汽车磷酸铁锂动力电池监测管理系统

汽车磷酸铁锂动力电池监测管理系统 北京群菱能源科技有限公司 汽车磷酸铁锂动力电池监测管理系统 电池监测及充放电测试 一、 概况 铁锂电池具有良好的耐高温、寿命长、快速充电，环境污染小，近几年已经广泛应用。但安全性、电池电量估算困难、电池的性能很复杂，不同类型的电池特性亦相差很大等为了实现对磷酸铁锂蓄电池组实时监控及日常的维护测试，需要购买一套UPS蓄电池组在线监测系统和蓄电池组充放电设备。以提高电池组的利用率，防止电池出现过充电及过放电，延长电池的使用寿命，保证供电系统的安全。要求供方提供详细的实施方案和安装方案。 , 目前存在问题及现状: 当前动力锂电池电源系统发展的主要问题是:动力电池成组后安全性和使用寿命显著下降，甚至频繁发生电池燃烧、爆炸等严重事故。造成上述问题的主要原因是动力锂电池成组技术、成组应用技术和设备研究滞后;实现动力锂电池系统集成，为用户提供动力锂电池系统集成技术和产品，是解决当前面临的问题，推动动力锂电池发展的重要课题。 目前，单体动力锂电池已经基本具备推广应用条件，但现有的成组技术、成组应用技术和设备水平还不成熟。也就是说，单体动力锂电池基本解决了安全和寿命问题，推动动力锂电池发展的关键是电池成组技术和BMS技术。 , 电源管理系统存在的必要性和重要性: 过充过放对电池的损害都是致命的，不同之处仅在于过充产生大量气体、易自燃和爆炸、表象剧烈，过放外观变化和缓、但失效速度却极快，在正常使用中都应严格避免出现。 对于单体电池而言，在充放电的过程中，如果过充或者过放电都会造成电池内阻增大，负极析锂，容量减小等一系列问题 ，使电池在使用过程中存在安全和寿命缩短的问题。对于电池组而言，在成组之前就需要单体电池的电性能基本一致， 第- 1 –页 北京群菱能源科技有限公司 在使用过程中也需要保持各个单体电池的性能一致性，这样电池才能尽量发挥1，1>1的效果。 , 电源管理系统功能 1. 监测功能: 监测功能是电源管理系统功能最基本的功能，其为管理功能提高可靠的 数据。监测内容包括电池的端电压，电流，温度等参数。 2. 保护功能: 保护功能包括过充保护、过放保护、短路保护、反接保护、过载保护、 温度保护等。 3. 计量功能: 计量功能是对电池在使用过程中的SOC状态进行动态报告，从理论上 来讲，电池的电压和容量存在一定的对应关系，通过在使用过程中的SOC数 据和理论的SOC数据来对比，判断电池的寿命。 4. 控制功能: 通过接口和通讯协议将电池的状态与外接连接，实现自控或者远程遥控 的功能。 二、供货范围 1、本技术条件书要求采购的 蓄电池在线容量监测设备 一套 蓄电池组充放电容量测试设备 一套 2、铁锂电池在线容量监测设备供货范围包括(见组成示意图1): 1) 总电压、电流测试模块; 2) 单体电压测试模块; 3)内阻测试模块; 4) 通讯分析软件 5)协议转换器; 6)网络线缆等辅助材料; 第- 2 –页 北京群菱能源科技有限公司 7)备品备件及专用工器具等。 8)屏柜; 9)后台PC机 3、蓄电池组充放电测试设备供货范围 1)充放电模块(110V,0-30A) 2)测试电缆 铁锂电池在线监控组成示意图1: 四、 系统组成示意图: 第- 3 –页 北京群菱能源科技有限公司 四、 技术文件 1、 应遵循的主要现行 下列标准所包含的条文, 通过在本规范书中引用而构成本规范书的基本条文。在本规范书出版时, 所示版本均为有效。