德国Scienlab新能源汽车电池测试解决方案

型号：

Scienlab

产地：

德国

德国Scienlab新能源汽车电池测试解决方案

（BMW合作伙伴）

包括电池芯CELL/模组MODULE/电池包PACK的高效测试方案

Scienlab Energy Storage Test Systems

可再现测量结果的有效解决方案

现代储能设备必须满足高质量和市场需求：功率和能量密度、安全性、耐久性，而且，为了在市场上生存，必须优化成本。为此，必须进行全面的测试，以确保电池生产的成功。

电池芯和电池模组测试系统实景

优势

l   能量再生能力

所有电池测试和形成系统具有高再生能力，允许高效率、成本效益和环境友好的操作。超过90%的能量被反馈回电源中。在具有100个测试通道的70Ah电芯上进行标准VDA循环测试，与非再生系统相比，节省了超过60000 € p.a。

l   使用电池模组作为电芯测试系统，电池包作为模块测试系统

富瑞博国际的 Scienlab电池模组测试系统（0-80V）的设计方式使它们也可以用于分析电芯（0-6V）。电池包（0-1000V）测试系统也能够以恒定的测量精度测试电池模组（0-80V）。不需要随后的更改或购买新的系统。这节省了时间和金钱，并使得用户可以灵活地对（将来的）测试需求作出反应。

l   测量数据的同步记录

测试系统记录的所有测量数据都有一个共同的时间戳：所有模拟、数字和CAN信号被同步并以毫秒模式显示，然后在ESD软件中显示。这有助于对电池行为进行有效和可靠的分析。

l   各通道阻抗谱

根据客户要求，富瑞博国际的Scienlab设备在系统内的每个测试通道中实现独立的电化学阻抗谱（EIS）。因此，用户从高度的操作舒适性中受益，并且节省了测试时间，因为不需要外部设备或被测设备(DUT)的重新布线。

测试新能源汽车电池储能设备

Scienlab从电芯到电池系统的测试设备都有

解决方案

灵活的解决方案，满足各种测试需求。

Scienlab提供创新和灵活的解决方案，用于表征、验证和定义所有类型的储能设备：从客户专用的独立解决方案到集成测试系统，再到现成的测试实验室。包括用于移动、工业和固定用途的电池管理系统(BMS)的电池芯、模组和电池包都可以使用测试系统进行全面和可靠的测试。与ding级Scienlab PC软件Energy Storage Discover(ESD)一起工作，可以容易地执行针对客户的性能、功能、老化和环境测试，以及标准化和符合标准的测试(例如，ISO、DIN EN、SAE)。

服务范围

从一个单一的源头提供精心设计的完整解决方案：从计划到组织，再到即用测试平台的实现。除了精确可靠的电池测试系统，我们的服务范围包括：

l  温度和气候室的一体化设计

l  对测试中的设备进行调节

l  用于用户友好的DUT连接的联系系统

l  整合客户充电器

l  发展和实现综合安全概念

l  Scienlab测试台安全监察系统，用于监测整个测试台

l  Scienlab的测量和控制模块设备，用于记录电压、温度以及提供所有模拟和数字输入和输出

l  服务和支持中心的调试、维护、校准支持等

富瑞博Scienlab测试系统的突出特点包括精确的测量技术、极其可靠的可重现结果的电力电子器件以及确保一流能量和成本效率的再生能力。模块化概念在系统布局和测试环境整体方面提供了zui大的灵活性和个性。这允许在任何时间快速且成本有效的适应以满足未来的需求。此外，紧凑和健壮的硬件性能保证了长使用寿命以及低维护和服务费用。

电池能量存储发现控制与测试软件（ESD）

zuixian进的能量存储发现（ESD）软件允许测试台的所有组件得到有效的控制和监控。ESD确保了预定义的标准测试和单独的测试过程都可以方便而简单地执行。此外，可以在测试过程中立即确定特征关键键数据，并且结果也是可再现的。用户受益于直观的操作、大量测量数据的强大可视化以及导出所有常见文件格式的功能。

