با استفاده روزافزون از باتری‌های لیتیوم یونی در هواپیماهای بدون سرنشین، وسایل نقلیه الکتریکی (EV) و ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی، سازندگان باتری نیز از فناوری مدرن و ترکیب شیمیایی استفاده می‌کنند تا محدودیت‌های آزمایش باتری و قابلیت‌های تولید را پشت سر بگذارند.

امروزه کارایی و عمر هر باتری، صرف نظر از اندازه، در فرآیند ساخت مشخص می شود و تجهیزات تست برای باتری خاصی طراحی می شود. با این حال، از آنجایی که بازار باتری‌های لیتیوم یونی همه اشکال و ظرفیت‌ها را پوشش می‌دهد، ایجاد یک تستر منفرد و یکپارچه که بتواند ظرفیت‌ها، جریان‌ها و اشکال فیزیکی مختلف را با دقت و دقت لازم مدیریت کند، دشوار است.

با توجه به تنوع روزافزون تقاضا برای باتری‌های لیتیوم یونی، ما نیاز فوری به راه‌حل‌های آزمایشی با کارایی بالا و انعطاف‌پذیر داریم تا مبادله بین مزایا و معایب را به حداکثر برسانیم و مقرون به صرفه باشیم.

باتری های لیتیوم یونی پیچیده و متنوع هستند

امروزه باتری‌های لیتیوم یونی دارای اندازه‌ها، ولتاژها و محدوده‌های کاربردی متنوعی هستند، اما این فناوری زمانی که برای اولین بار به بازار عرضه شد، محقق نشد. باتری‌های لیتیوم یونی در ابتدا برای دستگاه‌های نسبتاً کوچک مانند رایانه‌های نوت‌بوک، تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل طراحی شدند. در حال حاضر، ابعاد آنها بسیار بزرگتر است، مانند ماشین های الکتریکی و ذخیره باتری خورشیدی. این بدان معنی است که یک بسته باتری سری موازی بزرگتر دارای ولتاژ بالاتر و ظرفیت بیشتری است و حجم فیزیکی نیز بزرگتر است. به عنوان مثال، بسته های باتری برخی از خودروهای الکتریکی را می توان تا 100 عدد به صورت سری و بیش از 50 عدد به صورت موازی پیکربندی کرد.

باتری های انباشته چیز جدیدی نیستند. یک بسته باتری لیتیوم یون قابل شارژ معمولی در یک رایانه نوت بوک معمولی از چندین باتری به صورت سری تشکیل شده است، اما به دلیل حجم بیشتر بسته باتری، آزمایش پیچیده تر می شود و ممکن است بر عملکرد کلی تأثیر بگذارد. برای اینکه عملکرد کل بسته باتری به سطح مطلوب برسد، هر باتری باید تقریباً با باتری همسایه خود یکسان باشد. باتری ها روی یکدیگر تأثیر می گذارند، بنابراین اگر یک باتری در یک سری ظرفیت پایینی داشته باشد، سایر باتری های بسته باتری کمتر از حالت بهینه خواهند بود، زیرا ظرفیت آنها توسط سیستم نظارت و تعادل مجدد باتری کاهش می یابد تا با کمترین عملکرد مطابقت داشته باشد. باتری. به قول معروف مدفوع موش یک قابلمه فرنی را خراب می کند.

چرخه شارژ-دشارژ بیشتر نشان می دهد که چگونه یک باتری می تواند عملکرد کل بسته باتری را کاهش دهد. باتری با کمترین ظرفیت در بسته باتری، وضعیت شارژ خود را با سریع ترین سرعت کاهش می دهد، در نتیجه سطح ولتاژ ناایمن ایجاد می شود و باعث می شود که کل بسته باتری دیگر تخلیه نشود. هنگامی که بسته باتری شارژ می شود، ابتدا باتری با کمترین ظرفیت به طور کامل شارژ می شود و باتری های باقی مانده دیگر شارژ نمی شوند. در خودروهای برقی، این امر منجر به کاهش ظرفیت کلی بسته باتری موجود می‌شود و در نتیجه برد کروز خودرو را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، تخریب باتری های کم ظرفیت تسریع می شود زیرا در پایان شارژ و دشارژ قبل از اعمال اقدامات حفاظتی ایمنی به ولتاژ بسیار بالایی می رسد.

