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致茂Chroma 17011 電池芯充放電測試系統

主要特色：

• 高精度輸出與量測，蕞高 0.015% of F.S.
• 快速電流響應，蕞快<100 μS
• 高速率資料紀錄 (10 mS)
• 彈性的取樣記錄方式(Δt, ΔV, ΔI, ΔQ, ΔE)
• 通道並聯(lián)輸出功能，蕞高達1200 A
• 高效率充放電、低發(fā)熱
• 放電能源回收功能 (能源回收系列)
• 動(dòng)態(tài)工況模擬功能 (電流/功率模式)
• 內建直流內阻(DCIR)測試功能
• 內建EDLC之電容量與直流內阻測試功能
• 操作模式
  • 定電流
  • 定功率
  • 定電壓
  • 定電阻
  • 定電流轉定電壓
  • 定功率轉定電壓
  • 靜置
  • 自放電測試
• 多層安全保護機制
• 可整合多功能記錄器與恆溫濕箱

     應用領(lǐng)域

• 電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)
• 電動(dòng)機車(chē)/自行車(chē)產(chǎn)業(yè)
• 儲能應用產(chǎn)業(yè)
• 電動(dòng)機具產(chǎn)業(yè)
• 質(zhì)檢機構
• 學(xué)術(shù)研究

Chroma 17011 電池芯充放電測試系統是專(zhuān)為鋰離子電池芯(Lithium-Ion Battery Cell, LIB Cell)、電氣二重層電容器(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)與鋰離子電容器(Lithium-Ion Capacitor, LIC)等儲能元件測試而開(kāi)發(fā)的高精度測試設備，適合用於產(chǎn)品研發(fā)、品質(zhì)控制，有利於特性研究、循環(huán)壽命測試、產(chǎn)品選型與品質(zhì)鑑定等用途。

Chroma 17011系統針對不同應用分別發(fā)展了線(xiàn)性電路系列與交直流雙向能源回收系列產(chǎn)品；線(xiàn)性電路系列具有極低輸出雜訊與超高量測精度特性，適合中小型儲能元件的精密測試；而雙向能源回收系列則適合中大型儲能元件或功率型電池芯測試，具有高效率、省電、低發(fā)熱與量測穩定的優(yōu)點(diǎn)，符合綠能產(chǎn)業(yè)低碳排的生產(chǎn)方式。

Chroma 17011系統除了常用的定電流 (CC)、定功率 (CP)、定電壓 (CV)、定電阻 (CR)與靜置(Rest)測試模式，具備波形模擬(Waveform)測試功能，以及符合國際測試標準的測試項目，如直流內阻(DCIR)、EDLC電容量、EDLC直流內阻等測試工步，滿(mǎn)足各類(lèi)型測試應用，更利於使用者快速編輯程序與分析測試結果。

Chroma 17011系統具有靈活的軟件編程功能，軟件可以為每個(gè)通道創(chuàng )建基本充放電或複雜結構的循環(huán)測試，每個(gè)通道獨立運行，程式可編輯邏輯判斷跳躍或變數輸出，中途可預約暫?；蚪永m，並具有資料保護功能，萬(wàn)一發(fā)生電力或計算機通信丟失的情況，數據將安全地存儲在系統的非易失性記憶體中，防止潛在的測試數據丟失並允許重新啟動(dòng)後接續測試。

鋰離子電池芯測試的安全性是十分重要的，Chroma 17011具備多項安全防護設計，在啟動(dòng)測試前進(jìn)行接觸檢查與極性檢查來(lái)避免不良接線(xiàn)進(jìn)行測試，在測試過(guò)程除了固有硬體線(xiàn)路保護，使用者可自訂韌體檢測過(guò)電壓(OVP)、過(guò)電流(OCP)、過(guò)容量(OQP)、電壓/電流變化量(ΔV/ΔI)、迴路電阻等多種異常檢知功能，保障鋰離子電池芯實(shí)驗安全性。

  線(xiàn)性電路系列特色  

高精度 – 提高產(chǎn)品質(zhì)量

• 電壓/電流量測精度：±0.015％ of F.S. / ±0.02％ of F.S.
• 電壓輸出範圍廣：具備 0V 到 6V 輸出範圍，而特定型號提供三種電壓輸出切換功能，電壓量測分辨率達 0.1mV。
• 多檔位量測設計：依據機型輸出範圍提供多電流或電壓量程，大幅提高量測精度與解析度；系統會(huì )依據工步參數自動(dòng)選擇適合電流量程，在定壓模式下，電流範圍自動(dòng)切換，不會(huì )出現任何電流輸出中斷。