产品概述

富瑞博Scienlab在电压、电流、输出（可选地通过并行连接扩展）和通道选项方面提供了广泛的系统。富瑞博国际也欢迎为您量身定做解决方案。

富瑞博Scienlab测试系统的突出特点包括精确的测量技术、极其可靠的可重现结果的电力电子器件以及确保一流能量和成本效率的再生能力。模块化概念在系统布局和测试环境整体方面提供了zui大的灵活性和个性。这允许在任何时间快速且成本有效的适应以满足未来的需求。此外，紧凑和健壮的硬件性能保证了长使用寿命以及低维护和服务费用。

电池能量存储发现控制与测试软件（ESD）

zuixian进的能量存储发现（ESD）软件允许测试台的所有组件得到有效的控制和监控。ESD确保了预定义的标准测试和单独的测试过程都可以方便而简单地执行。此外，可以在测试过程中立即确定特征关键键数据，并且结果也是可再现的。用户受益于直观的操作、大量测量数据的强大可视化以及导出所有常见文件格式的功能。

产品概述

产品概述

富瑞博Scienlab在电压、电流、输出（可选地通过并行连接扩展）和通道选项方面提供了广泛的系统。富瑞博国际也欢迎为您量身定做解决方案。

1.德国Scienlab新能源汽车电池化成系统

Systems for Cell Formation

-----研究级别的高精度化成系统

Scienlab六通道化成系统

挑战

为使储能电芯(例如锂离子电池)在机械的生产后获得蓄电池的特性并优化电池，必须通过重复和可控制的充放电来形成储能电池

解决方案

为了以成本效益和高效的方式化成电池，Scienlab提供各种化成柜，输出电压为0-6V，输出电流高达100A。系统的模块化结构具有灵活的配置，使其能够满足一系列客户的要求。因此，可以在研究和开发的框架内，或者在大规模生产期间以完全自动化的过程选择性地以小数量化成电池。

zui大效率

高效率至关重要，特别是在连续使用大量化成通道的大规模电池生产中。为了实现高效和具有成本效益的操作， Sienlab系统通常实现恢复能力＞94%。化成柜的紧凑尺寸允许在非常小的空间中操作许多通道——用于节省空间的现场操作。

高测量精度

在电芯化成期间，电荷的精确记录是极其重要的，因为确定电荷状态（SOC）或电荷平衡是必要的。为了达到这个目的， Scienlab提供了高达5mA的高电流测量精度。此外，它们还配有一个稳定的，差分传感电压传感器，测量精度高达1mV。这确保了相关参数能够被准确记录。通过这些测量，可以确定诸如内阻和电荷平衡等重要特性，并且精确地表征电池。

安全性

出于安全原因，在化成过程中需要连续监测两个基本测量：电芯电压和温度。富瑞博的Sienlab解决方案因此具有两个主动安全机制。首先，在电压测量用传感导线上装有断线检测，以防止电池无意中过充电。其次，每个化成通道都有一个温度传感器，用于监测电池的温度。如果测量值超过某些阈值，则相关通道将自动关闭，用户将收到报错消息。

·       输出电压：0...6V

·       输出电流：高达±100A

·       电流测量精度：高达5mA

·       稳定、差分感应电压传感器，测量精度：zui高1mV

·       每个化成通道中都有温度传感器

优点：

·       由于回收能力通常大于94%，所以操作效率高且成本效益高

·       特别是在大规模电池生产中的zui大效率

·       用于精确确定电荷状态(SOC)、电荷平衡、内阻的高测量精度

·       主动安全：连续监测电池电压和温度，检测断线以防止电池过充电，如果超过阈值，自动切断

·       用于节省空间的现场操作的紧凑尺寸

2. Scienlab Test System for Cell Samples

德国Scienlab新能源汽车电池芯充放电测试系统

电芯样品开发测试设备，可以测12个电芯样品

为电芯材料开发而设计的独特测试系统

遇到的挑战

目前的研究致力于确定新电池解决方案的材料组合，目标是提高功率和能量密度、安全性、耐久性以及降低储能设备的成本。创造电芯样品并对其进行测试以实现这一点。除了恒电流试验方法之外，循环伏安法还经常用作识别电极过程的分析方法。

