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致茂Chroma 17011 電池芯充放電測試系統(tǒng)

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(yīng)，蕞快<100 μS
• 高速率資料紀(jì)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(dá)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(nèi)建直流內(nèi)阻(DCIR)測試功能
• 內(nèi)建EDLC之電容量與直流內(nèi)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(zhuǎn)定電壓
  • 定功率轉(zhuǎn)定電壓
  • 靜置
  • 自放電測試
• 多層安全保護(hù)機(jī)制
• 可整合多功能記錄器與恆溫濕箱

     應(yīng)用領(lǐng)域

• 電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)
• 電動(dòng)機(jī)車/自行車產(chǎn)業(yè)
• 儲能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)
• 電動(dòng)機(jī)具產(chǎn)業(yè)
• 質(zhì)檢機(jī)構(gòu)
• 學(xué)術(shù)研究

Chroma 17011 電池芯充放電測試系統(tǒng)是專為鋰離子電池芯(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發(fā)的高精度測試設(shè)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(tǒng)針對不同應(yīng)用分別發(fā)展了線性電路系列與交直流雙向能源回收系列產(chǎn)品；線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(wěn)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(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)的測試項(xiàng)目，如直流內(nèi)阻(DCIR)、EDLC電容量、EDLC直流內(nèi)阻等測試工步，滿足各類型測試應(yīng)用，更利於使用者快速編輯程序與分析測試結(jié)果。

Chroma 17011系統(tǒng)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(jié)構(gòu)的循環(huán)測試，每個(gè)通道獨(dú)立運(yùn)行，程式可編輯邏輯判斷跳躍或變數(shù)輸出，中途可預(yù)約暫?；蚪永m(xù)，並具有資料保護(hù)功能，萬一發(fā)生電力或計(jì)算機(jī)通信丟失的情況，數(shù)據(jù)將安全地存儲在系統(tǒng)的非易失性記憶體中，防止?jié)撛诘臏y試數(shù)據(jù)丟失並允許重新啟動(dòng)後接續(xù)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(xiàng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)，在啟動(dòng)測試前進(jìn)行接觸檢查與極性檢查來避免不良接線進(jìn)行測試，在測試過程除了固有硬體線路保護(hù)，使用者可自訂韌體檢測過電壓(OVP)、過電流(OCP)、過容量(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(yàn)安全性。

  線性電路系列特色  

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(fàn)圍廣：具備 0V 到 6V 輸出範(fàn)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(dá) 0.1mV。
• 多檔位量測設(shè)計(jì)：依據(jù)機(jī)型輸出範(fàn)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(tǒng)會(huì)依據(jù)工步參數(shù)自動(dòng)選擇適合電流量程，在定壓模式下，電流範(fàn)圍自動(dòng)切換，不會(huì)出現(xiàn)任何電流輸出中斷。

快速電流響應(yīng) – 適合各種高速暫態(tài)測試應(yīng)用

• 電流響應(yīng)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(yīng)速度<100 μS 為 17216M-10-6 機(jī)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(yīng)用

• 功率或電流的動(dòng)態(tài)充電/放電波形，模擬駕駛行車資料或任何現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)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(zhuǎn)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(xiàn)低碳排的綠能產(chǎn)業(yè)，避免放電時(shí)電能以負(fù)載消耗產(chǎn)生廢熱
• 高效率充放電，節(jié)約電費(fèi)
• 節(jié)省設(shè)備與環(huán)境降溫的空調(diào)費(fèi)用
• 設(shè)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(yīng) – Waveform模式

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

  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(jì)錄值來計(jì)算電容量與能量，然而有限的數(shù)據(jù)採樣率在計(jì)算動(dòng)態(tài)電流時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的誤差；通過提高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(jì)算。 當(dāng)電流瞬間變化時(shí)，數(shù)據(jù)不失真，傳輸速度不受影響。

* 註：電流響應(yīng)速度<100 μS 為 17216M-10-6 機(jī)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(yīng)用

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

• 操作簡易，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(yīng)用

資料保護(hù)與復(fù)歸功能

電力失效資料復(fù)歸機(jī)制：當(dāng)電力失效時(shí)，已寫入資料庫之測試資料在電力問題排除後，PC會(huì)自動(dòng)取得復(fù)歸資料狀態(tài)，使用者可選擇接續(xù)測試或重新測試。

HPPC測試應(yīng)用

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

  鋰電池測試應(yīng)用  

電池直流內(nèi)阻測試應(yīng)用

電池內(nèi)阻值關(guān)係著電池可應(yīng)用充/放電倍率，內(nèi)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(tǒng)使用LCR Meter 1KHz 的交流內(nèi)阻(ACIR)量測方法，只能評估出影響瞬間功率輸出的傳導(dǎo)性電阻(Ro)，但無法評估在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的極化電阻(Rp)；直流內(nèi)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(xù)電流應(yīng)用的實(shí)際極化效應(yīng)。

Chroma17011內(nèi)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計(jì)算DCIR值；DCIR測試(2)利用兩段電流間變化造成的電壓差來計(jì)算DCIR值，使用者可依需求選擇測試方式，不須透過人工計(jì)算，自動(dòng)取得符合IEC 61960標(biāo)準(zhǔn)的測試結(jié)果。

電池容量測試應(yīng)用

電池容量以電流對時(shí)間積分而得，從開始充放電直到滿足截止條件結(jié)束，經(jīng)由比對方式可分析各產(chǎn)品之間性能差異；常見的測試項(xiàng)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(zhǔn)確的分辨出電池芯容量差異。

