拜特测控熊宗保：新能源测控技术的核心要素解析-基于锂电和氢电的实践

10月30-31日，2024汽车技术与装备发展论坛在苏州召开，政府领导，院士专家，装备、汽车及产业链企业高层齐聚，围绕“共筑汽车产业新质生产力”年度主题，聚焦新技术、新装备、新生态展开深入研讨，探索装备制造与汽车产业的融合发展路径。论坛由1场闭门会、1场开幕大会、2场特色活动和4场分论坛构成，搭建起国内首个聚焦“汽车技术与装备发展”领域的高端对接平台。其中，在2024汽车技术与装备发展论坛之氢燃料电池技术研究及测试装备论坛上，常州拜特测控技术有限公司首席技术官熊宗保发表了演讲。以下内容为现场发言实录:

各位领导、各位来宾，下午好！感谢邓总，感谢主委会给我一个机会，向大家汇报一下常州拜特关于锂电和氢电测试的最新研究。其实测试设备刚才邓总也说了，关于一些新的需求，实际上在有些发展过程中，测试设备的需求实际上跟用户的需求密切相关，但是想要的东西和我们做出来的东西在某些信息上可能存在一些差异化或者是达不到的一些要求，所以说我们在测试设备的时候，信息要求的对称性和要求的完整性是需求方面的第一个难点。

我们在测试设备的时候，其实用户所关心的做一个测试，在这个目标系统里面，他是想在某一个工况下得到一个什么样的结果，所以说这是现实工况的模拟，对于我们也是一个非常重要的要求。

再就是兼容性，我们设备在某一个阶段中可能完成了一个测试，因为测试设备确实是一个固定资产的投入，相对来说可能有一些兼容性、拓展性，便于模块化需求的话是便于用户在这方面应用的。测试设备相对来说我们在发展过程中需要价格越来越低，我们对一些部件的国产化，国产化以后它的交期价格都会相对来说低一些。

数据的挖掘，因为测试设备完成了以后，都是给大家一堆数据，这些数据的展示和数据的分析相对来说是一个很重要的工作。还有操作的友好性，这些方面是我们测试设备相关的，大家都要解决的一些共性上的问题。锂电和氢电都是新能源相关的汽车方面，但是锂电和氢电的发展完全是两个不同的阶段，锂电相对来说成熟一些，氢电这边还是研发小样的阶段，锂电这边已经大规模商化。

测试设备需求里面，相对来说锂电的测试设备是标准化的，一个测试需要大规模的投入，测试锂电相对来说都是一个固定化的需求，比较准确。但是在氢电这边可能大家都处于一种摸索阶段，测试在某一个发展阶段，它测试的方法需要在发展过程中不断的改进，所以说氢电这边大部分都是一些定制化的需求，虽然有一些小量，特别是在现在制氢或者是AEM或者是高温的一些测试设备里面，基本上处于定制化的需求。

我们拜特锂电和氢电都做，并且锂电做的稍微更多一些，在整个销售额里面。锂电这几年相对成熟化，它对我们车的巡电里程数、工况、温度这些要求是我们车能量包的一个需求，这些能量包的要求里面就出现了一些更高的要求，我们在速度方面，拜特核心部分是对电池进行充放电，它对速度的要求和原来有很大的差异，它要求的工况可能在电流上升速度、电流的采集、电流的准确度这方面完全和原来差别很大。

现在电流的精度可能要到万分之二，电压的精度到万分之一左右，并且这时候的工况速度还要到10个毫秒，这是现在锂电池里面常规的需求。在这个需求情况下，如果又能够高速，又能准确大电流，这是一个相互矛盾的，我们拜特采用FPGA控制模式，通过多路多项的并联模式实现超大电流和大电流的控制，这种FPGA相对来说速度比DSP和MCU速度更高，并且是应用于硬件的模式了，可编程的应用模式，所以它对电流的可靠性和准确性这方面都有很好的表现。

下面两个曲线都是我们对实际工况的要求，这是一个我们的硬件技术，有了这个硬件技术以后，实际上还不能够满足客户的需求，我们要把这些高速的测量和速度通过软件的方式展现给用户，通过软件方式让用户去设计这些测试的工况，怎么去做？其实整个技术也在不断的发展，现在实时敏感的时间网络技术的发展，因为核心技术是我们的以太网，我们常规的上网过程中经常会遇到断网或者实时性反应，反正我发个文件，稍微等一下是可以的，但是我们这里是不行的，我们是要求测试速度1毫秒，所以说时间网络里面通过高速的网络、实时的底层，通过敏感的网络，通过时间戳来解决，通过高速网络又能够达到准确的时间戳，保证每一个毫秒都有一个数据能够准确记录，这是我们现在在底层数据高速采集方面所做的工作。

