致茂 Chroma
17010 电池信赖性测试系统
100μS · 10mS
产品简介
Chroma 17010 电池信赖性测试系统针对锂离子电池芯(Lithium-ion Battery Cells, LIB Cells)、电气二重层电容器(Electric Double Layer Capacitors, EDLCs)、锂离子电容器(Lithium-ion Capacitors, LICs)等储能组件,在面对电动车、储能系统、AI数据中心等多元应用日益严苛的可靠性挑战之下,提供高精度、多功能的充放电测试平台,涵盖产品开发、性能评价、寿命验证至产品选型分级,满足不同测试阶段需求。
Chroma 17010 系统提供线性电路系列与能源回收系列两种不同的设计架构机种;线性电路系列提供低输出噪声与高量测精度特性,适合产品开发与中小型储能组件的信赖性评价;而能源回收系列则具备省电与低发热优势,适合标准产品寿命评价和中大型储能组件或功率型电池芯测试。
产品功能与优势
主要特点
• 高精度输出与量测 最高达 ±0.01% of F.S.
• 快速电流响应 最快达 <100μS
• 高速资料记录 10mS
• 高速单点暂态记录 1mS
• 最大通道集成数 最高达 96CHs
• 通道并联输出 最高达 1200A
• 电动车产业
• 电动机车/自行车产业
• 储能应用产业
• 电动机具产业
• 质检机构
• 学术研究
Chroma 17010系统采用Battery Lab Expert(Battery LEx)软件平台,用户可透过多层配方架构快速引用已存在配方或新增配方,建立独立的待测物数据库,实现测试配方共享。配方中结合 C-rate、OCV-SOC 表、Q%、工况模拟,可满足IEC、USABC 与 GB/T 等国际测试标准与各类型测试应用。并内建图表生成软件,可以在测试完成后快速筛选数据、绘制图表与汇出,并支持报告模板功能,有助于测试报快速产出。
随着近年LIC逐渐成为AI计算平台的备援储能解决方案之一,Chroma 17010系统也内建IEC 62813 LIC标准测试工步,支持电容容值(Capacitance)、直流内阻(DCIR)与循环耐久性测试,提供稳定高效的LIC质量验证能力。
Chroma 17010 系统整合了高精度多功能数据记录器,可实时量测待测物温度、电压与压力,并能作为截止与保护条件,更支持整合多种厂牌恒湿 / 温箱,使用者可藉由温箱控制工步下达命令,并内建温箱同动机制与二次调整功能,提升操作便利性。
Chroma 17010 系统在安全性设计上提供软 / 硬件侦测保护、设备异常监控和可选配的独立外部仪表继电器硬件侦测防护三大安全机制,保障锂离子电池芯测试实验安全,为锂电池劣化分析测试:如DVA、EIS、DCIR的测试应用提供完善的测试解决方案。
针对高精密测量应用而设计的超高精度可程序充放电测试设备
常见应用如:库仑效率分析、增量容量分析与电压差分分析等,需要测试设备能长时间且高稳定度、高精确度与高精准度地量测电池的电压与容量,以获取高质量的测试数据,无需后处理数据。
高稳定度、高精确度与高精准度
透过缜密的电路与机构设计,有效阻隔设备废热影响高精密电路与组件,提高长时间量测稳定性。
高分辨率、极低输出噪声
采用 24 位 ADC,提升量测分辨率给予用户更高鉴别度的测试数据,真实地呈现待测物的电气讯号。
有效简化 DVA 测试数据处理
Differential Voltage Analysis (DVA) 是一种被用来评价电池老化分析的一种方法,然而应用上常会因设备精确度、精准度规格不佳,使得其特征峰难以被清楚辨识,进而需要花费众多人力资源进行平滑化算法以及承担曲线失真的风险。 Chroma 17208M-5-12C 提供全程电流输出稳定、确保长时间测试精准来排除因量测跳动误差造成曲线噪声量过大,得到清晰可辨的 DVA 曲线特征峰。
17010 全系列机种介绍
Chroma 17010透过高速的电压及电流采样搭配双重积分法计算,不失真地准确撷取测试中的瞬态变化,提供更高精确度电容量计算,解决一般电池充放电设备仅使用报表采样速度纪录关键数据而造成较大累计误差。
Chroma 17010能源回收式机种提供30秒内超级输出功能,对于短时间下大电流脉冲测试应用可直接透过此工步做设定与执行,提供更广泛的电流与功率使用范围。
Chroma 17010系统能源回收系列具备0-1200A电流爬升时间 <1ms 的能力,能更真实的模拟电池于行车过程中瞬间峰值电流充放电行为,满足NEDC、FUDS和DST等测试资料。
Chroma 17216M-10-6机种可透过软件设定选择三种电压范围以适合更多样产品开发应用。
Chroma 17010 可将预载电流或功率的动态充放电波形,模拟驾驶行车过程的加速、减速、上下坡等工况,进而评价电池劣化与寿命。
Chroma 17010 系统针对大电流机种实现低碳排的绿能产业及避免放电时电能以负载消耗产生废热,提供高精度、高效率、且电力优化的能源回收架构设计。
