Dengan meningkatnya aplikasi baterai lithium-ion di drone, kendaraan listrik (EV), dan penyimpanan energi surya, produsen baterai juga menggunakan teknologi modern dan komposisi kimia untuk mendorong batas pengujian baterai dan kemampuan manufaktur.

Saat ini, kinerja dan masa pakai setiap baterai, terlepas dari ukurannya, ditentukan dalam proses pembuatan, dan peralatan uji dirancang untuk baterai tertentu. Namun, karena pasar baterai lithium-ion mencakup semua bentuk dan kapasitas, sulit untuk membuat satu penguji terintegrasi yang dapat menangani berbagai kapasitas, arus, dan bentuk fisik dengan akurasi dan presisi yang diperlukan.

Mengingat permintaan yang semakin beragam untuk baterai lithium-ion, kami sangat membutuhkan solusi pengujian kinerja tinggi dan fleksibel untuk memaksimalkan pertukaran antara pro dan kontra dan mencapai efektivitas biaya.

Baterai lithium-ion sangat kompleks dan beragam

Saat ini, baterai lithium-ion memiliki berbagai ukuran, tegangan, dan rentang aplikasi, tetapi teknologi ini tidak disadari ketika pertama kali dipasarkan. Baterai lithium-ion awalnya dirancang untuk perangkat yang relatif kecil, seperti komputer notebook, ponsel, dan perangkat elektronik portabel lainnya. Sekarang, dimensinya jauh lebih besar, seperti mobil listrik dan penyimpanan baterai surya. Ini berarti bahwa baterai seri-paralel yang lebih besar memiliki tegangan yang lebih tinggi dan kapasitas yang lebih besar, dan volume fisik juga lebih besar. Misalnya, paket baterai beberapa kendaraan listrik dapat dikonfigurasi hingga 100 seri dan lebih dari 50 paralel.

Baterai bertumpuk bukanlah hal baru. Paket baterai lithium-ion isi ulang yang khas di komputer notebook biasa terdiri dari beberapa baterai secara seri, tetapi karena volume baterai yang lebih besar, pengujian menjadi lebih rumit dan dapat mempengaruhi kinerja secara keseluruhan. Agar kinerja seluruh unit baterai mencapai tingkat optimal, setiap baterai harus hampir identik dengan baterai tetangganya. Baterai akan saling mempengaruhi, jadi jika baterai dalam rangkaian memiliki kapasitas rendah, baterai lain dalam paket baterai akan berada di bawah kondisi optimal, karena kapasitasnya akan diturunkan oleh sistem pemantauan dan penyeimbangan baterai agar sesuai dengan kinerja terendah Baterai. Seperti kata pepatah, kotoran tikus merusak panci bubur.

Siklus pengisian-pengosongan lebih lanjut menggambarkan bagaimana satu baterai dapat mengurangi kinerja seluruh paket baterai. Baterai dengan kapasitas terendah dalam kemasan baterai akan mengurangi status pengisian dayanya pada kecepatan tercepat, mengakibatkan tingkat tegangan yang tidak aman dan menyebabkan seluruh unit baterai tidak lagi kosong. Saat baterai diisi, baterai dengan kapasitas terendah akan terisi penuh terlebih dahulu, dan baterai yang tersisa tidak akan diisi lebih lanjut. Pada kendaraan listrik, ini akan menghasilkan pengurangan kapasitas paket baterai efektif yang tersedia secara keseluruhan, sehingga mengurangi jarak jelajah kendaraan. Selain itu, degradasi baterai berkapasitas rendah akan dipercepat karena mencapai tegangan yang terlalu tinggi pada akhir pengisian dan pengosongan sebelum tindakan perlindungan keselamatan diterapkan.

Terlepas dari perangkat terminalnya, semakin banyak baterai dalam kemasan baterai yang ditumpuk secara seri dan paralel, semakin serius masalahnya. Solusi yang jelas adalah memastikan bahwa setiap baterai dibuat persis sama, dan menggabungkan baterai yang sama dalam kemasan baterai yang sama. Namun, karena diferensiasi proses manufaktur yang melekat pada impedansi dan kapasitas baterai, pengujian menjadi penting-tidak hanya untuk mengecualikan bagian yang rusak, tetapi juga untuk membedakan baterai mana yang sama dan baterai mana yang akan dimasukkan. Selain itu, pengisian dan kurva pemakaian baterai selama proses produksi memiliki pengaruh besar pada karakteristiknya dan terus berubah.