我们车在运行过程中所关心的一些测试技术也发生了一些变化，我们原来可能只关心电流充电或者放电，对电池这些东西关心的多一些，现在车厂所关心的是我们的充电机在行驶过程中，实际对电池的影响有多大，我们要在设备上进行一些模拟，所以在锂电池测试需求里面也要加上这些功能上面的一些要求。

除了刚才的这些测试需求以外，实际上在我们实验室里面研究那些电池的寿命和电池核心的研究，特别是单电池的核心研究里面，它大量需要一些电化学的参数、电化学测试，并且在超大功率里有一些模拟的简单电化学性能、纹波注入，这些实际上都可以在我们的设备里面通过电压和项移这些多模式的方式反映出电堆的一些交流特性。

通过这些特性，我们可以指导，对电池的电极优化、尺寸优化、SOC、SOH、SOP，这些优化里产生一些理论和方法。通过这些方法来控制充放电优化，均衡的优化，特别对电池的预估和寿命的报警在形势过程中，这都是我们在测试设备将来在形势过程中出现的一种算法，提供依据。实际上都是在我们测试台里，通过模拟的方式，测试完后，提供了一些方法后，最后在整车过程中，和大面积后台服务里采用算法。

这是一个我们在车里的形势过程中提供的，还有一些我们在测试一些新电池过程中，需要一些改变配方。一个电池的寿命大概多长，不能说一年后才能知道电池寿命，因为运行一年后，功耗要很长时间，我们可以通过目前这种方式，通过电化学和ERS族谱，可以提前预估到电池寿命、手感、测试时间，这也是在我们电池测试里最重要的需求。

除了刚才那些需求以外，最后交给用户是认证认证操作的界面，还需要一个良好的操作东西。操作界面我们这边就在这个界面里面和环境仓温度，电流电压的，我们是可以给别人去做的，还有一些环境的湿度的，还有一些运动的、纹波、高挂的。所以说我们二维的三维的、多维的方式，都可以通过这个界面的方式，包括一些这些我们所外设的电化学环境仓，这些都可以统一一个电面。

通过一个统一的方法，让用户很方便的在这个多维度的进行一个软件编程和输入一个界面，让它很方便的在这些实现我们刚才在电池，在测试过程中模拟一些现实的工况和模拟一些标准的一些算法和工况，来对这个电池进行测试，所以完成完成了整个动力电池相关的测试要求。

除了这个以外，还有硬件是在现在，我们测试设备里比较比较啰嗦的一个地方。我们现在有模拟行车过程中的刹车，或一些大背景的充放电，这些工况存在后，我们在脉冲的冲撞过程中，也要快速注入，这种方法的快速大电流充放，不是连续充放，是一个脉宽式的电流充放。

如果我们在电流过程中，如果出现一些斜波和上充的话，会严重影响电池评估。我们怎样在电流过程中，又不出现扩充现象，又能出现大电流脉宽，刚才第一个画面看到的，我们多项的纹波的高速注入和控制方法，就保证了大电流的注入，这个方法里还可以注入一些电池分析厂家和测试厂家所需要的核心算法，直接通过公式的方式，或者函数的方式，注入到里面进行控制。

以上讲的都是锂电池的，除了锂电池以外，拜特在氢电这方面，实际上我们也做了快20年了，实际上原来就是氢电发展时间不久，原来我们在学校里测试还是比较多的。我们氢电这几年做的东西，常规的东西不再去说，现在我们测试，其实氢电测试和锂电测试，也相当与向工况实况方面过渡。

他们所关心的第一个就是我们电堆和系统要在环境舱里面进行测试，这是一个我们现在所有的电堆上牌，或者是要用的一个最基本的一个要求。常规原来的方法是，一个环境仓配一个，如果是系统，那要配个新风，你能够模拟整个温度的状况，氢气要模拟温度的状况的变化。

要是碰到电堆，要管道里面要清空遇冷，也要配一个系统测试台，配一个电堆测试台。这样对我们占地，因为设氢实验室，实际上占地很大面积的。所以说在我们测试需求里面，我们有些厂家他是希望一个环境仓又能够测电堆，又能够测系统，这是一个比较刚性的一个需求。通过这个需求，我们已经完成了一个这样的设计，并且开始在进行尝试。

我们在环境仓里，空气遇冷和氢气遇冷和电堆的清空预览，我们可能做成一个模块，做成一个相同的一个模块。这样就可就是相当于来说，在我们这些整体的费用上，可造价就比较低了。因为是供到一个环境仓，实际上环境仓整体会下架，对我就说我们在我们电堆测试台里面的，我们在电堆设置台加上高压的氢气回路，就可以对电堆和系统里面的气路供给、加湿供给都可以完成了。

