С нарастващото приложение на литиево-йонни батерии в дронове, електрически превозни средства (EV) и съхранение на слънчева енергия, производителите на батерии също използват съвременни технологии и химически състав, за да прокарат границите на тестване на батерии и производствени възможности.

В днешно време производителността и животът на всяка батерия, независимо от размера, се определят в производствения процес, а тестовото оборудване е проектирано за конкретна батерия. Въпреки това, тъй като пазарът на литиево-йонни батерии обхваща всички форми и капацитети, е трудно да се създаде единен, интегриран тестер, който може да обработва различни капацитети, токове и физически форми с необходимата точност и прецизност.

С оглед на все по-разнообразното търсене на литиево-йонни батерии, ние спешно се нуждаем от високопроизводителни и гъвкави тестови решения, за да максимизираме компромисите между плюсовете и минусите и да постигнем рентабилност.

Литиево-йонните батерии са сложни и разнообразни

В днешно време литиево-йонните батерии имат различни размери, напрежения и обхвати на приложение, но тази технология не беше реализирана, когато беше пусната за първи път на пазара. Литиево-йонните батерии първоначално са проектирани за сравнително малки устройства, като преносими компютри, мобилни телефони и други преносими електронни устройства. Сега размерите им са много по-големи, като електрически автомобили и съхранение на слънчеви батерии. Това означава, че по-големият пакет с последователно паралелни батерии има по-високо напрежение и по-голям капацитет, а физическият обем също е по-голям. Например, батериите на някои електрически превозни средства могат да бъдат конфигурирани с до 100 последователно и повече от 50 в паралел.

Подредените батерии не са нищо ново. Типичната акумулаторна литиево-йонна батерия в обикновен преносим компютър се състои от множество батерии в серия, но поради по-големия обем на батерията, тестът става по-сложен и може да повлияе на цялостната производителност. За да може производителността на целия пакет батерии да достигне оптимално ниво, всяка батерия трябва да е почти идентична със съседната батерия. Батериите ще се влияят една на друга, така че ако батерия от серия има нисък капацитет, другите батерии в комплекта батерии ще бъдат под оптималното състояние, тъй като капацитетът им ще бъде намален от системата за наблюдение и балансиране на батерията, за да съответства на най-ниската производителност Батерия. Както се казва, изпражненията на плъх развалят гърне с овесена каша.

Цикълът на зареждане-разреждане допълнително илюстрира как една батерия може да намали производителността на целия пакет батерии. Батерията с най-нисък капацитет в батерията ще намали състоянието си на зареждане с най-бърза скорост, което ще доведе до опасно ниво на напрежение и ще доведе до прекратяване на разреждането на целия комплект батерии. Когато батерията е заредена, батерията с най-нисък капацитет ще бъде напълно заредена първо, а останалите батерии няма да се зареждат допълнително. При електрическите превозни средства това ще доведе до намаляване на ефективния общ наличен капацитет на батерията, като по този начин ще се намали пробегът на автомобила. В допълнение, разграждането на батериите с малък капацитет ще се ускори, тъй като достига прекомерно високо напрежение в края на зареждането и разреждането, преди мерките за безопасност да влязат в сила.

Независимо от крайното устройство, колкото повече батерии в комплекта батерии са подредени последователно и успоредно, толкова по-сериозен е проблемът. Очевидното решение е да се гарантира, че всяка батерия е направена точно еднаква, и да се комбинират едни и същи батерии в един и същ батериен пакет. Въпреки това, поради присъщата на производствения процес диференциация на импеданса и капацитета на батерията, тестването стана критично – не само за изключване на дефектни части, но и за разграничаване кои батерии са еднакви и кои батерии да се поставят. В допълнение, зареждането и кривата на разреждане на батерията по време на производствения процес оказва голямо влияние върху нейните характеристики и постоянно се променя.

Защо съвременните литиево-йонни батерии носят нови предизвикателства при тестване?

Тестването на батериите не е нищо ново, но откакто се появи, литиево-йонните батерии оказаха нов натиск върху точността, пропускателната способност и плътността на платката на тестовото оборудване.

Литиево-йонните батерии са уникални, защото имат изключително плътен капацитет за съхранение на енергия. Ако се зареждат и разреждат неправилно, те могат да причинят пожари и експлозии. В процеса на производство и тестване тази технология за съхранение на енергия изисква много висока точност и много нововъзникващи приложения допълнително засилват това изискване. По отношение на форма, размер, капацитет и химичен състав, видовете литиево-йонни батерии са по-обширни. Напротив, те също ще повлияят на тестовото оборудване, защото трябва да гарантират, че правилните криви на зареждане и разреждане се следват точно, за да се постигне максимален капацитет за съхранение и надеждност. И качество.

Тъй като няма единен размер, подходящ за всички батерии, изборът на подходящо тестово оборудване и различни производители за различни литиево-йонни батерии ще увеличи цената на теста. В допълнение, непрекъснатите индустриални иновации означават, че непрекъснато променящата се крива заряд-разряд е допълнително оптимизирана, което прави тестера за батерии важен инструмент за разработка на нови технологии за батерии. Независимо от химичните и механичните свойства на литиево-йонните батерии, има безброй методи за зареждане и разреждане в техния производствен процес, което кара производителите на батерии да оказват натиск върху тестери за батерии да изискват от тях да имат уникални тестови функции.

