電堆測試指南 (I)

前言

為了減少能源消耗,並將高功率電池與生活結合,相關應用接連被開發,且獲得重視,

例如:電動車 (Electric Vehicles ,EV)、混合動力電動車等,

電堆成為現今的主流研究對象,

尤其又以研究電堆的各元件反應數值最受矚目。

圖 1:電堆 Battery Pack/Module

觀測電堆的過程中,需同時對整個電堆充放電,

才能使用收集到的數據建立數據演算法,強化電池管理系統 (Battery Management System, BMS)。

本文將講解各實驗的電堆解決方案,

也會簡要的提到循環數據,及討論電堆與設備、軟體的連接。

實驗設置

1. 硬體測試

若想要更有效率地完成實驗,以下的設備/配件將會是電堆實驗的必備品:

  • VMP3e:

可管控並同時記錄數據的功能型設備。


  • 外接擴大器(下圖 2 使用 FlexP0160):

可連接 VMP3e 的其中一個通道,用於管控電堆的功率。


  • SAM-50:

亦稱為感應連接模組 (Sense Adapter Module),

可連接額外通道,並量測電堆中的個體元件,

SAM-50 可連接五個通道,一次可管控 10 個元件,

一台設備最多可連接 3 台 SAM-50,達到同時量測 30 個附加電壓。

圖 2:線材設置示意圖
FlexP0160-VMP3e 的外接電流/電壓擴大器(放於設備上面)
SAM-50 連接在設備前方介面處

2. EC-Lab 設定

EC-Lab 軟體中也有支援電堆元件測量,

在軟體中選擇「Stack,

可在「Edit」-「Group/Synch/Stack/Bipot」中找到,選擇成功後會彈出圖 3 設定視窗。

  • 範例如下:

假設實驗預計量測 10 個電堆元件,

SAM-50 已接上 VMP3e 的通道 2~6,設定視窗中則必須勾選通道 2~6,

通道 1 已連接 FlexP0160,為主通道,

Stack Master 的地方需選擇通道 1,通道 1 下方的框框會自動勾選且無法取消。

圖 3:EC-Lab 電堆設定視窗

循環充放電使用模組棒 (ModuloBat, MB),

將電堆電壓控制在 37.0~42.5 V、最大電流範圍內 (30 A),

電池組的細節規格會在下部分介紹。

每循環皆使用 EIS 恆電流量測法 (GEIS),

圖 4:EC-Lab 循環充放電設定視窗(使用模組棒 ModuloBat)

恆電流 EIS 通常會使用 5A,

並在 10 kHz~100 mHz 之間執行。

圖 5:GEIS 設定視窗

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