并且我们在这个电堆的水冷和系统的水冷施行共用测试方式，这样方式后，我们这套系统就有出现很多的公用部分，我们就能够实现测试设备与环境仓的无缝连接，通过PIC来实现，通过软件的方式来任意选，是环境，是电堆还是系统的。

右边我们现在能够在系统里面能够做到的一些要求。其实在环境仓里面，最重要的一个是冷启动和低温启动。左边这个是我们所有的是采用车规级的所有的产品在用的。所以真正的电堆和系统的准确性和真正实践在车上的工况模拟更亲近一些。

除了这一块，我们还是谈到了回到其实测试设备最大的还是工况，现在的工况里需要一个快速压力变化的过程，过程对我们电堆测试台，系统测试台因为因为是系统快速变化，是由系统完成的，但是电堆的测试台里，电镀的快速变化，是我们测试台完成的。

我们测试台所用的大量部件，跟系统部件有很大的区别。能够实现快速压力变化，在这里有很大的难度。怎样去做，我们第一个就是说，从整个设备的所有管道设计，包括容器设计，都要经过精细化、合理化，减少多余的气体管进。能够小就不大，这样就是减少我们气体入口的，电极入口的容器。

第二就是在备压控制里，要快速产生压力变化，压力变化在不同的便压阀，可能其不能满足这些要求，我们已经开始采用车规级的节气门方式，对电堆系统的电堆测试台采用快速压力变化。

我们通过这种方式，已经在我们的测试台上快速实现了每秒钟50千米左右左右压力变化，通过高空的变化，并且通过看主线来获取数据。采用特有的智能控制算法，实现高精度的压力控制，又快又准，所以这也是我们判断电堆测试台里面所需要的一个要求。

除了这个以外，我们漏点测试实际上是在电堆测试里最重要的湿度的一个变化是我们整个测试里面最重要的一个环节。这个环节里面也有也出现快速变化以后，来实现漏点的变化，这样就能够实现达到工况的一些要求。我们通过干湿性配比和蒸汽蒸湿和蒸汽回路的模块变化，高通量变化，实现这些变化，因为现在也出现120度的漏点，120度入口温度。

这是我们的加湿器，刚才谈到大功率测试台，如果压力快速变化，需要容器的减小，我们可以做到三万升的流量，应该说还是算是最小的吧。

除了这些以外，我们在一些控制逻辑的控制架构上，也做了一些尝试，我们引进了车规的方式，大量使用车规的部件，实现我们的系统控制，这样在空气路、氢气路、智慧路、水设计规路，包括一些我们仿真的系统组建过程中，包括我们现在电堆测试台可以大量采用车规级的方式实现我们的一些主线下的一些控制模式。

这是在我们控制回路上，底层控制架构上，发生了一些变化。除了这个外，我们也采用了电化学EIS，这些我们过去分析几乎是我们得出来一个数据、曲线，就给用户说，这是一个曲线，我们也进一步和国内一些头部学校，把EIS的数据分析，通过我们软件进行耦合，产生一个专家级的分析方案，给各位用户对电池进行方针数据输出和图形输出给用户一个评价。

除了这以外，我们也做一些制氢的设备，pam制氢我们现在因为车芯功率限制，我们在500千瓦以内，我们pam制氢已经完全产品化了。除了AEM制清，因为国内控制模式现在相对来说都还是不固定的，我们现在在我们的拜特测试上，AEM测试上可以实现多种AEM执行控制架构。我们说单回路、双回路的，或者是否需要等压差的、高压差的方式，但是我们一个测试台上，都能够实现，因为EM现在一些现在初级的，系统测试制氢方案还不一定，需要改变多种测试制氢方案来选择一个好的和它电堆的pam。

LI现在销量比较大，但是因为虽然是倒回来的，他们现在也回来做一些常规型心寿命测试、模的测试、优化，我们也做了一些尝试SOEC这台招聘的是国内首台套的100千瓦SOE器测试设备，这也是拜特在近期已经完成。

除了这个以外，我们拜特实际上是在2005年成立，公司成立原来是在宁波，但是前年我们整个主体公司已经搬到常州，更名为常州拜特。但是宁波是现在的研发部，上海也有一个研发部。这样形成三维一体的氢蓝桉电池和蓝桉电池和锂电池的三位一体的整个测试设备生产商。

我们刚才说到锂电池，从电池组到拜特都可以测，蓝桉电池里面，电极到整个电堆系统BOP，水电解从四大系列，包括高温的都可以，相对的从小功率到大功率，都可以测。

我们软件也采用平台化的控制方式，而不是采用定制化的一对一的控制方式，我们软件不管是制氢也好，pam也好，SOIP我们都采用平台化了，我们底层都是一个模块化菜单组合方式。这是我们拜特的氢电和锂电的大量的一些客户，谢谢大家。