所有标准都会被修订, 使用本规范书的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 《电力系统用蓄电池直流电源系统运行与维护技术规程 DL/T724-2000 GB/T18657-2002 《远动设备及系统 第5部分:传输规约》 GB/T17626.2-2006 《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》 GB/T17626.3-2006 《电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验》 GB/T17626.4-2008 《电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 GB/T17626.5-2008 《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》 GB/T17626.6-2008 《电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度》 GB/T17626.8-2006 《电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场的抗扰度试验》 GB/T191-2008 《包装储运图示标志》 DL/T723-2000 《电力系统安全稳定控制技术导则》 2、 环境条件 1) 周围空气温度 最高温度: 50? 最低温度: -25? 第- 4 –页 北京群菱能源科技有限公司 2) 最大相对湿度: 10%~90% 4) 海拔高度: <1000m 4) 防护等级 IP30 3、基本要求 设计寿命全部设备必须是全新的、持久耐用的。即使在本标书中没有明显地提出,也应满足作为一个完整产品一般所能满足的全部要求。投标方应保证设备能耐用10年。 4、技术性能要求 4.1铁锂电池在线监测技术性能(硬件部份): 1) 要求可定时测量每个单体电池的内阻，同时具有内阻报警的功能，自动完成对蓄电池性能的。实 时显示电池的:总电压、总电流、每节电池的电压、温度、最高4节单体电压、最低4节单体电池、 电池的工作状态等信息。 2) 能进行内阻的，历史对比和整组内阻对比分析电池的容量。读取历史放电数据功能 3) 要求实时在线巡回检测每个单体电池电压参数，实时显示总电压、电流及温度，自动完成蓄电池组各 种参数的测试、监控。 4) 要求使用网线采集模块，功耗低、体积小、重量轻，使用方便、安全可靠。数据采集快速准确，可记 录电池在放充电过程中的变化，保证对电池性能的准确判别。 5) 要求可设定电池组的保护电压等参数，具有超限报警功能。 6) 要求单片机至U盘数据转存技术的应用，解决了大容量数据存贮问题。 7) 要求放/充电结束，数据经U盘转存或经232接口上传计算机，经后台处理后可自动生成各种图表， 电池性能一目了然。显示:总电压曲线、电流曲线、单体电池曲线、特性比较图、电压条形图、温度 曲线图、容量分析表、内阻分析表、数据表格。 8) 要求具有并机功能，实现了与放电设备配套使用(选配功能)。 9) 要求液晶屏显示，全中文菜单提示，操作简便，智能化程度高，可设定内阻、电压、开始扫描电流值、 时间等参数，自动完成蓄电池组各种参数的测试、监控。 10) 要求有实时在线监控功能:实时在线监测、显示所有测试数据:电压、电流、单体电池电压、时长、 容量和温度等，同时将数据存贮并传送至PC机,显示并打印各种图表。 11) 要求有完善的报警保护功能:如有电压异常等情况发生，将报警提示。多种异常报警功能:总电压异 常、电流异常、温度异常、单体电压异常、模块通讯异常、浮充电压异常等报警。 12) 要求有U盘数据转贮功能:放/充电结束后，可把采集的数据转存到U盘，再由U盘将放/充电采集的 数据转存到PC机中，经配套的数据处理软件处理后，生成、显示、打印各种图表。为判别整组或单 体电池的优劣提供科学的依据。 13) 要求有RS232接口通讯:实现计算机实时监测控制或放/充电结束后的数据转存。RS485接口通讯: 实现充、放电设备与监测设备之间的联机通讯。 