עם היישום ההולך וגובר של סוללות ליתיום-יון במזל”טים, כלי רכב חשמליים (EV) ואחסון אנרגיה סולארית, יצרני הסוללות משתמשים גם בטכנולוגיה מודרנית ובהרכב כימי כדי לדחוף את הגבולות של יכולות בדיקת הסוללות וייצור.

כיום, הביצועים והחיים של כל סוללה, ללא קשר לגודל, נקבעים בתהליך הייצור, וציוד הבדיקה מיועד לסוללה ספציפית. עם זאת, מכיוון ששוק סוללות הליתיום-יון מכסה את כל הצורות והיכולות, קשה ליצור בודק אחד ומשולב שיכול להתמודד עם יכולות, זרמים וצורות פיזיות שונות בדיוק ובדיוק הנדרשים.

לאור הדרישה הגוונת יותר ויותר לסוללות ליתיום-יון, אנו זקוקים בדחיפות לפתרונות בדיקה בעלי ביצועים גבוהים וגמישים על מנת למקסם את ההחלפה בין היתרונות והחסרונות ולהשיג עלות-תועלת.

סוללות ליתיום-יון הן מורכבות ומגוונות

כיום, לסוללות ליתיום-יון יש מגוון רחב של גדלים, מתחים וטווחי יישומים, אך טכנולוגיה זו לא מומשה כשהיא יצאה לשוק לראשונה. סוללות ליתיום-יון תוכננו במקור עבור מכשירים קטנים יחסית, כגון מחשבים ניידים, טלפונים סלולריים ומכשירים אלקטרוניים ניידים אחרים. כעת, הממדים שלהם גדולים בהרבה, כמו מכוניות חשמליות ואחסון סוללות סולאריות. המשמעות היא שלמארז סוללות מקביליות גדולות יותר יש מתח גבוה יותר וקיבולת גדולה יותר, וגם הנפח הפיזי גדול יותר. לדוגמה, ניתן להגדיר את ערכות הסוללות של חלק מכלי רכב חשמליים עם עד 100 סוללות בסדרות ויותר מ-50 במקביל.

סוללות מוערמות אינן דבר חדש. מארז סוללות ליתיום-יון נטענות טיפוסי במחשב נייד רגיל מורכב ממספר סוללות בסדרה, אך בשל הנפח הגדול יותר של ערכת הסוללות, הבדיקה הופכת מסובכת יותר ועלולה להשפיע על הביצועים הכוללים. כדי שהביצועים של כל ערכת הסוללות יגיעו לרמה האופטימלית, כל סוללה חייבת להיות כמעט זהה לסוללה השכנה לה. סוללות ישפיעו זו על זו, כך שאם לסוללה בסדרה יש קיבולת נמוכה, הסוללות האחרות בחבילת הסוללות יהיו מתחת למצב האופטימלי, מכיוון שהקיבולת שלהן תרדמה על ידי מערכת הניטור והאיזון מחדש של הסוללה כדי להתאים לביצועים הנמוכים ביותר סוֹלְלָה. כמו שנאמר, קקי של חולדה מקלקל סיר דייסה.

מחזור הטעינה-פריקה ממחיש עוד יותר כיצד סוללה בודדת יכולה להפחית את הביצועים של ערכת הסוללות כולה. הסוללה בעלת הקיבולת הנמוכה ביותר בחבילת הסוללות תפחית את מצב הטעינה שלה במהירות המהירה ביותר, וכתוצאה מכך רמת מתח לא בטוחה ותגרום לכל ערכת הסוללות לא להתרוקן יותר. כאשר ערכת הסוללות נטענת, הסוללה בעלת הקיבולת הנמוכה ביותר תיטען תחילה במלואה, ושאר הסוללות לא ייטענו יותר. בכלי רכב חשמליים, הדבר יביא להפחתה בקיבולת האפקטיבית הכוללת של מארז הסוללות, ובכך תקטין את טווח השיוט של הרכב. בנוסף, השפלה של סוללות בעלות קיבולת נמוכה תאיץ מכיוון שהיא מגיעה למתח גבוה מדי בתום הטעינה והפריקה לפני שאמצעי ההגנה הבטיחותיים ייכנסו לתוקף.

ללא קשר להתקן המסוף, ככל שיותר סוללות בחבילת הסוללות מוערמות בסדרות ובמקבילות, כך הבעיה חמורה יותר. הפתרון המתבקש הוא להבטיח שכל סוללה עשויה בדיוק אותו הדבר, ולשלב את אותן סוללות באותה ערכת סוללות. עם זאת, בשל ההבחנה הטבועה בתהליך הייצור של עכבת סוללה וקיבולת, הבדיקה הפכה קריטית – לא רק כדי לא לכלול חלקים פגומים, אלא גם כדי להבחין אילו סוללות זהות ואיזה ערכות סוללות להכניס. בנוסף, הטעינה וה לעקומת פריקה של הסוללה במהלך תהליך הייצור יש השפעה רבה על המאפיינים שלה והיא משתנה כל הזמן.