快速電流響應 – 適合各種高速暫態(tài)測試應用

• 電流響應速度 (10% to 90%) < 100 μS *
• 支持動(dòng)態(tài)波形模擬 (Waveform)模擬快速變化的電流和功率狀態(tài)

* 註：電流響應速度<100 μS 為 17216M-10-6 機種，另外不同待測物阻抗將會(huì )有些許差異。

動(dòng)態(tài)波形模擬應用

• 功率或電流的動(dòng)態(tài)充電/放電波形，模擬駕駛行車(chē)資料或任何現實(shí)世界的應用
• 能夠從Excel文件匯入存儲的電流/功率波形
• 多支援 1,440,000 點(diǎn)的波形資料空間
• 輸出資料點(diǎn)小間隔：10 mS

  能源回收系列特色  

能源回收 – 電力蕞佳化利用

• 直接回收：自動(dòng)優(yōu)先將放電中的電能轉移到需要充電的電池芯，回收效率>80%
• 電網(wǎng)回收：多餘電能回收到電網(wǎng)，回收效率>60%
• 實(shí)現低碳排的綠能產(chǎn)業(yè)，避免放電時(shí)電能以負載消耗產(chǎn)生廢熱
• 高效率充放電，節約電費
• 節省設備與環(huán)境降溫的空調費用
• 設備回饋電網(wǎng)電流總諧波失真<5%
• 額定功率下，功率因素>0.98

高精度 – 提高產(chǎn)品質(zhì)量

• 電壓精度：±(0.02% of Reading + 0.02% of F.S.)
• 電流精度：±0.05% of F.S.

快速電流響應 – Waveform模式

• 電流響應速度 (-90%~90%) < 1mS適合各種測試應用
• 支持動(dòng)態(tài)波形模擬(Waveform)模擬真實(shí)行車(chē)資料之電流或功率狀態(tài)，包含NEDC、FUDS 和 DST測試標準

  功能特色  

高頻採樣測量技術(shù) – 提高量測精確度

• V / I 採樣率：50 KHz (Δt：20 μS)

  一般電池充放電測試器使用軟件紀錄值來(lái)計算電容量與能量，然而有限的數據採樣率在計算動(dòng)態(tài)電流時(shí)會(huì )導致較大的誤差；通過(guò)提高V / I採樣率並使用雙重積分方法，能夠以更高的精確度提供容量計算。 當電流瞬間變化時(shí)，數據不失真，傳輸速度不受影響。

* 註：電流響應速度<100 μS 為 17216M-10-6 機種，另外不同待測物阻抗將會(huì )有些許差異。

通道任意並聯(lián)輸出應用

允許彈性設定通道之並聯(lián)，提供更高電流的應用範圍，兼具多通道數與廣泛測試範圍的優(yōu)點(diǎn)，適合多種待測物應用。

• 操作簡(jiǎn)易，軟體測試器之通道並聯(lián)，全系列產(chǎn)品支援
• 適用於高功率型EDLC/LIB充放電測試應用

資料保護與復歸功能

電力失效資料復歸機制：當電力失效時(shí)，已寫(xiě)入資料庫之測試資料在電力問(wèn)題排除後，PC會(huì )自動(dòng)取得復歸資料狀態(tài)，使用者可選擇接續測試或重新測試。

HPPC測試應用

HPPC是美國USABC的測試方案，用來(lái)測試混合動(dòng)力車(chē)與純電動(dòng)車(chē)的電池性能，主要測試目的是於電池的電壓範圍內，建立放電深度與功率函數關(guān)係；次要測試目的是於電池的電壓範圍內，於放電、靜置、充電的動(dòng)作中，從電壓與電流曲線(xiàn)，建立放電深度與傳導性電阻及極化電阻的函數，並可以從電阻的量測結果來(lái)評估後續壽命測試中之功率衰退，與開(kāi)發(fā)動(dòng)力電池的等效電路模型。Chroma 17011支持彈性編輯程序來(lái)進(jìn)行HPPC測試。