صرف نظر از دستگاه ترمینال، هرچه تعداد باتری های بسته باتری به صورت سری و موازی روی هم قرار گیرند، مشکل جدی تر است. راه حل واضح این است که اطمینان حاصل شود که هر باتری دقیقاً یکسان ساخته شده است و باتری های مشابه را در یک بسته باتری ترکیب کنید. با این حال، به دلیل تمایز ذاتی فرآیند تولید بین امپدانس و ظرفیت باتری، آزمایش نه تنها برای حذف قطعات معیوب، بلکه برای تشخیص اینکه کدام باتری‌ها یکسان هستند و کدام بسته باتری باید در آن قرار داده شود، حیاتی شده است. علاوه بر این، شارژ و منحنی دشارژ باتری در طول فرآیند تولید تاثیر زیادی بر ویژگی های آن دارد و دائما در حال تغییر است.

چرا باتری های لیتیوم یون مدرن چالش های آزمایشی جدیدی را به همراه دارند؟

آزمایش باتری چیز جدیدی نیست، اما از زمان ظهور آن، باتری‌های لیتیوم یون فشار جدیدی بر دقت، توان عملیاتی و چگالی برد مدار تجهیزات تست وارد کرده‌اند.

باتری های لیتیوم یون منحصر به فرد هستند زیرا ظرفیت ذخیره سازی انرژی بسیار متراکمی دارند. اگر به طور نامناسب شارژ و تخلیه شوند، ممکن است باعث آتش سوزی و انفجار شوند. در فرآیند تولید و آزمایش، این فناوری ذخیره انرژی به دقت بسیار بالایی نیاز دارد و بسیاری از کاربردهای نوظهور این نیاز را تشدید می‌کنند. از نظر شکل، اندازه، ظرفیت و ترکیب شیمیایی، انواع باتری‌های لیتیوم یونی گسترده‌تر هستند. برعکس، آنها بر تجهیزات آزمایشی نیز تأثیر خواهند گذاشت، زیرا آنها باید اطمینان حاصل کنند که منحنی های شارژ و دشارژ صحیح به طور دقیق دنبال می شوند تا حداکثر ظرفیت ذخیره سازی و قابلیت اطمینان حاصل شود. و کیفیت.

از آنجایی که هیچ اندازه ای مناسب برای همه باتری ها وجود ندارد، انتخاب تجهیزات تست مناسب و سازندگان مختلف برای باتری های مختلف لیتیوم یون، هزینه تست را افزایش می دهد. علاوه بر این، نوآوری مداوم صنعتی به این معنی است که منحنی شارژ-تخلیه دائماً در حال تغییر بهینه‌سازی می‌شود و تستر باتری را به یک ابزار توسعه مهم برای فناوری جدید باتری تبدیل می‌کند. صرف نظر از خواص شیمیایی و مکانیکی باتری‌های لیتیوم یونی، روش‌های شارژ و دشارژ بی‌شماری در فرآیند تولید آن‌ها وجود دارد که باعث می‌شود تولیدکنندگان باتری بر روی تست‌کننده‌های باتری فشار بیاورند تا آنها را ملزم به داشتن عملکردهای آزمایشی منحصربه‌فرد کنند.