מדוע סוללות ליתיום-יון מודרניות מביאות לאתגרי מבחן חדשים?

בדיקת סוללה אינה דבר חדש, אך מאז הופעתה, סוללות ליתיום-יון הפעילו לחץ חדש על הדיוק, התפוקה וצפיפות המעגלים של ציוד הבדיקה.

סוללות ליתיום-יון הן ייחודיות מכיוון שיש להן יכולת אחסון אנרגיה צפופה במיוחד. אם הם נטענים ונפרקים בצורה לא נכונה, הם עלולים לגרום לשריפות ופיצוצים. בתהליך הייצור והבדיקה, טכנולוגיית אחסון אנרגיה זו דורשת דיוק גבוה מאוד, ויישומים מתפתחים רבים מחמירים עוד יותר את הדרישה הזו. מבחינת צורה, גודל, קיבולת והרכב כימי, סוגי סוללות הליתיום-יון נרחבים יותר. להיפך, הם ישפיעו גם על ציוד הבדיקה, מכיוון שהם צריכים לוודא שעקומות הטעינה והפריקה הנכונות יתבצעו במדויק כדי להשיג את קיבולת האחסון והאמינות המקסימלית. ואיכות.

מכיוון שאין מידה אחת המתאימה לכל הסוללות, בחירת ציוד בדיקה מתאים ויצרנים שונים לסוללות ליתיום-יון שונות תייקר את עלות הבדיקה. בנוסף, חדשנות תעשייתית מתמשכת פירושה שעקומת הטעינה-פריקה המשתנה ללא הרף עוברת אופטימיזציה נוספת, מה שהופך את בודק הסוללות לכלי פיתוח חשוב עבור טכנולוגיית סוללות חדשה. ללא קשר לתכונות הכימיות והמכניות של סוללות ליתיום-יון, יש אינספור שיטות טעינה ופריקה בתהליך הייצור שלהן, מה שגורם ליצרני הסוללות להפעיל לחץ על בודקי הסוללות לדרוש מהם פונקציות בדיקה ייחודיות.

דיוק הוא ללא ספק יכולת הכרחית. זה לא רק אומר את היכולת לשמור על דיוק בקרת זרם גבוה ברמה נמוכה מאוד, אלא גם כולל את היכולת לעבור במהירות רבה בין מצבי טעינה ופריקה ובין רמות זרם שונות. דרישות אלו אינן מונעות רק מהצורך בייצור המוני של סוללות ליתיום-יון בעלות מאפיינים ואיכות עקביים. יצרני הסוללות גם מקווים להשתמש בהליכי בדיקה ובציוד ככלים חדשניים כדי ליצור יתרון תחרותי בשוק, כגון שינוי טעינה. אלגוריתם להגדלת הקיבולת.

למרות שנדרש מגוון בדיקות לסוגים שונים של סוללות, הבודקים של היום מותאמים לגדלים ספציפיים של סוללות. לדוגמה, אם אתה בודק סוללה גדולה, אתה צריך זרם גדול יותר, מה שמתורגם לשראות גדולה יותר וחוטים עבים יותר ומאפיינים אחרים. אז ישנם היבטים רבים המעורבים בעת יצירת בודק שיכול להתמודד עם זרמים גבוהים. עם זאת, מפעלים רבים לא מייצרים רק סוג אחד של סוללות. הם עשויים לייצר סט שלם של סוללות גדולות עבור לקוח תוך עמידה בכל דרישות הבדיקה עבור סוללות אלו, או שהם עשויים לייצר סט של סוללות קטנות יותר עם זרם קטן יותר עבור לקוח סמארטפון. .

זו הסיבה לעלייה בעלות הבדיקה – בודק הסוללה מותאם לזרם. בודקים שיכולים להתמודד עם זרמים גבוהים יותר הם בדרך כלל גדולים ויקרים יותר מכיוון שהם לא רק דורשים פרוסות סיליקון גדולות יותר, אלא גם רכיבים מגנטיים וחיווט כדי לעמוד בכללי ההגירה האלקטרוניים ולמזער את ירידת המתח הטפילית במערכת. המפעל צריך להכין בכל עת מגוון ציוד בדיקה כדי לעמוד בייצור ובדיקה של סוגי סוללות שונים. בשל סוגי הסוללות השונים המיוצרים על ידי המפעל בזמנים שונים, חלק מהבודקים עשויים להיות לא תואמים לסוללות הספציפיות הללו וייתכן שיישארו ללא שימוש, מה שמגדיל עוד יותר את העלות מכיוון שהבודק הוא השקעה גדולה.