Chroma 纹波电流测试解决方案目的是将频率为100Hz至20kHz的交流电流迭加到现有的17010充电和放电系统(Chroma 17212M-6-100S),模拟电动汽车逆变器的行为或充电桩交流电流加热电池的行为。
Chroma 17010 全系列机种支持动态并联功能,可将闲置的连续通道并联且提供更大倍率的电流输出。其特点不但能提高测试广泛性也适合多种测试物应用。
电力失效的数据复归机制:选配UPS不断电系统可在电力失效时,将测试数据暂存于IPC数据库,并于电力问题排除后自动取得复归数据状态,由断点接续测试,报表数据亦不会中断。
系统整合与安全防护
Chroma 17010支持多种知名厂牌温箱与整合多功能数据记录器,可透过Battery LEx软件同时进行参数设定及数据监控,测试数据自动合并于测试报表中,提供用户最完善的解决方案。
Battery LEx 软件功能
专为Chroma 17010所开发,综合以下三大特色及多项应用功能:
锂电池测试应用
电解质在零下温度时其导电度将大幅下降,而高内阻大幅降低了电池的功率能力,使其充电效率下降。因此,电池预热选项之一,即是透过直接交流电流加热电池使其恢复充电效率,而交流电流频域选择,建议以不使电池发生电化学反应为主。
纹波主要来自电动车逆变器,当纹波的频率超出电池管理系统侦测频域范围且纹波电压超出电池上限电压(例如:纹波频率为电池管理系统电压侦测频率之倍频),将可能加速电池劣化,特别在低温时电池芯内阻提高数倍的条件下。
将电池满充电后再满放电测试,计算电池放出/充入电荷量可得到库伦效率。Chroma 17010的高精度与稳定度能分辨出特性良好的电池库伦效率,而精准的库伦效率测试能凭借少量循环来预估电池寿命。
绘制dV/dQ曲线的关键是采用小电流(< C / 20)对电池进行充放电,以消除极化因素对测量结果的影响。Chroma 17010 低量测噪声的特色能协助用户绘制高清晰的dV/dQ对应Q的曲线,可细致地观察与标示各特征峰。透过老化实验可以基于各特征峰的偏移与高度来研究电池老化机制。
选配EIS量测功能可整合为一站式测试系统,可弹性编程执行直流循环测试与阻抗分析,有效提升实验效率与数据整合性。系统采用无需转移电池的架构,减少接点异动与温度波动的变量,确保实验数据的一致性与重现性。适用于电池性能评价、选型比较、寿命预测判断、劣化分析或是BMS建模等多元应用。
循环寿命为电池最重要的测试项目之一,依据不同实验目的,以重复的充放电条件测试同一个电池,直到容量衰退至原先80%并计算可循环次数。而循环寿命试验可用来评鉴电池性能优劣或定义适合的使用条件。
Chroma 17010弹性编辑程序可进行HPPC(混合动力脉冲能力特性)测试工步编列,该测试是美国汽车研究理事会(USCAR)评价新能源车的电池性能的测试项目。目的是在电池工作电压范围内,依据规范的测试方法获取特定放电深度的开路电压、奥姆电阻及极化电阻数据,建立放电深度与充放电峰值功率之函数关系,作为评价电池芯老化与输出功率能力的指标。
电池内阻值关系着电池可应用充/放电倍率,内阻越大效率越差且易发热温升而老化加速。传统LCR Meter 1KHz的交流内阻(ACIR)量测方法,只能评估出影响瞬间功率输出的奥姆电阻(Ro),但无法评估电化学反应时所产生的极化电阻(Rp);直流内阻(DCIR)的评估即包含ACIR的阻值,其测试方式更贴近于车用电池连续电流应用的实际极化效应。
Chroma 17010可编程两种DCIR测试模式,搭配变量运算功能即可自动取得符合IEC 61960标准的测试结果。
LIC下线测试与耐久性测试
随着AI应用场景快速增加,大型语言模型(LLM)运算量的每秒浮点运算次数(FLOPS)呈现指数倍增长,用于训练与推论运算的高密度集成AI GPU所需功率不断攀升。如何快速稳定提供峰值电力、避免AI GPU运算中断成为当今数据中心面临的重大挑战。为克服此问题,以锂离子电容器(LIC)为主的电容器储能系统(Capacitor Energy Storage System, CESS)被视为备援电力的重要解决方案之一。
提供IEC 62813下线测试解决方案
Chroma 17010 / 17010H 系统具备符合IEC 62813标准测试工步,提供使用者进行电容容值(Capacitance)与直流内阻(DCIR)测试,便于对测试结果进行待测物分级。
支持LIC耐久性测试
为确保应用于CESS中的LIC能够长时间作为稳定高功率输出的备援电力,在选用时也会进行性能衰减验证,17010 / 17010H系统具备低输出噪声与高量测精度特性的循环耐久性寿命测试,以获取高质量的测试数据,有效判定LIC特性。
电池芯测试数据记录器
Chroma A172013多信道电压型、A172014多信道温度型数据记录器(热电偶式)与A172015多信道温度型数据记录器(热敏电阻式)可作为17010系统的量测辅助信道,能够在执行充放电测试时同时对待测物进行实时的温度与电压监控,透过Battery LEx软件将数据整合于测试报表中,并可设置上限保护以保障测试安全。
