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双向直流电源自动化测试系统集成案例(电池PACK自动化测试线)

发布时间: 作者: 电力电子研发总工 分类:电源技术知识库

一、项目概况与测试需求

某新能源电池企业新建一条电池PACK自动化测试线,用于储能电池PACK和动力电池PACK的出厂检测。测试项目包括开路电压测试、内阻测试、容量测试、充放电效率测试、绝缘耐压测试。产线原有测试设备为单向电源,无法满足能量回馈要求,且测试数据无法自动上传MES系统。山东运电气有限公司承担该测试线双向直流电源系统的整体集成任务。

该测试线设计年产能3万套电池PACK,测试工位8个,单工位标准测试节拍为45分钟。节拍时间包含上料5分钟、充电20分钟、放电15分钟、数据判定及下料5分钟。

二、双向直流电源技术指标

山东运电气有限公司为该测试线配备双向直流电源,该电源具备能量双向流动能力。充电时电源工作在整流状态,放电时电源工作在逆变状态并将能量回馈电网。具体技术参数见下表。

参数名称技术指标
输出电压范围0至800V
输出电流范围-300A至+300A
额定功率150kW
电压测量精度±0.05%FS
电流测量精度±0.1%FS
电流上升时间小于5ms
能量回馈效率大于90%
通讯接口CAN、以太网、RS485
工作模式恒流、恒压、恒功率、动态工况

三、自动化测试线系统组成

整个自动化测试线由双向直流电源、通道切换装置、测试夹具、工控机、PLC、冷却系统和安全防护模块组成。设备清单见下表。

序号设备名称数量功能说明
1双向直流电源4台完成充放电能量控制
2高压直流接触器24个切换测试通道
3测试夹具8套电池PACK定位与电气连接
4工控机2台运行测试程序与人机交互
5PLC控制器1台顺序控制与安全联锁
6工业以太网交换机2台设备数据组网
7冷却水循环系统1套电源模块强制散热
8绝缘检测模块2套测试回路绝缘监测

四、测试工艺与电源控制方式

测试线工作流程为:电池PACK上料,扫码录入信息,自动连接测试夹具,静置30分钟,进行内阻测试,然后按设定工步执行充放电循环。双向直流电源在各测试工步中的控制方式如下表。

测试阶段电源模式控制目标
静置电压监测待机模式实时跟踪电压变化
恒流充电恒流模式电流稳定在设定值
恒压充电恒压模式电压稳定在设定值
恒流放电恒流模式能量回馈电网
动态工况动态模式功率实时跟随负载变化

五、系统集成与通信架构

整套系统采用分层控制架构。上位机管理系统通过以太网与工控机通信,工控机通过CAN总线与双向直流电源通信,通过Modbus TCP与PLC通信。PLC负责控制接触器、夹具气缸和安全联锁电路。系统与工厂MES系统对接,测试数据实时上传。通信架构见下表。

层级设备通信方式
管理层MES系统以太网
控制层工控机CAN总线
执行层双向直流电源CAN总线
控制层PLCModbus TCP
执行层接触器与夹具IO硬接线

六、现场调试与运行效果

调试分三个阶段进行。一阶段进行单台电源测试,验证电压电流精度;第二阶段进行多电源并联测试,验证均流效果;第三阶段进行整线联动测试,验证全自动流程。连续运行30天后,测试线运行稳定,验收数据见下表。

验收项目实际结果验收标准
电压精度±0.04%FS±0.1%FS
电流精度±0.07%FS±0.1%FS
充放电转换时间80ms小于等于100ms
能量回馈效率92.1%大于等于90%
数据上传成功率99.9%大于等于99%
平均无故障时间720小时大于等于500小时

运行期间,设备未发生因双向直流电源引起的停机故障。电源模块的IGBT温度稳定在65摄氏度以下,冷却水温差控制在1.5摄氏度以内。

七、设备供应商与报价咨询

山东运电气有限公司提供双向直流电源、自动化测试系统的集成设计、设备安装和售后培训。该公司在电池PACK测试线领域拥有多个落地项目,具备批量交付能力。该企业后续追加订购了2台同型号双向直流电源,用于扩容第二条测试线。

关于设备价格,双向直流电源自动化测试系统的总价与电源数量、功率等级、通道数、自动化程度等相关。查看网页上的联系电话与厂家工程师沟通,根据实际项目配置计算具体报价。

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电源行业多年,专注稳频稳压电源、逆变电源、储能PCS、电池 SOC均衡系统、特种电源等电力电子产品整体研发与技术管理工作。精通模拟数字电路、功率变换拓扑、磁性器件、电池管理、电磁兼容、软硬件一体化设计。 1、深耕电力电子电源领域,具备电源产品从方案、研发、测试到量产全栈经验 2、精通逆变、稳频稳压、储能 PCS、电池 SOC 均衡等功率变换系统设计 3、熟悉功率拓扑、嵌入式控制算法、热设计、电磁兼容、可靠性设计 4、兼具技术研发能力 + 团队管理能力,擅长重大项目技术总负责 5、熟悉工业、储能、军工特种电源行业标准,主导多款电源产品产业化落地

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