بدیهی است که دقت یک توانایی ضروری است. این نه تنها به معنای توانایی حفظ دقت کنترل جریان بالا در سطح بسیار پایین است، بلکه توانایی جابجایی بسیار سریع بین حالت های شارژ و دشارژ و بین سطوح مختلف جریان را نیز شامل می شود. این الزامات تنها ناشی از نیاز به تولید انبوه باتری‌های لیتیوم یونی با ویژگی‌ها و کیفیت ثابت نیست. سازندگان باتری همچنین امیدوارند از روش‌ها و تجهیزات آزمایشی به عنوان ابزارهای نوآورانه برای ایجاد مزیت رقابتی در بازار مانند اصلاح شارژ استفاده کنند. الگوریتم افزایش ظرفیت

اگرچه آزمایش‌های مختلفی برای انواع مختلف باتری‌ها مورد نیاز است، آزمایش‌کننده‌های امروزی برای اندازه‌های خاص باتری بهینه شده‌اند. به عنوان مثال، اگر در حال آزمایش یک باتری بزرگ هستید، به جریان بزرگتری نیاز دارید که به معنای اندوکتانس بزرگتر و سیم های ضخیم تر و سایر مشخصات است. بنابراین هنگام ایجاد یک تستر که می تواند جریان های بالا را تحمل کند، جنبه های زیادی وجود دارد. با این حال، بسیاری از کارخانه ها تنها یک نوع باتری را تولید نمی کنند. آنها ممکن است مجموعه کاملی از باتری‌های بزرگ را برای یک مشتری تولید کنند در حالی که تمام الزامات آزمایشی این باتری‌ها را برآورده می‌کنند، یا ممکن است مجموعه‌ای از باتری‌های کوچک‌تر با جریان کمتری را برای مشتری گوشی‌های هوشمند تولید کنند. .

این دلیل افزایش هزینه آزمایش است – تستر باتری برای جریان بهینه شده است. آزمایش‌کننده‌هایی که می‌توانند جریان‌های بالاتر را تحمل کنند، معمولاً بزرگ‌تر و گران‌تر هستند، زیرا نه تنها به ویفرهای سیلیکونی بزرگ‌تر، بلکه به اجزای مغناطیسی و سیم‌کشی برای رعایت قوانین مهاجرت الکتریکی و به حداقل رساندن افت ولتاژ انگلی در سیستم نیاز دارند. کارخانه نیاز به تهیه انواع تجهیزات تست در هر زمان برای پاسخگویی به تولید و بازرسی انواع مختلف باتری دارد. با توجه به انواع مختلف باتری هایی که کارخانه در زمان های مختلف تولید می کند، ممکن است برخی از تسترها با این باتری های خاص ناسازگار باشند و بلااستفاده بمانند که این امر باعث افزایش هزینه بیشتر می شود زیرا تستر سرمایه گذاری بزرگی است.

چه برای کارخانه‌های رایج و نوظهور برای تولید انبوه باتری‌های لیتیوم یونی معمولی باشد، چه تولیدکنندگان باتری که می‌خواهند از فرآیند آزمایش برای نوآوری و ایجاد محصولات باتری جدید استفاده کنند، باید از تجهیزات آزمایشی انعطاف‌پذیر برای تطبیق با طیف وسیع‌تری از باتری‌ها استفاده کنند. باتری ها ظرفیت و اندازه فیزیکی، در نتیجه کاهش سرمایه گذاری، و بهبود بازده سرمایه گذاری تجهیزات تست.

هنگام تلاش برای بهینه سازی مناسب یک راه حل تست یکپارچه سازی، الزامات متناقض زیادی وجود دارد. هیچ نوشدارویی برای همه انواع راه حل های تست باتری لیتیوم یون وجود ندارد، اما Texas Instruments (TI) یک طرح مرجع را پیشنهاد کرده است که مبادله بین مقرون به صرفه بودن و دقت را به حداقل می رساند.