纹波电流迭加测试装置
Chroma纹波电流迭加测试系统是由可程序高频交流测试器、交直流解耦合模块及直流充放电测试器组成,独立的交流与直流回路可应用于多种充放电模式,并对直流充放电测试的截止判断影响较小,有助于循环寿命比对。
一站式电化学阻抗频谱(EIS)测试装置
Chroma 电化学阻抗频谱(EIS)测试装置整合了Hioki特规版电池阻抗检测器BT4560-60、与Hioki扫描模块机架SW1002,提供使用者同步执行直流测试与阻抗分析的功能,有助于加速电池性能评价。
电池芯测试系统自动更正器
Chroma A170103是一套自动化校正与验证设备,内置多项高精度校准标准组件,可程序化控制复数信道的校正任务,适用于Chroma 17010系列150A以下的产品,确保设备维持高精度与可追溯性,为Chroma高精度测试解决方案的一环。
系统柜尺寸与作业环境
锂电池测试相关法规
Chroma 17010电池信赖性测试系统满足多数国际法规在充放电测试的验证要求项目。
IEC 62660-1 2010
Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles -Part 1: Performance testing
IEC 61960 2011
Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes -Secondary lithium cells and batteries for portable applications
IEC 62391-1 2006
Fixed electric double-layer capacitors for use in electronic equipment -Part 1: Generic specification
IEC 62813 2015
Lithium ion capacitors for use in electric and electronic equipment -Test methods for electrical characteristics
GB/T 31484 2015
电动车动力蓄电池循环寿命要求与测试方法
GB/T 31486 2015
电动车动力电池性能要求与测试方法
GB/T 18287 2013
Rev.0 2017
Battery Test Manual for 48 Volt Mild Hybrid Electric Vehicles
Rev.2 2018
Battery Test Manual for 12V Start/Stop Vehicles
Rev.3.1 2020
Battery Test Manual for Electric Vehicle
Rev.3
Battery Test Manual for Plug In Hybrid Vehicle
主要型号与技术规格
该系列共收录 15 个具体型号,以下为前 6 个(完整规格见详细指标页)。
• 17010 Series 叙述 电池信赖性测试系统
• 17216-6-6 叙述 电池芯充放电测试器 (6V/6A) 电流范围:6A/1.2A/0.6A/1mA | 电压范围:0-6V | 通道数:16/32/48/64/80/96 | 系统柜:19吋机柜 25U/36U/41U
• 17216-6-12 叙述 电池芯充放电测试器 (6V/12A) 电流范围:12A/2.4A/1.2A/1mA | 电压范围:0-6V | 通道数:16/32/48/64/80/96 | 系统柜:19吋机柜 25U/36U/41U
• 17216M-10-6 叙述 电池芯充放电测试器 (10V/6A) 电流范围:6A/0.2A/6mA/0.2mA | 电压范围:0-10V/0- 5V/±5V | 0V放电 | 通道数:16/32/48/64/80/96 | 系统柜:19吋机柜 25U/36U/41U
• 17216M-6-12 叙述 电池芯充放电测试器 (6V/12A) 电流范围:12A/3A/1A/0.1A | 电压范围:0-6V | 0V放电 | 通道数:16/32/48/64/80/96 | 系统柜:19吋机柜 25U/36U/41U
• 17208M-5-12C 叙述 电池芯充放电测试器 (5V/12A) 电流范围:12A/4A/0.4A/0.04A | 电压范围:0-5V | 0V放电 | 通道数:8/16/32/40/48/56/64 | 系统柜:19吋机柜 25U/36U/41U
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注:以上内容与指标均取自致茂电子(Chroma)官网该产品详情页与官方产品资料,未标注口径的为厂家公布值。
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