对于详细的测试，被测器件（DUT）具有附加的参考电极。Scienlab电池测试系统提供了一种解决方案：

l   电压范围：-2..8V，-6..6V

l   输出电流：zui多±5A

l   测量范围：±150 A，±5mA，±150mA，±5 A，自动范围切换

l   并联连接：2个通道，zui大电流增加到10 A

l   控制模式：电流、电压、功率、电阻

l   每个通道中的可选阻抗谱

应用：

l   在研发、生产和质量保证方面对电芯化学和材料进行表征、选择和优化

l   用参比电极同时鉴定多达几百个电芯样本，例如圆形电芯、纽扣电芯和实验室电芯

l   电极过程的鉴定：恒电流和恒电位试验方法，以及循环伏安法等。

l   容量、能量、功率、电压、内阻和效率的测定

zui大测量精度

电芯原型（cell prototypes）的成功塑造和开发需要精确的控制和极其精准的测量技术。富瑞博公司的Scienlab设备通过测量范围的自动切换，实现了电压测量精度为1mV、电流测量精度为0.03A的系统。此外，在每个通道中集成了温度测量装置。

参考电极的整合

结合参考电极对电极过程进行分析。这里，不仅要精确地记录与阳极和阴极电位相比的电位，而且在测量阶段要主动地集成参考电极。因此，我们的系统可以选择阳极/阴极、参考电极/阴极或参考电极/阳极之间的电压测量作为每个控制模式的实际值。这允许例如在循环伏安期间对参考电极电位进行主动控制。

紧凑灵活的设计

每个抽出功率级单元具有2个测试通道，这使得多达12个通道可以集成在一个19寸机架中。这使得系统非常紧凑。基于抽取单元的模块化设计还支持具有任意数量的通道的特定客户的解决方案，以便快速且低成本地适应未来的测试需求。每个通道都能自主工作。

人类工效学DUT适应

大量的通道是必需的，特别是当大量的电芯（例如按钮电池）被测试时，这些需要大量的布线。我们的系统可以方便地和人体工程学地适应电芯样本，而不用烦人的缠结电缆。根据客户应用情况，每个通道的负载和测量输出在前板上清晰显示，并且可以切换到测试系统后面的系统连接器。此外，紧凑的系统设计节省空间需求：例如，96通道系统只需要0.8×0.8 平方。

负载无关的电压和随时间推移产生的电流

根据电池电压绘制的电极电流

Energy Storage Discover（ESD）软件

Scienlab系统提供了结构清晰的测试和控制软件，称为Energy Storage Discover（ESD）。深受客户欢迎：

l   可选测试创建、控制、监测和评价

l   由于直观的操作概念，易于学习

l   用公共时间戳进行数据记录，以便对测量数据进行同步分析

l   在测试期间实时评估测量数据

l   用户友好的评价功能消除了对耗时的后处理的需要

l   使用清晰的图形和表来可视化大量测量数据，以及导出到所有通用文件格式

l   集成EIS和循环伏安法

l   技术资料

l   输出功率：40瓦

l   输出电压：-2...8V，-6...6V

l   输出电流：±5A连续电流

l   当前产出动态：

l   上升时间-90...+90%，-4.5...4.5A: <10ms,UA=0V

l   充电和放电之间的连续过渡，没有切换时间

l   模拟测量数据记录，电池电压与参比电极：

l   测量范围：-2...8V

l   测量精度：0,01%的全刻度，±1mV

l   模拟测量数据记录，电流：

l   测量范围：±150 A、±5mA、±150mA、±5 A

l   测量精度：实测值的0.01%±0.05%

l   自动测量范围切换

l   采样率：高达1kHz

l   控制测量精度内的精度

l   选择性电化学阻抗谱

l   温度测量：

l   测量范围-20...200°C(K型，其他应要求者)

l   在整个测量范围内测量精度2K

l   通信：以太网接口

电芯整体节能测试系统

挑战

电芯cell是每个储能装置的基础，直接影响电池模组modules和电池包packs的质量。因此，有必要对电芯早期阶段进行测试。根据电芯(例如固定或移动)的预期用途，需要对电芯特性进行各种测试以评估其性能能力。