محلول تست با دقت بالا، مناسب برای کاربردهای با جریان بالا

الزامات سناریوی تست باتری منحصر به فرد همیشه وجود خواهد داشت و بر این اساس به یک راه حل به همان اندازه منحصر به فرد نیاز دارد. با این حال، برای بسیاری از انواع باتری‌های لیتیومی، خواه یک باتری تلفن هوشمند کوچک باشد یا یک بسته باتری بزرگ برای یک وسیله نقلیه الکتریکی، می‌تواند یک تجهیزات تست مقرون‌به‌صرفه وجود داشته باشد.

به منظور دستیابی به دقت کنترل جریان شارژ و دشارژ در مقیاس کامل و مورد نیاز بسیاری از باتری‌های لیتیوم یونی موجود در بازار، طراحی مرجع تستر باتری مدولار Texas Instruments برای کاربردهای 50-A، 100-A و 200-A استفاده می‌کند. 50-A و ترکیبی از طراحی تست باتری 100-A برای ایجاد یک نسخه ماژولار که می تواند به حداکثر سطح شارژ و دشارژ 200-A برسد. بلوک دیاگرام این محلول در شکل 2 نشان داده شده است.

به عنوان مثال، TI یک حلقه کنترل جریان ثابت و ولتاژ ثابت را برای طراحی مرجع تستر باتری برای کاربردهای جریان بالا، که تا نرخ شارژ و دشارژ 50 آمپر را پشتیبانی می کند، اتخاذ می کند. این طرح مرجع از کنترل‌کننده جریان دو طرفه چندفاز LM5170-Q1 و تقویت‌کننده ابزار دقیق INA188 برای تنظیم دقیق جریان ورودی یا خروجی باتری استفاده می‌کند. INA188 حلقه کنترل جریان ثابت را پیاده سازی و نظارت می کند، و از آنجایی که جریان ممکن است در هر جهت جریان یابد، مالتی پلکسر SN74LV4053A می تواند ورودی INA188 را مطابق با آن تنظیم کند.

این راه حل خاص با ترکیب چندین فناوری کلیدی TI، یک پلت فرم قابل تغییر برای برنامه هایی که نیاز به جریان یا چند فاز بالاتر دارند، ایجاد می کند، که امکان ساخت یک راه حل آزمایشی مقرون به صرفه را نشان می دهد. این راه حل منعطف و آینده نگر نه تنها نیازهای امروزی را برآورده می کند، بلکه روند رشد آینده باتری های خودرو را نیز پیش بینی می کند، که به زودی تقاضا برای توانایی فعلی تستر را به بیش از 50 آمپر افزایش می دهد.

به حداکثر رساندن سرمایه گذاری تجهیزات تست باتری لیتیوم یون

طراحی مرجع تستر باتری مدولار Texas Instruments مشکلات با دقت بالا، جریان بالا و انعطاف پذیری تجهیزات تست باتری لیتیوم یون را حل می کند. این طرح مرجع انواع شکل‌ها، اندازه‌ها و ظرفیت‌های باتری موجود را پوشش می‌دهد و می‌تواند با برنامه‌های در حال ظهور، مانند بسته‌های باتری بزرگ در خودروهای الکتریکی و نیروگاه‌های خورشیدی، و باتری‌های کوچک که معمولاً در لوازم الکترونیکی مصرفی مانند تلفن‌های هوشمند یافت می‌شوند، مقابله کند. .

طراحی مرجع برای آزمایش باتری لیتیوم یون شما را قادر می سازد تا روی تجهیزات تست باتری با جریان پایین تر سرمایه گذاری کنید و از آنها به طور موازی استفاده کنید و نیازی به سرمایه گذاری گران قیمت در معماری های متعدد با سطوح جریان متفاوت را از بین ببرید. توانایی استفاده از تجهیزات تست در محدوده‌های مختلف جریان می‌تواند سرمایه‌گذاری در تجهیزات تست باتری را تا حد زیادی بهینه کند، هزینه کل را کاهش دهد و انعطاف‌پذیری را برای انطباق با نیازهای متغیر آزمایش باتری لیتیوم یون فراهم کند.
此 原文 有关 的 更多 要 要 其他 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应