בין אם מדובר במפעלים נפוצים ומתפתחים לייצור המוני של סוללות ליתיום-יון רגילות, או יצרני סוללות שרוצים להשתמש בתהליך הבדיקה כדי לחדש וליצור מוצרי סוללה חדשים, הם צריכים להשתמש בציוד בדיקה גמיש כדי להתאים למגוון רחב יותר של סוללות. קיבולת וגודל פיזי, ובכך להפחית את השקעת ההון, ולשפר את ההחזר על ההשקעה של ציוד בדיקה.

כאשר מנסים לייעל כראוי פתרון בדיקת אינטגרציה יחיד, קיימות דרישות סותרות רבות. אין תרופת פלא לכל סוגי הפתרונות לבדיקת סוללות ליתיום-יון, אבל טקסס אינסטרומנטס (TI) הציעה תכנון ייחוס שממזער את ההחלפה בין עלות-תועלת לדיוק.

פתרון בדיקה ברמת דיוק גבוהה, מתאים ליישומי זרם גבוה

דרישות תרחישי בדיקת סוללה ייחודיות תמיד יהיו קיימות, והיא זקוקה לפתרון ייחודי לא פחות בהתאם. עם זאת, עבור סוגים רבים של סוללות ליתיום, בין אם מדובר בסוללת טלפון חכם קטן או מארז סוללות גדול לרכב חשמלי, יכול להיות ציוד בדיקה חסכוני.

על מנת להשיג את דיוק בקרת הטעינה והפריקה המדויקת, בקנה מידה מלא, הנדרש על ידי סוללות ליתיום-יון רבות בשוק, תכנון הייחוס המודולרי של בודק הסוללות של Texas Instruments עבור יישומי 50-A, 100-A ו-200-A משתמש 50-A והשילוב של עיצוב בדיקת סוללה 100-A ליצירת גרסה מודולרית שיכולה להגיע לרמת טעינה ופריקה מקסימלית של 200-A. תרשים הבלוק של פתרון זה מוצג באיור 2.

לדוגמה, TI מאמצת לולאת בקרת זרם קבוע ומתח קבוע עבור עיצוב הייחוס של בודק הסוללה עבור יישומי זרם גבוה, התומך בקצב טעינה ופריקה של עד 50A. עיצוב ייחוס זה משתמש בבקר הזרם הדו-כיווני הרב-פאזי LM5170-Q1 ובמגבר המכשור INA188 כדי לווסת במדויק את הזרם הזורם אל הסוללה או ממנה. INA188 מיישם ומנטר את לולאת בקרת הזרם הקבוע, ומכיוון שהזרם עשוי לזרום בכל כיוון, מרבבי SN74LV4053A יכול להתאים את הקלט של ה-INA188 בהתאם.

פתרון מסוים זה יוצר פלטפורמה הניתנת לשינוי עבור יישומים הדורשים זרם גבוה יותר או רב-פאזי על ידי שילוב של מספר טכנולוגיות מפתח TI, המדגים את ההיתכנות של בניית פתרון בדיקה חסכוני. פתרון גמיש וצופה פני עתיד זה לא רק עונה על הצרכים של היום, אלא גם חוזה את מגמת הצמיחה העתידית של מצברים לרכב, שתגביר בקרוב את הביקוש ליכולת הנוכחית של הבוחן לעלות על 50A.

מקסום השקעה בציוד לבדיקת סוללת ליתיום-יון

עיצוב ההתייחסות של בודק הסוללות המודולרי של Texas Instruments פותר את בעיות הדיוק, הזרם הגבוה והגמישות של ציוד בדיקת סוללות ליתיום-יון. עיצוב התייחסות זה מכסה מגוון צורות, גדלים ויכולות של סוללות זמינות, ויכול להתמודד עם יישומים מתפתחים, כגון ערכות סוללות גדולות בכלי רכב חשמליים ותחנות כוח סולאריות, וסוללות בגודל קטן הנפוצות במוצרי אלקטרוניקה כגון טלפונים חכמים. .

עיצוב ההתייחסות לבדיקת סוללות ליתיום-יון מאפשר לך להשקיע בציוד לבדיקת סוללה בזרם נמוך ולהשתמש בהם במקביל, ומבטל את הצורך בהשקעות יקרות במספר ארכיטקטורות עם רמות זרם שונות. היכולת להשתמש בציוד בדיקה במגוון טווחי זרם יכולה לייעל את ההשקעה בציוד לבדיקת סוללות במידה הרבה ביותר, להפחית את העלות הכוללת ולספק גמישות להתאמה לצרכים המשתנים של בדיקת סוללות ליתיום-יון.
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