试验规范第3部分：安全性能要求
[7] SAEJ2288 电动车辆电池模块的寿命循坏测试
02电池模拟器系统适用场合
银河天涛电池模拟器系统适用于以下场合：
● 电动汽车电机、控制器测试;电动汽车传动系统、动力总承系统测试
● 特种电动车辆电机、控制器测试;特种电动车辆传动系统、动力总承系统测试
● 船舰电传动、电驱动系统测试
● 电机系统测试
● 充电机、充电桩测试
● 储能系统变流器测试
● 电池组、电池包充放电测试;电容、超级电容充放电测试
● UPS、EPS系统测试
● 直流屏系统测试
● 替代普通直流电源作为测试电源;替代真实电池供电测试
图2 电池模拟器系统应用
三TES系列电池模拟器
01电池模拟器功能
银河天涛TES系列电池模拟器具有两大基本功能：
直流电源输出功能
● 具有恒压、恒压限流、恒功率多种输出模式；
● 直流双向流动，支持电机测试能量反灌；
● 支持编程测试输出；
电池模拟功能
● 电池充电特性模拟功能；
● 电池放电特性模拟功能；
● 电池SOC特性模拟功能；
● 电池内阻、温度特性模拟功能；
02电池模拟器突出特点
1)运用功率单元串并联国家专利技术，一台电池模拟器可由2个或多个独立单元构成，每个单元即可独立使用，又可串并联使用(如单个模块为800V、300A时，使用两个模块串联则为1600V、300A，并联使用则为800V、600A);
2)采用公司独有的专利技术，使中间直流母线可以随输出电压变化而变化，即当输出800V时中间直流母线是900V左右，而当输出50V时中间直流母线自动下降到100V。其他公司的800V电池模拟器最低输出电压一般只能稳定输出到150V左右，而且输出波动大、效率低。我公司的专利技术可以保证在20V-1600V间都可以平稳高效的输出，而且全范围输出波形品质极佳。
3)银河天涛电池模拟器自带耗能保护单元，当回馈能量大时，自动投切到耗能模块，从而保证了整个系统的稳定。
4)保护功能完善：池模拟器具有过压、过流、过载、过温、缺相等故障保护。保护参数可编程，输出极限电压可以设置，保护被试品安全。过压、过流、过载、过温故障采用两级门限处理方式，当达到低门限故障值时发出声光报警信号，并限制输出;当达到高门限故障值时发出紧急声光报警信号，并且立即采取制动措施，降低输出，启动紧急刹车装置，达到安全门限之后，再停止输出。
5)与电网隔离、安全可靠，不会对电网其他设备产生任何干扰。
03电池模拟器典型参数
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型号 | TES-600-1200 |
| 输入 | 相数 | 3φ3W＋G |
| 电压 | 380V±10% | |
| 功率 | 15kW | |
| 频率 | 50Hz±3Hz | |
| 输出（单相） | 输出电压 | PLC≥50Vrms |
| 输出电流 | 0～100Arms | |
| 输出正弦波频率范围 | 10Hz～100kHz | |
| 电流幅值精度 |
≤0.05%，10Hz~1kHz；≤0.1%，1kHz~20kHz； ≤0.2%，20kHz~100kHz |
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| 稳定度 | 0.02%/3min | |
| 频率精度 | 0.01% | |
| 波形品质（正弦波） | THD≤1% | |
| 基波波形 | 正弦波、三角波、方波等（可选谐波） | |
| 方波信号特性 | 上升/下降时间 | ＜10us |
| 过冲 | ≤5% | |
| 占空比 | 1%～99%（受当前频率设置限制） | |
| 不对称性 | 周期的2% | |
| 三角波 | 线性度 | ≤峰值输出的2% |
| 信号特性 | 对称性 | 0%至100% |
| 通讯和操作 | 操作界面 | 大屏幕液晶 |
| 外部通讯 | RS485（标配） | |
| 保护 | 输入 | 过压、过流、缺相 |
| 输出 | 过压、过温、过流 | |
| 环境条件和安全 | 防护等级 | IP20(室内 ) |
| 冷却方式 | 强制风冷 | |
| 环境温度 | 0～45℃ | |
| 相对湿度 | 10～90% （非凝结) | |
| 噪音 | ＜65dB | |
| 体积 | 体积(W*D*H) | 约1200*1000*2200 mm（内置5套100A模块） |
| 重量 | / | 约2000kg |
| 备注：可选谐波输出功能：0～50次谐波，总带宽100kHz； | ||
四外部数据采集系统
外部数据采集系统具备电压采集与温度采集功能，主要为电池或电容模组采集数据提供端口。
电压、温度采集系统包含36路以上采集通道，通过CAN通讯为电池或电容模组采集数据提供端口。电压、温度采集系统将采集的动力电池电压、温度数据通过CAN通讯传给控制系统。
| 数据采集通道数 | 电压采集范围 | 电压采集精度 | 温度采集精度 | 数据采集速率 | 分辨率 | 温度范围 |
| ≥36 | 0~5V | ≤±0.1%满量程 | ≤±1℃ | <100ms | 15Bit | -40°C 至 +150°C |
五上位机控制软件
1、上位机软件功能
● 控制变量：电流，电压，功率，电阻，斜坡功能，脉冲电流
● 截至参数：时间，电压，电流，安时，瓦时，斜率，温度可选
● 功能：充电，放电，暂停，循环，源端，载端
● 测量参数：电压，电流，时间，安时，瓦时，功能，步数，循环次数，温度可选
● 被测数据显示：试验过程中通过终端显示数据
● 软件可以自定义标题、测试命令、测试任务等
● 软件为多用户、多任务处理系统，具备权限设置功能
● 测试数据可以转换为图标或曲线方式便于分析、记录
● 测试数据文件可以通过网络调用管理，满足远程管理要求
● 通讯功能：具备CAN通信接口，可以与电池BMS进行通信
图3 电池模拟器系统上位机软件界面