  鋰電池測試應用  

電池直流內阻測試應用

電池內阻值關(guān)係著(zhù)電池可應用充/放電倍率，內阻越大效率越差且容易發(fā)熱溫升。參照鋰離子電池等效電路模型，傳統使用LCR Meter 1KHz 的交流內阻(ACIR)量測方法，只能評估出影響瞬間功率輸出的傳導性電阻(Ro)，但無(wú)法評估在電化學(xué)反應時(shí)所產(chǎn)生的極化電阻(Rp)；直流內阻(DCIR)的評估即包含ACIR的阻值，其測試方式更貼近於動(dòng)力電池連續電流應用的實(shí)際極化效應。

Chroma17011內建兩種DCIR測試模式：DCIR測試(1)利用一段電流變化造成的電壓差來(lái)計算DCIR值；DCIR測試(2)利用兩段電流間變化造成的電壓差來(lái)計算DCIR值，使用者可依需求選擇測試方式，不須透過(guò)人工計算，自動(dòng)取得符合IEC 61960標準的測試結果。

電池容量測試應用

電池容量以電流對時(shí)間積分而得，從開(kāi)始充放電直到滿(mǎn)足截止條件結束，經(jīng)由比對方式可分析各產(chǎn)品之間性能差異；常見(jiàn)的測試項目包含電流倍率與溫度特性測試。電流、電壓量測精度越高與取樣越快速將可更準確的分辨出電池芯容量差異。

電池循環(huán)壽命測試應用

循環(huán)壽命為電池重要的測試項目之一，依據不同實(shí)驗目的，以重覆的充放電條件測試同一個(gè)電池，直到容量衰退至原先80%，計算可循環(huán)次數：循環(huán)壽命試驗可用來(lái)評鑑電池性能優(yōu)劣或定義適合的使用條件。

庫倫效率測試應用

將電池滿(mǎn)充電後再滿(mǎn)放電測試，計算電池放出/充入電荷量可得到庫倫效率。特性良好的電池庫倫效率高，需要高精度與穩定度的設備才能分辨差異；精準的庫倫效率測試能夠憑藉少量循環(huán)來(lái)預估電池壽命。

容量增量分析應用

透過(guò)高精度電壓量測與ΔV取樣功能可以繪製dQ/dV vs Voltage曲線(xiàn)圖，用來(lái)分析電池芯特性與電池容量衰退機理。

  EDLC測試應用  

典型EDLC之等效電路模型包含等效串聯(lián)電阻(ESR)，理想電容(C)與等效並聯(lián)電阻(EPR)，其中，ESR是評價(jià)EDLC在充放電過(guò)程中內部能量損耗與熱的重要項目；EPR是評價(jià)EDLC在長(cháng)期儲存能量的漏電效應之元件；C則是評價(jià)EDLC循環(huán)壽命的指標。

這些參數不易在實(shí)驗室被直接被測得，研究人員需要透過(guò)資料分析與複雜計算才能辨證這些重要指標。Chroma 17011內建符合IEC 62391測試標準，使用者可由充放電測試獲取EDLC參數值來(lái)評價(jià)EDLC的性能與循環(huán)壽命。

直流電阻(DCR)與等效串聯(lián)電阻(ESR)測試應用

Chroma 17011提供符合IEC 62391標準的EDLC直流內阻測試功能，在測試容量前，EDLC須先經(jīng)過(guò)CV充電程序並設置足夠的充電時(shí)間，再依據規範電流進(jìn)行CC放電，放電程序完成後，取放電曲線(xiàn)線(xiàn)性的區域之線(xiàn)段，並延伸至放電之啟始時(shí)間點(diǎn)，取其推算電壓與放電前電壓間之電壓差以及放電電流，來(lái)計算DCR值。

靜電容(C)測試應用

依據IEC 62391測試標準之直線(xiàn)逼近法計算法(Straight Line Approximation Method)，在測試電容(C)值前，EDLC需先經(jīng)過(guò)CC-CV充電程序來(lái)充滿(mǎn)電，再依據規範電流進(jìn)行CC放電，待放電程序完成後，取放電曲線(xiàn)上兩參考點(diǎn)之電壓差(ΔV)及對應時(shí)間差(Δt)與放電電流(I)來(lái)計算EDLC的電容(C)值。

直流電阻 (DCR) 與靜電容 (C) 二合一測試應用

Chroma 17011 另增設直流電組(DCR)與電容(C)二合一測試模式，使用者可在相同的CC-CV充電及CC放電條件下，透過(guò)選取的參考點(diǎn)電位同時(shí)計算出EDLC的DCR及C值，大幅縮減測試時(shí)間與測試工步數。