14) RS232与RS485接口连用时可实现并机功能，即通过本设备配套的PC软件可同时对监测设备和充、 放电设备进行监测控制。 15) 要求有告警输出功能:当蓄电池组容量监测设备检测到“单体电压低”或“总电压低”时，会将告警 信号传给其它设备，方便用户对其它设备进行控制。 16) 要求便携式超小体积设计，方便用户使用。 17) 远程登陆功能。监控主机内部有时钟芯片。可以跟随机房时钟设置一致。 第- 5 –页 北京群菱能源科技有限公司 18) 采用模块化设计，保证电源系统安全、扩展性强、安装简单、维护方便。 19) 电压、内阻采集模块有多级保护，保证电源系统安全。 20) 采集线使用耐高温、高压线缆。 21) 安装后不会产生对原有系统的干扰。 4.1.2铁锂电池在线监测技术参数: 序号 应答 规范 要求 1 型号及厂家 BCSU-60R 2 被检测单体电池标称电压 3.2V 3 总电流测量精度 ?1% 4 总电压测量精度 ?1% 5 单体电压测量精度 3‰ 6 内阻测量范围 0,65.35mΩ 7 工作电源 交流220V/50Hz 8 可监测电池组数 1组 9 可监测电池单体数 0,36节 10 输入对机壳?1500V 绝缘强度 11 输出对机壳?1500V 12 平均无故障时间 MTBF:?50000h 4.1.3铁锂电池在线监测技术性能(硬件部份)软件图 1)实时显示电池的:总电压、总电流、每节电池的电压、温度、最高4节单体电压、最低4节单体电 池、电池的工作状态等信息。 2)显示:总电压曲线、电流曲线、单体电池曲线、特性比较图、电压条形图、温度曲线图、容量分析 表、内阻分析表、数据表格。 3)内阻分析功能:当电池放电时自动测试每节单体电池内阻值。能进行内阻的，历史记录对比和整组 内阻对比分析电池的容量。 4)多种异常报警功能:总电压异常、电流异常、温度异常、单体电压异常、模块通讯异常、浮充电压 异常等报警。 5)对主机进行参数设定功能。 6) 异常报警查询功能 7) 读取历史放电数据功能 8) 自动生成并打印蓄电池放电报告功能 9) 自动分析电池的容量，并对落后提出处理建议 第- 6 –页 北京群菱能源科技有限公司 10)远程登陆功能 4.2铁锂电池组充放电测试设备技术性能要求 1) 要求同时具有整组电池恒流放电、智能充电、单体电压容量测试等多种的功能。充电、放电、自动放充、 电池活化和在线监测五合一体，一机多用。 实现恒流放电、智能三阶段充电、均充/浮充、恒流/恒压自动转换功能; 2) 3) 可设定并控制电压、电流、时间、容量等参数，自动完成蓄电池组各种参数的测试; 4) 具有外部接点功能:对放电完成，充电过高或其他警报均提供输出接点以方便其他设备作适当处理。 要求仪表具有蓄电池组恒流放电、智能充电功能。恒流放电、智能充电电流:连续可调，能满足110伏5) 蓄电池组维护。 6) 要求仪表具有在线监测功能和快速容量分析功能。实时在线监测、显示所有测试数据:电流、电池组电 压、单体电池电压、充、放电时间、充、放电容量; 7) 要求高频交换式(High Frequency Switched Mode)整流电路，以微电脑控制电压电流等功能，构成高可 信度的充电电路。 8) 要求在核对性放电试验结束时，能快速分析出各单体的剩余容量。 9) 具有智能扫描周期功能:能根据需要设定各种不同的扫描周期，取得完整的测试数据。 10) 要求仪表具有单体电压检测功能，单体电压范围:2.5-3.8V。 11) 要求具有完全深度放电功能:能满足十小时连续放电测试，精确测量电池容量，并自动记录测试数据。 12) 具有背光式中文显示面板，在任何环境下均可清晰正常显示数据。 13) 具有安全电驿装置:安全电驿由本机微电脑控制，没有放电或警报时可完全与电池隔离。 