Mengapa baterai lithium-ion modern membawa tantangan pengujian baru?

Pengujian baterai bukanlah hal baru, tetapi sejak kemunculannya, baterai lithium-ion telah memberikan tekanan baru pada akurasi, throughput, dan kepadatan papan sirkuit dari peralatan uji.

Baterai lithium-ion unik karena memiliki kapasitas penyimpanan energi yang sangat padat. Jika diisi dan dikosongkan dengan tidak benar, mereka dapat menyebabkan kebakaran dan ledakan. Dalam proses manufaktur dan pengujian, teknologi penyimpanan energi ini membutuhkan akurasi yang sangat tinggi, dan banyak aplikasi yang muncul semakin memperburuk persyaratan ini. Dari segi bentuk, ukuran, kapasitas dan komposisi kimia, jenis baterai lithium-ion lebih luas. Sebaliknya, mereka juga akan mempengaruhi peralatan uji, karena mereka perlu memastikan bahwa kurva pengisian dan pemakaian yang benar diikuti secara akurat untuk mencapai kapasitas dan keandalan penyimpanan maksimum. Dan kualitas.

Karena tidak ada satu ukuran yang cocok untuk semua baterai, memilih peralatan uji yang sesuai dan produsen yang berbeda untuk baterai lithium-ion yang berbeda akan meningkatkan biaya pengujian. Selain itu, inovasi industri yang berkelanjutan berarti bahwa kurva pengisian-pengosongan yang selalu berubah semakin dioptimalkan, menjadikan penguji baterai sebagai alat pengembangan penting untuk teknologi baterai baru. Terlepas dari sifat kimia dan mekanik baterai lithium-ion, ada metode pengisian dan pengosongan yang tak terhitung jumlahnya dalam proses pembuatannya, yang membuat produsen baterai menekan penguji baterai untuk meminta mereka memiliki fungsi pengujian yang unik.

Akurasi jelas merupakan kemampuan yang diperlukan. Ini tidak hanya berarti kemampuan untuk menjaga akurasi kontrol arus yang tinggi pada tingkat yang sangat rendah, tetapi juga mencakup kemampuan untuk beralih dengan sangat cepat antara mode pengisian dan pemakaian dan antara tingkat arus yang berbeda. Persyaratan ini tidak hanya didorong oleh kebutuhan untuk memproduksi baterai lithium-ion secara massal dengan karakteristik dan kualitas yang konsisten. Produsen baterai juga berharap untuk menggunakan prosedur dan peralatan pengujian sebagai alat inovatif untuk menciptakan keunggulan kompetitif di pasar, seperti memodifikasi pengisian daya. Algoritma untuk meningkatkan kapasitas.

Meskipun berbagai pengujian diperlukan untuk berbagai jenis baterai, penguji saat ini dioptimalkan untuk ukuran baterai tertentu. Misalnya, jika Anda menguji baterai besar, Anda memerlukan arus yang lebih besar, yang berarti induktansi yang lebih besar dan kabel yang lebih tebal dan karakteristik lainnya. Jadi ada banyak aspek yang terlibat saat membuat tester yang dapat menangani arus tinggi. Namun, banyak pabrik tidak hanya memproduksi satu jenis baterai. Mereka dapat memproduksi satu set lengkap baterai besar untuk pelanggan sambil memenuhi semua persyaratan pengujian untuk baterai ini, atau mereka dapat memproduksi satu set baterai yang lebih kecil dengan arus yang lebih kecil untuk pelanggan ponsel cerdas. .

Inilah alasan meningkatnya biaya pengujian-penguji baterai dioptimalkan untuk arus. Penguji yang dapat menangani arus yang lebih tinggi biasanya lebih besar dan lebih mahal karena tidak hanya memerlukan wafer silikon yang lebih besar, tetapi juga komponen dan kabel magnetik untuk memenuhi aturan migrasi listrik dan meminimalkan penurunan tegangan parasit dalam sistem. Pabrik perlu menyiapkan berbagai peralatan uji setiap saat untuk memenuhi produksi dan pemeriksaan berbagai jenis baterai. Karena berbagai jenis baterai yang diproduksi oleh pabrik pada waktu yang berbeda, beberapa penguji mungkin tidak kompatibel dengan baterai khusus ini dan mungkin tidak digunakan, yang selanjutnya meningkatkan biaya karena penguji adalah investasi yang besar.