充放電性能與循環(huán)壽命測試應用

Chroma 17011系統內建的直流內阻(DCR)與電容(C)值測試模式可搭配循環(huán)(cycle)功能與變數條件設定，在特定實(shí)驗條件下進(jìn)行EDLC充放電負載耐性與可靠性試驗。測試實(shí)驗完成後，使用者可直接匯出DCR vs Cycle No. 與 Capacity vs Cycle No.報表資料，分析EDLC故障與劣化的機理。

庫倫效率測試應用

Chroma 17011系統具備低雜訊、電流自動(dòng)換量程與截止值報表等特色，可快速輸出精確的充放電電量。庫倫效率(Coulombic Efficiency, CE) 定義為放電與充電電荷量之比值，該比值表示電容器內部電量轉變?yōu)榭墒褂秒娏恐芰?，高精確的庫倫效率(CE)可被視為區分產(chǎn)品優(yōu)劣的重要指標。

漏電流測試應用

EDLC之漏電流(leakage current)量測一般需經(jīng)CC-CV模式充電達特定時(shí)間，再量測其微小充電電流，而此電流視為漏電流。Chroma 17011 CC-CV模式可自動(dòng)切換電流量程且輸出不中斷，在恆定電壓狀態(tài)下電流量程小可達 200μA。

自放電測試應用

Chroma 17011另內建自放電(Self-discharge)測試模式，可在EDLC全充電狀態(tài)進(jìn)行特定時(shí)間的充放電測試，此模式啟動(dòng)時(shí)系統將切斷量測網(wǎng)路，提供理想的開(kāi)路狀態(tài)，全程僅量測起始電位(V1)與終止電位(V2)，並由軟件自動(dòng)計算電位差(ΔV)。

  圖形化軟體操作介面  

Chroma 17011測試系統是由電腦軟件控制，具備儲能產(chǎn)品測試的多樣化要求功能，滿(mǎn)足高度安全和穩定性，友善的操作介面便於使用者快速進(jìn)行設定與測試。

• 繁中 / 簡(jiǎn)中 / 英文多語(yǔ)系介面
• 顯示實(shí)時(shí)多通道待測物狀態(tài)
• 安全管理：設置用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)權限以確保安全操作
• 故障記錄跟蹤：獨立記錄每個(gè)通道的任何異常狀態(tài)，充電和放電保護將在檢測到異常情況時(shí)中止測試

配方編輯

• 500個(gè)充電/放電條件
• 設置雙層循環(huán)(Cycle &Loop)，每層999,999個(gè)循環(huán)
• 子配方功能：可呼叫已存在配方
• 測試步驟：CC / CV / CP / CC-CV / CP-CV / CR / Rest / Waveform / DCIR / C / DCR等
• 截止條件：時(shí)間 / 電流 / 容量 / 功率 / 變數等
• 邏輯運行：下一步 / 結束 / 跳轉 / 邏輯跳轉(If)

配方執行

• 操作模式：開(kāi)始 / 停止 / 暫停 / 復歸 / 跳躍 /預約暫停/ 測試中修改配方
• 顯示介面：圖像顯示 / 表格顯示 
• 即時(shí)監控畫(huà)面

統計報告

• 可自行定義報表格式，匯出 PDF、CSV、XLS 檔案格式
• 圖形報告分析功能：允許創(chuàng )建自定義報告，如循環(huán)壽命報告，Q-V報告，V / I / T時(shí)間報告等。

  系統整合  

• 安全型恆溫恆濕箱，配合充放電測試做同步設定條件
• 數據記錄器，充放電過(guò)程中紀錄溫度，可自訂多組的溫度紀錄，其條件可轉成保護啟動(dòng)或截止條件

  外觀(guān)架構  

線(xiàn)性電路機型

可獨立單機使用，佔用空間小，適合少量測試置於桌面使用。測試通道數量多時(shí)可整合於標準19吋系統櫃，依照使用者需求彈性系統配置，一臺PC多可同時(shí)控制64個(gè)通道。

能源回收式機型

標準19吋系統整合使用，由充放電測試器與AC/DC雙向轉換器組成，依照使用者需求彈性系統配置，一臺PC多可同時(shí)控制48個(gè)通道。

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致茂Chroma 17011 電池芯充放電測試系統