普源精電（RIGOL）助力MIT電動汽車團隊燃料電池摩托車的儲能系統設計

Wanbo| 2023-08-11|Return to List

面對能源消耗和應對氣候變化問題等多重挑戰，世界主要國家都把發展燃料電池汽車提升到國家戰略高度。儲能系統(Energy Storage Systems, ESS)是燃料電池電動汽車(Fuel Cell Electric Vehicle , FCEV)的關鍵部件。普源精電（RIGOL）助力MIT Electric Vehicle Team（EVT），圍繞燃料電池電動汽車的儲能系統研發、測試開展深度合作。

MIT Electric Vehicle Team

Electric Vehicle Team（EVT）是麻省理工學院的一個學生團隊，致力于研究電動汽車和交通系統的未來。他們目前的研究重點是氫能源，正在制造一輛完全開源的氫燃料電池驅動摩托車，計劃在2024年的世界氫能峰會上展示。EVT關注于關鍵研究領域，包括氫燃料電池技術、存儲和生產，動力存儲，動力系統、電機和電機控制。他們還在電子設計和氣候行動領域開展了多項社區教育計劃。

▲MIT EVT at the Wild Rabbit Community Moto Show, Cambridge, MA

目前，EVT在正在進行一款氫動力摩托車的設計開發項目，其中儲能系統的設計工作在摩托車的動力傳動系統設計中是相當重要的一環，該系統中的鋰電池用于在再生制動時吸收動力，同時也提供加速時所需的動力。在保持必要的安全標準的同時，開發安全可靠的電動摩托車并完成性能測試的過程中存在許多挑戰，摩托車的電氣系統總是需要適當的測試和驗證，因此需要可靠精準的測試工具來設計、調試和驗證整個系統設計。

▲燃料電池電動汽車的基本結構

客戶案例

儲能系統電池測試

儲能系統電池組采用多個 SPIM08HP 電池組成，電壓為50V 32Ah。這些電池是大電流、低內阻的鋰離子袋裝電池，能夠提供和吸收大電流。設計過程中，需要對電池進行多方面的性能測試，其中包括mΩ量級的電池內阻測量，用以衡量電池在負載下產生的熱功率，這對電動汽車和其他需要大電流的系統而言尤其重要。EVT本次選擇了普源精電的直流電子負載完成這一部分的測量工作。

▲電池組示意圖

▲MIT EVT第一版電池成品

參考資料：MIT Electric Vehicle Team, Version 1 Battery Design + Docs

常規測試方案：

進行待測電池內阻測量時，獲得電池電壓的準確讀數非常重要，同時也要盡可能地消除讀數中的噪音。常規測試方案是將電池連接到直流電子負載，輸出額定電流（取決于電池數據表）時，使用數字示波器（好搭配差分探頭）讀取電池工作狀態下的電壓降，從而計算出電池的內阻值。

▲測量電池內阻的測試裝置圖

通過示波器呈現的放電曲線結果可以清晰知道電池在工作狀態下的電壓變化情況，根據圖像計算得到電池的等效內阻。圖像包含三個階段，分別表示開路電壓的平坦區域，即電池沒有電流流過時的電壓；由于內阻導致電壓急劇下降的區域；由于電池放電，電壓緩慢衰減的區域。

▲典型電池電壓變化曲線

參考資料：2 MIT Electric Vehicle Team Battery Modeling + Internal Resistance Matching

新測試方案：

普源精電DL3031電子負載配備了S1501 Ultra Load 軟件來實現配置、顯示和存儲等功能，使得EVT的SPIM08HP鋰離子電池測試能夠使用新的測試方案：僅靠DL3031A可編程直流電子負載便完成電池內阻的測試，減少了數字示波器的使用，大大降低實驗室測試成本的同時提高測試效率。不僅如此，DL3031A電子負載的電壓回讀分辨率達0.1mV，能夠很好地滿足該項目的測試精度需求。

▲工作臺設置：電池連接到直流電子負載，負載通過USB連接到運行UltraLoad軟件的PC

通過電子負載回讀得到的放電曲線圖中，可以非常清晰地看到平緩的開路電壓部分、初始電壓下降部分以及放電衰減部分。通過下圖測試所得放電曲線，可以很容易地讀出這些電壓，進行計算即可確定電池內阻。

▲20A工作電流下的電池放電曲線

▲電池放電曲線圖及20A電流曲線圖

在得到了電池的內阻數據后，MIT團隊根據摩托車對于儲能系統的需求完善了電池組的電池單元組裝設計，并總結出了終的電池模型設計方案。

詳盡的電池設計方案可見MIT EVT主頁

https://evt.mit.edu/blog/

正是有了 RIGOL Technologies 的支持以及與他們工程師的合作，我們才能開展電池系統和教育方面的工作。它使我們的團隊能夠向我們的學生和成員傳授嚴格、穩健的電子設計和測試細節，同時也使我們能夠向麻省理工學院和劍橋社區提供專業測試設備。他們的支持使我們能夠加深理解，同時提供資源讓其他人也能這樣做。

——MIT Electric Vehicle Team

DL3000系列

可編程直流電子負載

DL3000系列是一款高性價比、經濟型的可編程直流電子負載，它擁有友好的人機交互界面和優異的性能指標，提供多種遠程通信接口，能滿足多樣化的測試需求，為設計和測試提供多種解決方案，廣泛應用于汽車電子和燃料電池等行業。

產品特點：

■ DL3021/DL3021A：單通道，DC150V/40A，大總功率達200W

■ DL3031/DL3031A：單通道，DC150V/60A，大總功率達350W

■ 高達30 kHz動態模式

■ 可調電流上升速度0.001A/μs ~ 5A/μs

■ 小回讀分辨率0.1mV，0.1mA

■ 4.3英寸TFT液晶顯示屏，可同時顯示多個參數和狀態

■ 電池測試功能、過電流保護測試、過功率保護測試、工廠測試功能等

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