14) 要求带有电压电流校准修正功能，可随时对仪表的测量值进行校准修正，保证测量精度。 15) 放电模组采用高效能合金材料，放电时负载无红热现象，采用强制风冷式。 16) 要求主机具备USB接口:方便将数据导入计算机。具有快速连接功能，操作使用简单。 17) 本机内部记忆装置采用FLASH ROM设计，记忆能力长。 第- 7 –页 北京群菱能源科技有限公司 18) 主机具备多项警报功能;能适时发出警报，风扇故障报警并停止放电。 19) 具有多种停机保护门限功能:总电压、单体电压、放电时间、放电容量，任一参数达到设定值后即自动 停机防止电池过度放电。 20) 具有极性接反保护功能:误操作提示功能，不损坏仪表。 21) 带有掉电记忆功能。掉电后所有测试数据不丢失，加电后继续工作，防止意外掉电影响取得完整的测试 结果。 22) 具备多项安全自动保护功能:短路过流保护功能，温度过高等自动保护功能。 23) 带有全中文后台分析软件，可查看蓄电池组放电和充电过程各单体曲线图，可自动将测量数据导成EXCEL 和WORD格式，方便基层工程师制作测试报告和对历史数据进行有效管理。 24) 要求结构坚固可靠，易读易操作，美观大方。接线设计在前方，散热风扇向后吹。 4.2.1铁锂电池组充放电测试设备技术参数: 序号 规范 要求 应答 1 DCLT-1130TL 型号 2 3.2V 单体电池电压 3 测量单体数量 3.2V/36节 4 接入负载电流 充电电流3~30A 放电电流1-30A 5 接入负载电压 充电电压DC 80-125V 放电电压DC80-125V 6 电流测量分辨率 ?1A 7 恒流充/放电精度 ?1% 8 总电压测量精度 ?1% 9 定时范围 0,99小时59分 10 AC220V 工作电源 11 ?0.86 工作效率 12 输入对机壳?500V 绝缘强度 第- 8 –页 北京群菱能源科技有限公司 13 输出对机壳?1500V 14 MTBF?50000h 平均无故障时间 五、现场试验及调试 1、现场安装、现场调试 安装完毕后投标方专家到场参加设备调试, 处理调试中的技术问题。投标方按该策略表进行调试工作, 并进行模拟故障时开关传动试验, 证实装置与其他设备工作正常。 在调试过程中, 若发现设备存在元器件损坏或不正常工作情况、机械结构的损坏等，投标方应负责更换及修理。 新蓄电池在线智能监控装置与已有蓄电池在线智能监控主站之间应进行联合调试。 调试完毕后, 投标方应向招标方提供设备调试报告。 五、包装、运输和储存 1、设备制造完成并通过试验后应及时包装, 否则应得到切实的保护, 确保其不受污损。 2、所有部件经妥善包装或装箱后, 在运输过程中尚应采取其它防护措施, 以免散失损坏或被盗。 3、在包装箱外应标明需方的订货号、发货号。 4、各种包装应能确保各零部件在运输过程中不致遭到损坏、丢失、变形、受潮和腐蚀。 5、包装箱上应有明显的包装储运图示标志(按GB/T 191-2008)。 6、 整体产品或分别运输的部件都要适合运输和装载的要求。 7、 随产品提供的技术资料应完整无缺。 六、随机备品备件清单 序号 名 称 型号及规范 单位 数量 用途 备注 七、主要部件来源、规范一览表 1、铁锂电池在线监控 序 设备名称 型号及规格 制造商 产地 备注 号 第- 9 –页 北京群菱能源科技有限公司 序 设备名称 型号及规格 制造商 产地 备注 号 总电压、电流测试模块; 1 单体电压测试模块; 2 内阻测试模块; 3 通讯分析软件; 4 2、铁锂电池组充放电设备 序 设备名称 型号及规格 制造商 产地 备注 号 1 2 3 4 八、技术性能偏差表: 投标人要将投标文件和招标文件的差异之处汇集成表。技术部分和商务部分要单独列表。 技术性能偏差表 招标文件 投标文件 序号 条目 简要内容 条目 简要内容 第- 10 –页