解决方案

为了完成这项任务，Scienlab开发了极其可靠的测试系统，用于提供精确和可再现的测量结果。这确保了电性能可以精确的在大电流存在的情况下被记录下来(-90% - 90%:  0.8 ms typ.)。

用Scienlab ESD测试软件，不仅可以方便地控制和监测测试系统，而且可以方便地控制和监测测试环境中的组件（例如温度或气候室）。特别地，可以分析与电池特性相关的参数，例如内阻、效率、容量、循环寿命和日历寿命、对温度变化的反应和机械电阻。

模块化配置

电芯测试系统是模块化的，可以灵活装配的。这使其能够随时适应变化的需求。目前有各种不同的级别选择（100A、150A、200A、300A、600A）。每个系统可以具有任意数量的功率级别，这就是为什么系统可以根据需要由多个通道组成的原因。为了增加电流和功率需求，几个通道间可以并联连接。

通过能源效率降低成本

在分析总成本（TCO）时，不能否认操作测试实验室的成本是巨大的。在具有许多通道的耐久性测试方面，Scienlab的高效系统及其再生能力可以显著降低成本。一个系统中的所有通道都通过一个公共的中间电路在内部提供。在一个测试通道的放电过程中回收的能量可以用于对另一个测试通道进行充电。所需的能量从主供应网络取出，而任何不需要的能量则反馈到主网络。这意味着能量被非常有效地利用：从主网络提取的能量通常只占系统输出的10%。另一个优点是不需要额外的冷却系统，使系统更紧凑，并显著减少空间要求。

ESD软件中阻抗图可视化的实例

综合测量技术与选配

可靠和精确的测量技术对于测量电芯的特性是至关重要的。由于这个原因，我们的Scienlab系统具有：

l   温度和气候室的一体化设计

l   电流测量精度：高达测量值的0.05％+6mA

l   每个通道中有3个温度传感器

l   每个通道的CAN连接，用于记录、处理、存储和发送消息

l   选配：使用来自温度测量的源类型“恒定功率损耗”进行热测试（例如，确定热阻）

l   选配：每个通道的集成电化学阻抗谱（EIS）用于方便的频率测试——可以直接编程到测试过程中，而不改变DUT的接触

详细：

l   输出电压：0...6伏

l   输出电流：±100A，±150A，±200A，±300A，±600A（并联以增加电流和功率）

l   电流动态：-90%-90%：0.8毫秒类型。

l   电压测量精度：类型。150μV

l   电流测量精度：高达测量值的0.05％+6mA

l   每个通道有3个温度传感器和1个CAN连接

优点：

l   由于具有回收能力，即使在具有许多通道的耐久试验方面，高效和成本效益高的操作

l   模块化配置：任何数量的频道，并随时适应变化的需求

l   使用Scienlab软件ESD不仅方便地控制和监测测试系统，而且方便地控制和监测测试环境中的组件（例如温度或气候室）

l   通过测定内阻、效率、容量、循环寿命和日历寿命、对温度变化的反应、机械电阻等来精确表征电池。

l   用于节省空间的现场操作的紧凑尺寸

l   可选的：每个通道的集成电化学阻抗谱（EIS）——可以直接编程到测试过程中，而不改变DUT的接触

3.德国Scienlab新能源汽车电池模组测试系统

Scienlab Test Systems for Battery Modules

挑战

当电芯连接到模组时，创建了两个产品：di一，用于12V或48V车载电源的动力电池系统，或用于电动工具应用的可充电电池，包括所有系统功能，例如BMS；第二，正在开发可用于电动汽车高压电池系统的组件的模块。它们的电压高达60V或更高。如果模块测试的结果需要重新测量单个单元，那么可能还需要重新测量单个电芯。