電池循環(huán)壽命測試應(yīng)用

循環(huán)壽命為電池重要的測試項(xiàng)目之一，依據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，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(jì)算可循環(huán)次數(shù)：循環(huán)壽命試驗(yàn)可用來評鑑電池性能優(yōu)劣或定義適合的使用條件。

庫倫效率測試應(yīng)用

將電池滿充電後再滿放電測試，計(jì)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(wěn)定度的設(shè)備才能分辨差異；精準(zhǔn)的庫倫效率測試能夠憑藉少量循環(huán)來預(yù)估電池壽命。

容量增量分析應(yīng)用

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

  EDLC測試應(yīng)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在充放電過程中內(nèi)部能量損耗與熱的重要項(xiàng)目；EPR是評價(jià)EDLC在長期儲存能量的漏電效應(yīng)之元件；C則是評價(jià)EDLC循環(huán)壽命的指標(biāo)。

這些參數(shù)不易在實(shí)驗(yàn)室被直接被測得，研究人員需要透過資料分析與複雜計(jì)算才能辨證這些重要指標(biāo)。Chroma 17011內(nèi)建符合IEC 62391測試標(biāo)準(zhǔn)，使用者可由充放電測試獲取EDLC參數(shù)值來評價(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(yīng)用

Chroma 17011提供符合IEC 62391標(biāo)準(zhǔn)的EDLC直流內(nèi)阻測試功能，在測試容量前，EDLC須先經(jīng)過CV充電程序並設(shè)置足夠的充電時(shí)間，再依據(jù)規(guī)範(fàn)電流進(jìn)行CC放電，放電程序完成後，取放電曲線線性的區(qū)域之線段，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，來計(jì)算DCR值。

靜電容(C)測試應(yīng)用

依據(jù)IEC 62391測試標(biāo)準(zhǔn)之直線逼近法計(jì)算法(Straight Line Approximation Method)，在測試電容(C)值前，EDLC需先經(jīng)過CC-CV充電程序來充滿電，再依據(jù)規(guī)範(fàn)電流進(jìn)行CC放電，待放電程序完成後，取放電曲線上兩參考點(diǎn)之電壓差(ΔV)及對應(yīng)時(shí)間差(Δt)與放電電流(I)來計(jì)算EDLC的電容(C)值。

直流電阻 (DCR) 與靜電容 (C) 二合一測試應(yīng)用

Chroma 17011 另增設(shè)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，透過選取的參考點(diǎn)電位同時(shí)計(jì)算出EDLC的DCR及C值，大幅縮減測試時(shí)間與測試工步數(shù)。

充放電性能與循環(huán)壽命測試應(yīng)用

Chroma 17011系統(tǒng)內(nèi)建的直流內(nèi)阻(DCR)與電容(C)值測試模式可搭配循環(huán)(cycle)功能與變數(shù)條件設(shè)定，在特定實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行EDLC充放電負(fù)載耐性與可靠性試驗(yàn)。測試實(shí)驗(yàn)完成後，使用者可直接匯出DCR vs Cycle No. 與 Capacity vs Cycle No.報(bào)表資料，分析EDLC故障與劣化的機(jī)理。

庫倫效率測試應(yīng)用

Chroma 17011系統(tǒng)具備低雜訊、電流自動(dòng)換量程與截止值報(bào)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(nèi)部電量轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒褂秒娏恐芰Γ呔_的庫倫效率(CE)可被視為區(qū)分產(chǎn)品優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

漏電流測試應(yīng)用

EDLC之漏電流(leakage current)量測一般需經(jīng)CC-CV模式充電達(dá)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(dá) 200μA。

自放電測試應(yīng)用

Chroma 17011另內(nèi)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(tǒng)將切斷量測網(wǎng)路，提供理想的開路狀態(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(jì)算電位差(ΔV)。

  圖形化軟體操作介面  

Chroma 17011測試系統(tǒng)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，滿足高度安全和穩(wěn)定性，友善的操作介面便於使用者快速進(jìn)行設(shè)定與測試。

• 繁中 / 簡中 / 英文多語系介面
• 顯示實(shí)時(shí)多通道待測物狀態(tài)
• 安全管理：設(shè)置用戶訪問權(quán)限以確保安全操作
• 故障記錄跟蹤：獨(dú)立記錄每個(gè)通道的任何異常狀態(tài)，充電和放電保護(hù)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(shè)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(shù)等
• 邏輯運(yùn)行：下一步 / 結(jié)束 / 跳轉(zhuǎn) / 邏輯跳轉(zhuǎn)(If)

配方執(zhí)行

• 操作模式：開始 / 停止 / 暫停 / 復(fù)歸 / 跳躍 /預(yù)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(jiān)控畫面

統(tǒng)計(jì)報(bào)告

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

  系統(tǒng)整合  

• 安全型恆溫恆濕箱，配合充放電測試做同步設(shè)定條件
• 數(shù)據(jù)記錄器，充放電過程中紀(jì)錄溫度，可自訂多組的溫度紀(jì)錄，其條件可轉(zhuǎn)成保護(hù)啟動(dòng)或截止條件

  外觀架構(gòu)  

線性電路機(jī)型

可獨(dú)立單機(jī)使用，佔(zhàn)用空間小，適合少量測試置於桌面使用。測試通道數(shù)量多時(shí)可整合於標(biāo)準(zhǔn)19吋系統(tǒng)櫃，依照使用者需求彈性系統(tǒng)配置，一臺PC多可同時(shí)控制64個(gè)通道。

能源回收式機(jī)型

標(biāo)準(zhǔn)19吋系統(tǒng)整合使用，由充放電測試器與AC/DC雙向轉(zhuǎn)換器組成，依照使用者需求彈性系統(tǒng)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(tǒng)