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ERS电池模拟器
ERS电池模拟器

为了缩短新产品开发周期,加快新产品上市时间,降低新产品研发和生产成本,汽车工业需要功能更强大的测试系统,用于测试传动机构以及混合动力和电动汽车的组件。汽车、多用途运载车以及先进的机器,需要复杂的测试流程,以确保能量输出的可重复性、服务寿命、效率、安全和部件或系统的舒适性。另外,也可能需要把设备放在一个特别严酷的环境下模拟一个产品的性能。

现代测试平台设计为允许在近似实际和现实状况下的高精度测试。为了满足原型机、小批量产品、以及经常变化的产品或分系统的测试要求,要求测试平台具有足够的灵活性,这是确保长期投资保护的极佳方法。ERS系统也用能量回收以增加效率并把功耗降低到极小。

目前,ERS测试平台能源系统,已经成为研究和开发、质量保证和EOL测试的核心部件。因为其优异的动态特性和大容量,可用于各类供电和模拟任务。电池模拟是其中一种应用:在对混合动力或纯电动传动机构的运动控制测试中,ERS可当作车载电池使用。在纯电池测试中,ERS可用于电池寿命,以及从启动保护到EOL等测试。


双向电源:用于电动和混合动力汽车测试

高动态供电电源作为测试平台应用

带有能源回收的电源

作为替代能源的测试平台

 ● 电池测试

 ● 电池模拟

 ● 逆变器测试

 ● 电力电子器件测试

 ● 电动和混合动力汽车用DC马达测试

 ● 更多…


功能说明:

ERS系统的典型应用,包括在尽可能接近实际的情况下,测试电力传动机构、汽车或电池。电压、电流或功率的极高的动态范围,以及无时延的连续的在源和负载间切换的功能,都是绝对必需的。

为了满足这些要求,ERS系统包括1个具有能量回收能力的转换器模块,1个双向开关电源,用于和负载电气隔离,以及1个升降压DC/DC变换器。

ERS电池模拟器


集成转换器模块工作在电池充电模式或传动机构的马达模式,起整流器的作用,保持一个恒定的DC链路电压。双向开关电源使用高效、中频变压器,为所接负载提供和电网的电气隔离,并把能量传递给数字调整的输出级。工作在源模式时为降压变换器。由于使用160kHz脉冲频率,在输出级使用IGBT桥并行开关和交互过程中的PWM控制,在设置值和负载的高度动态变化,可以在1ms内完成补偿(基于阻性负载)。当工作在电池放电或发生器模式时,输出级是一个升压转换器。电流方向的变化是无过渡的,DC链路的双向开关电源把负载的能量按照逆变器模块的方向发送。返回的能量以特别低的逆向传输给电网并提供有效的能源回收。

ERS系统可选多种模式的电压、电流和功率调整模式,这些调整是通过FPGA、DSP和ADC等器件实现的全数字控制,因此具有高动态补偿等特点,并且满足特殊控制要求的客户化的参数。

ERS可以通过触摸屏手动控制,显示器上显示有详细的输出值、设置值、调整模式和设备状态等信息。多用途监测单元可确保系统的安全操作,并对被测物提供保护。

ERS系统,可通过CAN总线实现测试平台的集成和自动化控制,通信速率可达1kHz。

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ERS电池模拟器






  • 产品参数
  • 适用范围
  • 产品描述
  • 参数配置

特点:

● 高动态直流源和负载,具有把能量回收给供电电源的功能

 ● 可选两通道系统,后期可升级

 ● 由触摸屏或通信接口完成对系统的操作、控制和参数设置

 ● 由谐振变换器实现电隔离

 ● 带短路保护的浮置输出

 ● 在负载线上稳定电压降的传感器功能

 ● 在源和负载工作间连续转换

 ● 电压、电流或功率控制

 ● 可调节内阻

 ● 输出调节可配置

 ● 高分辨率测量系统

 ● 水冷

主要技术指标:

● 输出电压:

输出电压(Unom)高达:可选600V或1000V

输出电压范围:20V~Unom可调,设置分辨率:0.1V

重复性:≤0.1% Unom

电压上升时间(阶跃变化到Unom):<1ms(阻性负载)

负载变化(10%到90%)的控制时间:≤1ms(阻性负载)

8小时周期的稳定性: ≤0.1% Unom

残余波纹:≤0.2% Unom有效值(频率DC-1MHz)

● 输出电流:

输出电流(Inom)高达:可选±300A或±500A

输出电流范围:0~Inom可调,设置分辨率:0.1A

重复性:≤0.1% Inom

电流上升时间(阶跃变化到Inom):<1ms(阻性负载)

负载变化(10%到90%)的控制时间:≤1ms(阻性负载)

8小时周期的稳定性: ≤0.1% Inom

温度系数:≤0.01% Inom/K

残余波纹:≤0.4% Inom有效值(频率DC-1MHz)

 ● 输出功率(每通道):±50kW~±250kW

 ● 输出通道:1~2

 ● 输出效率:>90%

 ● 输出精度:0.1%

 ● 内阻:

设置范围:0~5W(调节分辨率0.1mW)

电池模式:通过调节内阻

● 工作模式:

源/吸收:无缝转换

仅源:电源功能

仅吸收:具有能源回收的负载功能


 ● 显示/控制:触摸屏

 ● 数字通信接口:标准配置CANBus,可选以太网等接口,控制和监视输出参数

 ● 冷却:水,平衡冷却电路

 ● 工作温度:+5℃~ +40℃

 ● 相对湿度:15~70%(无冷凝)

 ● 结构:19”机柜,2到n个(取决于型号)

 ● 标准:

保护级别:IP 54 EN 60529

电磁兼容:EN 61000-6-4(级别4),EN 61000-6-2(级别3)

噪音(1米距离):噪音声压(A) ≤ 64 dB

安全:EN 61010


ERS电池模拟器


选件:

 ● 绝缘监测

连续两级绝缘和接地故障监测

 ● 以太网接口

 ● ProfiBus DP接口

 ● DC输出继电器

允许在无负载切换时断开负载

 ● 电池测试包

 包括:

    - 零电流激活

    - 通过能源回收到供电电源来激活放电

    - 关闭时输出电容放电

    - 动态控制模式转换,允许根据设置值和负载自动选择工作模式,例如恒压、恒流、恒功率

    - 直流输出继电器,为负载断电

    - 可储存8组调节参数

 ●  第二级电池模拟

通过RC-网络

 ● 连接单元

连接单元允许负载和传感器电缆的插拔式连接

双通道输出的ERS:

ERS标准单元,可选单通道或双通道。双通道单元,除了具有功率输出分配功能,还有多种连接方案,相对于两个单通道电源,双通道供电设备同样适合于各种应用场合,但在性价比上具有明显优势。

以下是几种应用案例:

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双通道设备的典型应用:具有双输出通道的ERS系统,对于允许两个输出通道具有相同电势的应用

电源输出分配到两个输出通道:

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两个通道间的能量平衡:

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对一个输出通道增加功率:

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用外部电源增加输出功率:

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并行连接增加电流:电池测试时,有可能增加一倍额定电流

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应用:电池模拟

ERS系列电源,可当作“电池模拟器”,设计中专门考虑了此类应用的特殊要求。通过增加一些标准选件,可满足特殊客户的需求。关于电池模拟,具有如下特点:

稳定的输出电压

为了尽可能模拟高压电池的实际情况,需要高动态范围和精确的电压调整。即使负载快速变化,电压必须保持稳定。ERS系统使用复杂、灵活、采用DSP的数字控制算法以及高速IGBT桥,实现了上述要求。为了达到高精密稳定电压的要求,使用了带有AD转换器的FPGA结构。

ERS电池模拟器

模拟电池内阻

由于稳压电路是数字控制的,能实现电池内阻的动态模拟。

根据规定的内阻和瞬时电流值,计算出一个新的电压设置值(电池端电压),并在每个控制周期进行补偿。

电池模型

对标准内阻的选件和补充,提供有额外的高动态电池模型(RC电路)。每50μs重新计算与此选项相关的输出值的调整。

对设置值的快速变化

对设置值变化的特别快的传输速率,标准配置为数字CAN总线,为1kHz。意味着可由ERS系统在准实时实现电压新设置值(例如,外部的客户化的电池模型计算)综合到电池模拟中。

输出电流监测

为了在遇到故障或短路时保护被测物,所有设备都具有可调电流限制功能。具有OCP功能(过流保护)后,一旦达到门限就能立即关闭。

隔离控制器功能

对于需要所接被测物接地故障控制的应用,提供有隔离控制器功能。接地故障监视可用作对所接设备的额外保护,在电池模拟时经常需要用到。

 

应用:电池测试

除了电池模拟器的应用,ERS的典型应用还包括对电动汽车和混合动力汽车高压电池包的测试和验证。为此应用,测试平台能源系统必须满足一些特殊要求。ERS系统以及相关选件提供有这些特殊要求,可用于对高压电池包的测试和验证。

针对此应用的一些重要特点如下:

电池的无电流连接

当电池连接到DC转换器时,必须避免对电池的不受控的充电或放电。因此,ERS系统在接通电池前在被测物的传感器输入端测量电池电压。在此测量基础上,内部稳压电路提供合适的电容,然后稳定到所接电池的电势。只有在这时才能把输出电压经过电源输出的完整的DC输出保护。两边电势一致,才能确保在接通电池时不会有电流,从而保护电池免于损坏。

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符合最大充电终止和最小放电截至电压

出于电池充电期间的安全考虑,充电电压绝对不能高于最大值,类似的,在放电期间,放电电压不能低于最小值。为确保满足这些要求,ERS电源单元的内部电路在检测到已经达到预设电压时会自动切换到电压调节模式,把电压维持在预设值的同时减少电流,从而保护作为负载的电池。

检测允许的设置值

为了保护电池,内部控制电路连续监测所设置值是否合适,如果输入的设置值是不合适的,则会被忽略或减少到不至于产生对被测物的损坏。例如,在充电期间最小设置电压必须大于或等于电池电压,如果设置值低于这个范围,设备会给出告警信息,以防止电池放电。

电流上升时间控制Control of Current Rise Time

在最大或最小设置值的变化,在电池认证时必须是可调的。ERS系统的设置值是斜坡方式可调的。

关闭绝缘控制器功能Switching off the Insulation Controller Function

在电池测试时,可以关闭绝缘控制器,以确保电池本身的绝缘监测功能起作用。


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