解决方案

两种类型的电池模组都必须通过类似的测试：它们必须在不同气候条件下测量电气和热特性以及在所有电池系统组件的集成情况下进行测试。Scienlab测试系统为开发工程师提供了执行此任务的zui佳支持。

我们的测量设备

模组电压和电流使用极其精确的测量设备记录，具有高动态功率电子输出。 此外，与BMS的通信也是理所当然的：BMS值可以在测试过程中编写或用作变量。 这使得BMS可以直接控制输出源。 这样，可以方便地跟踪动态阈值。 也可以在电源端子之间切换，并控制模拟和数字输入和输出。 由于这些测量值在测试过程中是同步的，因此它们也可用于替换包含BMS的负载平衡。

电芯容量测试

如果除了电池模组的特性定义和测试之外，还需要测量高达6 V的电芯，这可以通过可选配件“电池容量测试”实现。 在此模式下，可以使用与富瑞博Scienlab测试系统中的电芯相同的测量精度测试单元。 因此，扩展的应用范围以相对较低的价格增加了可能的测试项目。

外部充电器的集成

当测试电池包packs时，例如测试电动工具时，原始充电器有必要集成到测试过程中。这允许在观察充电过程同时，还能在需要时研究电池包pack与充电器之间的相互作用。对于这个应用， Sienlab电池模组测试系统具有用于连接充电器的可选输入。外部充电器和内部电力电子器件之间的切换可以在测试阶段方便地进行。使用完全相同的测量技术测量电变量。结果也记录在结果文件中。

l   输出电压：0...20/60/80/120V

l   输出电流：±100A，±150A，±300A，±600A

l   电流动态：-90%-90%：0.8ms型。

l   电压测量精度：±16mV±0.05%测量值

l   电流测量精度：测量值的二±20/40/60/120mA±0.05%

优点：

l   由于回收能力，即使在具有许多通道的耐久试验方面，高效和成本效益高的操作

l   极其精确和高度动态的测量设备

l   将该模块用作具有相对恒定测量精度的电池测试系统，用于测试zui多6V的电池电池

l   BMS的集成：直接在测试序列中同步使用BMS值作为变量或开关标准，以及通过BMS直接控制输出源

l   充电器为可选配项目，用于研究电池和充电器之间的相互作用

4.德国Scienlab新能源汽车电池包测试系统

Scienlab Test Systems for Battery Packs

挑战

由于储能包PACK是具有BMS、冷却系统和电气及机械部件的高度复杂的大电流高压系统，因此对测试环境要求是非常严格的。为了满足需求，并开发出zui佳的储能包pack，试验台也必须满足很高的要求。

解决方案

富瑞博为优化耐久性、范围和效率所需的所有相关特性提供了完整的解决方案。甚至在di一次现场应用之前，通过对未来应用的电气和气候条件（例如，驱动和负载概况）的现实和可再现的仿真来分析系统行为。除了测试系统和被测试设备之外，与电池测试相关的其他组件在测试台中都能实现，例如BMS、冷却系统、温度或气候室。

具有实时能力的完整解决方案

为了测试复杂的电池包battery packs，同步控制和记录所有与系统相关的变量是至关重要的。这些不仅包括电池电压、电流和温度，而且特别包括所有与BMS相关的信号。必须在1ms内对特定的CAN消息作出反应，并实时调节测试环境中记录的操作周期。我们的Scienlab电池包测试系统battery packs test systems提供了完整的实时解决方案。除了高度动态和精确的电子功率输出信号外，所有模拟和数字输入和输出都通过Scienlab测量和控制模组Scienlab Measurement & Control Modules方便地为用户提供