Baik itu untuk pabrik umum dan baru untuk produksi massal baterai lithium-ion biasa, atau produsen baterai yang ingin menggunakan proses pengujian untuk berinovasi dan membuat produk baterai baru, mereka perlu menggunakan peralatan uji fleksibel untuk beradaptasi dengan jangkauan yang lebih luas. baterai. Kapasitas dan ukuran fisik, sehingga mengurangi investasi modal, dan meningkatkan laba atas investasi peralatan uji.

Saat mencoba mengoptimalkan solusi uji integrasi tunggal dengan benar, ada banyak persyaratan yang saling bertentangan. Tidak ada obat mujarab untuk semua jenis solusi pengujian baterai lithium-ion, tetapi Texas Instruments (TI) telah mengusulkan desain referensi yang meminimalkan pertukaran antara efektivitas biaya dan akurasi.

Solusi uji presisi tinggi, cocok untuk aplikasi arus tinggi

Persyaratan skenario pengujian baterai yang unik akan selalu ada, dan memerlukan solusi yang sama uniknya. Namun, untuk banyak jenis baterai lithium, apakah itu baterai ponsel pintar kecil atau baterai besar untuk kendaraan listrik, mungkin ada peralatan uji yang hemat biaya.

Untuk mencapai akurasi kontrol arus pengisian dan pengosongan skala penuh yang tepat yang dibutuhkan oleh banyak baterai lithium-ion di pasaran, desain referensi penguji baterai modular Texas Instruments untuk aplikasi 50-A, 100-A, dan 200-A menggunakan 50-A Dan kombinasi desain uji baterai 100-A untuk membuat versi modular yang dapat mencapai tingkat pengisian dan pengosongan maksimum 200-A. Diagram blok dari solusi ini ditunjukkan pada Gambar 2.

Misalnya, TI mengadopsi arus konstan dan loop kontrol tegangan konstan untuk desain referensi penguji baterai untuk aplikasi arus tinggi, yang mendukung laju pengisian dan pengosongan hingga 50A. Desain referensi ini menggunakan pengontrol arus dua arah multifase LM5170-Q1 dan penguat instrumentasi INA188 untuk mengatur arus yang mengalir masuk atau keluar dari baterai secara tepat. INA188 mengimplementasikan dan memantau loop kontrol arus konstan, dan karena arus dapat mengalir di kedua arah, multiplexer SN74LV4053A dapat menyesuaikan input INA188 yang sesuai.

Solusi khusus ini menciptakan platform yang dapat dimodifikasi untuk aplikasi yang membutuhkan arus lebih tinggi atau multifase dengan menggabungkan beberapa teknologi TI utama, yang menunjukkan kelayakan membangun solusi pengujian yang hemat biaya. Solusi fleksibel dan berwawasan ke depan ini tidak hanya memenuhi kebutuhan saat ini, tetapi juga memprediksi tren pertumbuhan baterai otomotif di masa depan, yang akan segera meningkatkan permintaan kemampuan penguji saat ini hingga melebihi 50A.

Pemaksimalan investasi peralatan pengujian baterai lithium-ion

Desain referensi penguji baterai modular Texas Instruments memecahkan masalah presisi tinggi, arus tinggi, dan fleksibilitas peralatan uji baterai lithium-ion. Desain referensi ini mencakup berbagai bentuk, ukuran, dan kapasitas baterai yang tersedia, dan dapat mengatasi aplikasi yang muncul, seperti paket baterai besar di kendaraan listrik dan pembangkit listrik tenaga surya, dan baterai berukuran kecil yang biasa ditemukan di elektronik konsumen seperti ponsel pintar. .

Desain referensi untuk pengujian baterai lithium-ion memungkinkan Anda untuk berinvestasi pada peralatan pengujian baterai arus lebih rendah dan menggunakannya secara paralel, menghilangkan kebutuhan untuk investasi mahal dalam berbagai arsitektur dengan tingkat arus yang berbeda. Kemampuan untuk menggunakan peralatan uji dalam berbagai rentang arus dapat mengoptimalkan investasi dalam peralatan uji baterai secara maksimal, mengurangi total biaya, dan memberikan fleksibilitas untuk beradaptasi dengan perubahan kebutuhan pengujian baterai lithium-ion.
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