在電池電芯、電池模組和電池包的開發和評估階段的性能測試時，會對電池進行充放電測試，旨在驗證電池充放電能力和使用壽命。這些測試對研發安全可靠、性能出眾的電池以及產品性能的確認至關重要。通過對電池包進行充放電測試，可以發現其電壓和溫度是否存在異常，從而評估電池特性。由于電池電芯特性的變化可能導致整個電池組性能下降，了解每個電芯的電壓和溫度特性變得尤為關鍵。如今， 電動汽車的電池包越來越多地采用更高的電壓，以縮短充電時間并增加續航里程。  

在本案例中，我們將詳細闡述在標準 400 V 電池包和已步入實際應用的 800 V 電池包進行充放電測試的理想工具—數據采集儀。

電池包的各電芯電壓約為 4 V，單個電芯電壓雖低，但如果要測量 800 V 的電池包內各電芯的電壓，就需要一臺最大接地電壓在 DC 800 V 以上的儀器。要構成 800 V 的電池包，大約需要有200個電芯串聯連接。要測量所有電芯的電壓和溫度則需要大約400個通道。

電池包的充放電測試需要具備下述測量功能及性能。

需要特別注意的是，在絕緣性能測試時，測量模塊間的電壓和接地電壓的耐壓值是不同的。耐壓是指根據安全標準，保證在耐壓測試中被施加電壓的設備在關閉電源后再持續被施加電壓一分鐘也不會發生故障的電壓。但這并不意味著在任何時候施加該電壓都沒有問題，因此，即使某產品聲稱耐壓 800 V，也并不意味著它可以在模塊之間或對地持續施加 800 V 電壓的情況下測量電池電壓。

HIOKI 的數據采集儀 LR8101 和 LR8102 是對高壓電池進行充放電測試的理想選擇。根據所需的絕緣性能、采樣速度和通道數量，搭配使用相應數量的測量模塊 M7100 和 M7102 進行測量。

數據采集儀 LR8101 和 LR8102 可以安全、詳細地測量和記錄電池各電芯的溫度和電壓。通過將數據采集儀主機和測量模塊組合在一 起，輸入通道數可輕松擴展至 3000 個。1500 V DC CAT II 的絕緣性能符合 EN IEC 61010 安全標準，可確保高壓系統的安全測量。高達  5 ms的采樣速度和高分辨率可詳細捕捉電壓的波動。LR8102 可高速輸出每個測量數據，在充放電測試期間實時監測電壓和溫度。

LR8101 和 LR8102 是充放電測試的理想之選，主要有以下五個原因。

1. 擴展性強，可輕松增加通道數

提供兩種型號的數據采集儀和兩種型號的測量模塊選擇。通過增加連接的模塊數量，可以輕松擴展通道數。此外，LR8102 最多可進行 10臺同步采樣。LR8102 和 M7102 組合起來最多可以擴展到 3000ch。右圖是連接 10 個 M7102 的狀態下的 LR8102，用光同步電纜同步 10臺的系統示意圖（20ms采樣）。（采樣速度會受所用通道數的限制。）

2. 符合 EN IEC 61010 安全標準，絕緣性能達到 1500 V DC CAT II，確保測量安全

在測量電池包中電芯的電壓或電極的溫度時，對地（輸入通道與大地之間）和測量模塊之間會被施加高電壓。HIOKI的 M7100 電壓·溫度 模塊采用全新設計的隔離變壓器，在輸入通道和大地之間提供 1500 V 直流電壓隔離。HIOKI 的 M7100 電壓和溫度模塊在輸入通道和大地之間提供 1500 V 直流電壓隔離。這確保了安全性和可靠性，可承受瞬態電壓浪涌和穩定的高電壓。

3. 快速采樣和高分辨率，捕捉電壓波動細節

測量模塊 M7100 和 M7102 的最快采樣速度分別是 5ms 和 10ms（會因所用通道數受限）。為精確捕獲電芯電壓的波動，各模塊均配置 了 18bit 分辨率的 AD轉換器。因此，其最高采樣速度不受模塊數增多的影響。此外，為盡量減少從電池到數據采集儀的泄漏電流，在 2 V 量程和 6 V 量程下，測量模塊的輸入電阻設計為 100 MΩ。快速采樣加高分辨率測量可精細捕捉電壓波動。

［測量分辨率和精度］

在 2 V f.s. 量程內測量時：分辨率為 20 μV，精度為 ± 1 mV。

在 6 V f.s. 量程內測量時：分辨率為 60 μV，精度為 ± 3 mV。

4. 改進抗噪能力，實現精確穩定的測量

處理高電壓和大電流的充放電測試儀容易產生噪聲，而充放電測試 測量也容易受到噪聲的影響。數據采集儀LR8101 和 LR8102 的抗噪 能力比以前的型號更強。即使在高電壓或高頻率噪聲環境中，測量值也能保持穩定，不會發生偏移或大幅波動。

5. 測試期間實時輸出電壓和溫度數據

如果要將測量數據導入電池控制的模擬系統，則必須將數據高速輸出到系統中。通常使用通訊命令將數據從數據采集儀導入系統。使用文 本命令獲取數據的速度僅限于每幾十ms ~ 幾百ms 獲取一次數據。

圖 1 為一般的數據采集儀的測量和數據輸出時序示例。電壓值于t7超閾值，但需到t9才能獲取該數據。

圖 2 展示了使用 LR8102 數據采集儀進行測量時的數據輸出時序， LR8102 使用 UDP 作為通訊協議，以實現快速數據輸出。測量并立即 輸出每個數據，所有數據均可實現實時分析；超過 t7 閾值的數據就可立即獲取。

將數據采集儀的主機與測量模塊組合使用。根據所需的絕緣性能、采樣速度和通道數，選擇測量儀器的類型和要連接的模塊數量。采樣速度受所用通道數量限制。

下面是一個配置示例，用于測量 400 V 電池組中每節電芯的電壓和溫度，并將數據傳輸到充放電測試儀。一臺 M7102 最多可測量 30 個通 道。這是一套節省空間且經濟型的測量系統。

下面是另一個示例配置，用于測量 800 V 高壓電池包中每個電池電芯的電壓和溫度，并將數據實時傳輸到充放電系統。L8102 如果通過光連接線連接的話，最多可支持 10個設備進行同步測量；M7100 具有 1500 V DC CAT II 絕緣性能、保證了高壓電池測試的安全性。在電壓 范圍內，一個模塊最多可使用8個通道進行測量，最快采樣速度為 5ms，所有數據均可實現實時傳輸。對于充放電系統監控的電池總電壓值，也可實現低延遲監控。

HIOKI 的數據采集儀 LR8101、LR8102 和測量模塊 M7100、M7102 是電池充放電測試的理想之選。其穩定的絕緣性能提高了測試的安全性，可靠的測量滿足了精確的數據采集需求，支持電池包以及電池外圍系統的開發。

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