该系统使得在毫秒内对CAN信号作出快速反应以及通过XCP¹操纵BMS成为可能。感谢来自富瑞博的zuixian进的Scienlab ESD软件，测试环境中的组件可以实时控制和测量；这些测量值随后被直接用作进一步测试过程中的变量。数据评估可以在测试期间直接进行，而无需进一步复杂的后处理。

l   输出功率：高达±360kW

l   电压范围：50...1000V

l   电流范围：±200A，±300A，±600A（±2400A，并联开关）

l   电流动态：-90%...90%：类型。1.6毫秒

l   电压测量精度：±200mV±0.05%测量值

l   电流测量精度：zui高可达测量值的±40/60/120mA±0.05％。

优点：

l   对测试环境中的所有部件进行同步控制，并记录其测量值及其在测试序列的其余部分中作为变量使用：BMS、温度/气候室和DUT的调节，Scienlab测量和控制模块Measurement & Control Modules，用于记录电压、温度和提供所有模拟和数字输入输出，Scienlab测试台守卫为高级别，独立系统监控整个测试台

l   源的动态回溯：设置源的值和阈值（例如，电流、电压、功率）可以动态地遵循BMS规范

l   使用实用分析工具直接评估数据：舒适度高，节省大量时间：不需要进一步的后处理

l   几乎免维护、耐用和可靠的测试系统，具有能量回收，用于成本效益高的操作

模组测试功能

如果，除了电池包battery packs的验证之外，还需要测试高达80V范围内的模组modules，则可以利用可选的功能“模组测试功能-module test capability”。在这种模式下，可以按照模组测试系统中定义的测量精度水平来测试模块。因此，扩展的应用范围以相对较低的价格增加了可能的测试项目。

24/7

我们的测试系统可以有效节约成本。如果一个系统因为维护或维修而关闭，这可能会花费大量的时间和金钱，特别是当它导致产品的开发阶段被延期的时候。因此，能够不间断地运行的可靠系统（每天24小时，一周7天）至关重要——这一事实始终处于测试系统所有开发工作的qian沿。

因此，该系统具有长的使用寿命，并且非常可靠。此外，它们几乎不需要维护：只需要清洗水冷系统中的过滤器，和每年校准测量设备。

EOL试验

除了实验室使用外，在储能设备生产中，还需要测试系统来进行在线测试。这里，重点不在于找到一个灵活的解决方案，而是开发一个可减少的、定制的、具有zui小投资成本的解决方案。在这个领域，Scienlab提供了一个可靠的EOL系统，满足生产线测试要求。

5.Scienlab测试与控制模组

Scienlab Measurement & Control Modules

精确的结果，即使是具有挑战性的测量任务

Scienlab已经开发了可靠的Scienlab测量和控制模块(Scienlab Measurement & Control Modules)，用于汽车和工业产品开发中的广泛测试、测量和控制任务。它们可以根据测量任务和范围的要求进行组合。它们非常适合于执行具有挑战性的测量任务，即使在困难的环境条件下（例如在气候室中）。这些模块具有高质量、耐用性和易用性。

6.Energy Storage Discover软件

有效控制、测试和评估：储能测试软件

严格多次的测试是成功开发和生产电池所必需的。Energy Storage Discover（ESD）软件应用程序为用户提供了广泛的不同选项以及直观的操作概念，还提供了有意义和可再现的测试结果。基于与客户不断交换信息和经验，该软件正在不断地被进一步开发和适应新的需求。ESD允许对电芯、模组和电池包以及测试环境组件的电池测试系统进行时间同步控制，并且还允许验证所有能量存储类型。测试场景可以单独创建、编辑、控制和监视

要点

l   由于直观的操作和需要短的熟悉时间，用户友好性强

l   简单和复杂测试的自解释编程

l   由于(子程序)例程及其在库中的管理，测试序列的清晰结构

l   在运行时显示测量值以及测试程序的变化，以及在任何时间可能的进一步测试程序中集成计算变量和计算结果

l   通过每个通道的总体和细节视图监视测试环境

l   不经过后处理的用户友好评价

l   在整个测试期间使用表格和图表对测量数据进行透明可视化和简单分析

l   受测试设备、测试台和测试台操作员的安全，这是由于对个别定义的极限值进行冗余的监测，以及如果超过上限或下限值则自动关闭测试系统

l   标准化的远程接口允许将测试台集成到更高级的控制和监视系统中

注：该仪器未取得中华人民共和国医疗器械注册证，不可用于临床诊断或治疗等相关用途