Точността очевидно е необходима способност. Това не само означава способността да се поддържа висока точност на управление на тока на много ниско ниво, но също така включва възможността за много бързо превключване между режими на зареждане и разреждане и между различни нива на тока. Тези изисквания не се дължат само на необходимостта от масово производство на литиево-йонни батерии с постоянни характеристики и качество. Производителите на батерии също се надяват да използват тестови процедури и оборудване като иновативни инструменти за създаване на конкурентно предимство на пазара, като например промяна на зареждането. Алгоритъм за увеличаване на капацитета.

Въпреки че са необходими различни тестове за различните видове батерии, днешните тестери са оптимизирани за конкретни размери на батериите. Например, ако тествате голяма батерия, имате нужда от по-голям ток, което означава по-голяма индуктивност и по-дебели проводници и други характеристики. Така че има много аспекти, свързани с създаването на тестер, който може да се справи с високи токове. Въпреки това, много фабрики не произвеждат само един вид батерии. Те могат да произвеждат пълен набор от големи батерии за клиент, като същевременно отговарят на всички изисквания за тестване за тези батерии, или могат да произвеждат набор от по-малки батерии с по-малък ток за клиент на смартфон. .

Това е причината за нарастващите разходи за тестване – тестерът на батерията е оптимизиран за ток. Тестерите, които могат да се справят с по-високи токове, обикновено са по-големи и по-скъпи, защото изискват не само по-големи силициеви пластини, но и магнитни компоненти и окабеляване, за да отговарят на правилата за електромиграция и да минимизират паразитните спада на напрежението в системата. Фабриката трябва да подготви разнообразно тестово оборудване по всяко време, за да отговори на производството и проверката на различни видове батерии. Поради различните видове батерии, произвеждани от фабриката в различно време, някои тестери може да са несъвместими с тези специфични батерии и да останат неизползвани, което допълнително увеличава разходите, тъй като тестерът е голяма инвестиция.

Независимо дали става дума за обикновени и нововъзникващи фабрики за масово производство на обикновени литиево-йонни батерии, или за производители на батерии, които искат да използват процеса на изпитване за иновации и създаване на нови батерии, те трябва да използват гъвкаво оборудване за тестване, за да се адаптират към по-широка гама от батерии. Капацитет и физически размер, като по този начин се намаляват капиталовите инвестиции и се подобрява възвръщаемостта на инвестицията в тестово оборудване.

Когато се опитвате да оптимизирате правилно едно решение за тестване на интеграция, има много противоречиви изисквания. Няма панацея за всички видове тестови решения за литиево-йонни батерии, но Texas Instruments (TI) предложи референтен дизайн, който свежда до минимум компромисът между рентабилност и точност.

Високопрецизно тестово решение, подходящо за приложения с висок ток

Винаги ще съществуват уникални изисквания за сценарий за тестване на батерията и съответно се нуждае от също толкова уникално решение. Въпреки това, за много видове литиеви батерии, независимо дали става дума за малка батерия за смарт телефон или голям пакет батерии за електрическо превозно средство, може да има рентабилно тестово оборудване.

За да се постигне прецизната, пълномащабна точност на контрола на тока на зареждане и разреждане, изисквана от много литиево-йонни батерии на пазара, референтният дизайн на модулния тестер на батерии на Texas Instruments за приложения 50-A, 100-A и 200-A използва 50-A И комбинацията от тестов дизайн на батерията 100-A за създаване на модулна версия, която може да достигне максимално ниво на зареждане и разреждане от 200-A. Блоковата схема на това решение е показана на фигура 2.

Например, TI приема верига за контрол на постоянен ток и постоянно напрежение за референтния дизайн на тестера за батерии за приложения с висок ток, който поддържа скорост на зареждане и разреждане до 50A. Този референтен дизайн използва многофазния двупосочен токов контролер LM5170-Q1 и инструменталния усилвател INA188 за прецизно регулиране на тока, който тече към или от батерията. INA188 прилага и наблюдава веригата за управление на постоянен ток и тъй като токът може да тече в двете посоки, мултиплексорът SN74LV4053A може да регулира съответно входа на INA188.

Това конкретно решение създава модифицирана платформа за приложения, изискващи по-висок ток или многофазен ток, като комбинира няколко ключови TI технологии, демонстрирайки осъществимостта на изграждането на рентабилно тестово решение. Това гъвкаво и ориентирано към бъдещето решение не само отговаря на днешните нужди, но също така предвижда бъдещата тенденция на растеж на автомобилните батерии, което скоро ще увеличи търсенето на текущата способност на тестера да надхвърли 50A.

Максимизиране на инвестициите в оборудване за тестване на литиево-йонни батерии

Модулният референтен дизайн на тестер за батерии на Texas Instruments решава проблемите с висока точност, висок ток и гъвкавост на оборудването за тестване на литиево-йонни батерии. Този референтен дизайн обхваща различни налични форми, размери и капацитет на батериите и може да се справи с нововъзникващи приложения, като големи батерии в електрически превозни средства и слънчеви електроцентрали и малки батерии, често срещани в потребителската електроника, като смарт телефони .

Референтният дизайн за тестване на литиево-йонни батерии ви позволява да инвестирате в оборудване за тестване на батерии с по-нисък ток и да ги използвате паралелно, елиминирайки необходимостта от скъпи инвестиции в множество архитектури с различни нива на ток. Възможността за използване на оборудване за изпитване в различни диапазони на тока може да оптимизира в най-голяма степен инвестицията в оборудване за тестване на батерии, да намали общите разходи и да осигури гъвкавост за адаптиране към променящите се нужди от тестване на литиево-йонни батерии.
与 此 原文 有关 的 更多 信息 要 查看 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应 原文