固态电池通过使用固态电解质代替传统锂离子电池中的液态电解质，不仅能够提供更高的能量密度，还在耐久性和安全性等多个关键方面有卓越表现。基于这些优势，新能源汽车制造商们正积极探寻用固态电池替代现有锂离子电池的可能性。

目前，固态电池产业仍处于起步阶段，根据公开资料，仅有少数日本汽车厂商实现了小规模的生产。在这个新兴领域的探索中，依托PXI灵活开放的软硬件平台与高性能充放电设备，NI深度参与某知名厂商的固态电池研发与试产测试，深入了解固态电池测试方法与流程，并协助客户开发了针对性的全流程测试解决方案。

固态电池电芯质量测试

电芯质量测试是确保固态电池研发、生产质量可靠性的的重要测试手段。由于固态电池独有的固固界面特性，在测试中需要特别关注孔隙率、离子导电率、枝晶生长带来的影响，以及在不同压力、温度、循环下的恶化。通过多种测试方法，综合判断固态电池的性能、寿命、安全性和可靠性。

NI电芯质量测试方案提供包括EIS电化学阻抗谱测试、微欧级内阻测试、ACIR交流阻抗测试、OCV开路电压测试、固态电解质微短路测试在内的多种测试方案。由于固态电池特性与传统锂离子电池有很大不同，测试参数如激励电流频率、幅值、波形等也不尽相同。针针对固态电池研究性探索性测试需求，NI也能利用PXI平台灵活可扩展的特性协助用户开发专属IP测试方案。

NI电芯质量测试方案基于PXI平台，以SMU源测量单元模块为核心，同时集成71/2DMM数字万用表、温度和应变测量等模块，结合LabVIEW图像化编程语言，帮助用户简化测试开发流程、最大程度提高灵活性、实现快速验证和自定义测试。

图1：NI PXI平台固态电池电芯质量测试推荐配置

NI PXI平台固态电池电芯质量测试方案的特点：

PXI 模块化仪器，软件定义仪器，助力客户探索研究新型电池的测试方法

NI SMU四象限源表，可提供±3A电流，±10A脉冲电流， ±60V电压的任意波形信号

NI SMU可作为充放电仪，实现可编程定制化的充放电协议，同时具备µs级的控制更新速率

可搭配NI PXI平台其它模块化仪器，如7 ½ DMM，温度测量、应变测量等模块，实现复杂测试延展

已集成EIS电化学阻抗谱测试，微欧级内阻测试，ACIR交流阻抗测试，OCV开路电压测试

可集成其他第三方科研设备，实现同一平台自动化测试和分析

开放原始测试数据，可实现数据分析定制化，便于进一步大数据分析和创新应用

固态电池电芯充放电性能测试

区别于电芯质量测试，电芯充放电性能测试更加关注电芯在充放电循环下的电性能，固态电池需要充放电设备为电芯在不同的环境下施加激励。固态电池一般需要在一定压力、温度下才能保证稳定工作。因此，电芯测试系统需要能够提供精度和规格都足够的压力、温度、电压和电流控制，以及相应的高精度和高动态响应的信号采集设备。

NI提供了针对电芯的高性能充放电设备，并将其集成进PXI实时测控平台，应用于固态电池电芯充放电性能测试中。高精度（≤0.02%FS），高采样率（≥1kHz），可洞察固态电池内部结构细微变化带来的电性能影响。≤1ms动态响应，1ms实时控制更新频率，可模拟更复杂、真实、极端的动态工况覆盖更多测试场景。

图2：NI固态电池电芯充放电性能测试系统架构（同样适用于电池包充放电性能测试）

NI固态电池电芯充放电性能测试方案特点：

PXI实时测试平台，保障电池长时间测试稳定可靠

模块化功率组件，灵活，方便维护；可根据测试需求任意扩展300A-1800A

开放、灵活的软件架构和硬件平台，方便集成任意第三方设备和开发自定义测试需求，有效利用已有投入，降低长期测试成本

电压、电流控制和测量精度高（≤0.02%FS），为测试提供可靠的数据

高动态响应特性（≤1ms），满足高倍率充放电、脉冲充放电和负载突变等工况测试

1kHz数据采集和记录频率，附加测量系统可实现更高频率、更高精度采集

最小1ms电流、功率控制更新频率，实现极端工况模拟、路谱测试

纹波注入功能，实现纹波加热及抗干扰测试

结合NI实验室管理和数据分析软件，可实现大规模实验设备管理、测试管理、数据分析

固态电池包充放电性能测试

在完成电芯质量测试与充放电性能测试后，同样需要对其组成的电池包进行全面的电性能测试，保证电池包在真实工况下的稳定性与安全性。

固态电池由于其刚性结构而可能对物理应力更敏感，针对固态电池包的电性能测试尤其需要关注电池包在实际工况下内部结构的细微变化对电池性能带来的影响。

NI高性能充放电设备，电压、电流控制和测量精度高（典型值≤0.01%FS），可准确评估固态电池的性能参数、深入了解电池的工作特性以及预测电池的使用寿命；动态响应速度快（≤0.2ms），可实现高倍率充放电、脉冲充放电，模拟急加速、急刹车、负载突变等真实工况。另外，10us的波形数据时间分辨率和20kHz带宽，可实现高频任意波形注入，模拟纹波加热或外部纹波干扰、研究不同充放电模式对电池性能影响、EIS测试、电池特征提前及建模等创新性研究。

图3：NI HPS-17000电池充放电柜

固态电池包充放电性能测试方案特点：

PXI实时测试平台，保障电池长时间测试稳定可靠

开放、灵活的软件架构和硬件平台，方便集成任意第三方设备和开发自定义测试需求，有效利用已有投入，降低长期测试成本

模块化功率组件，灵活扩展，方便维护；可根据测试需求并联或串联功率模块

电压、电流控制和测量精度高，为测试提供可靠的数据

高动态响应特性（≤0.2ms），满足高倍率充放电、脉冲充放电和负载突变等工况测试

20 kHz 带宽，可实现高频任意波形注入

转换效率: ≥94%

针对电池包的充放电性能测试系统较为复杂，用户常常需要集成测试机柜、充放电、环境仓、水冷机等设备。NI在实验室设计已有丰富经验，方便用户进行稳定可靠的长时间测试。

图4：固态电池充放电测试实验室设计示意图

固态电池包在环（BIL）测试

固态电池包在环测试旨在覆盖更多实车工况和极端场景。将真实电池包与实时模拟环境在功率层面连接，形成一个闭环系统，电池包不仅能够与模拟的整车环境进行实时交互，还可以响应环境中的动态变化。

模拟环境精确再现了车辆运行中的各种工况，使工程师能够在可控且可重复的条件下，全面评估电池管理系统（BMS）和电池包的性能、安全性及耐久性。NI VeriStand软件允许用户在PXI实时系统中部署汽车动力学模型和运行场景仿真软件，PXI系统优越的实时性可帮助用户实时得到模型的反馈。

图5：固态电池包在环（BIL）测试系统架构

在固态电池尚未量产的今天，电池包在环这种虚实结合的测试方法极其适合固态电池的研发工作，能够帮助用户及早发现问题，从而帮助产品更快走向成熟。

关键词:PXI平台 固态电池 测试

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来 源：恩艾在您身边

编辑：清风

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