Met de toenemende toepassing van lithium-ionbatterijen in drones, elektrische voertuigen (EV) en opslag van zonne-energie, gebruiken batterijfabrikanten ook moderne technologie en chemische samenstelling om de grenzen van batterijtest- en productiemogelijkheden te verleggen.

Tegenwoordig worden de prestaties en levensduur van elke batterij, ongeacht de grootte, bepaald tijdens het fabricageproces en wordt de testapparatuur ontworpen voor een specifieke batterij. Omdat de markt voor lithium-ionbatterijen echter alle vormen en capaciteiten omvat, is het moeilijk om een ​​enkele, geïntegreerde tester te maken die verschillende capaciteiten, stromen en fysieke vormen aankan met de vereiste nauwkeurigheid en precisie.

Gezien de steeds meer gediversifieerde vraag naar lithium-ionbatterijen, hebben we dringend behoefte aan krachtige en flexibele testoplossingen om de afweging tussen de voor- en nadelen te maximaliseren en kosteneffectiviteit te bereiken.

Lithium-ionbatterijen zijn complex en divers

Tegenwoordig hebben lithium-ionbatterijen een verscheidenheid aan formaten, spanningen en toepassingsbereiken, maar deze technologie was niet gerealiseerd toen deze voor het eerst op de markt werd gebracht. Lithium-ionbatterijen zijn oorspronkelijk ontworpen voor relatief kleine apparaten, zoals notebooks, mobiele telefoons en andere draagbare elektronische apparaten. Nu zijn hun afmetingen veel groter, zoals elektrische auto’s en zonnebatterijen. Hierdoor heeft een groter serie-parallel accupakket een hogere spanning en een grotere capaciteit, en is het fysieke volume ook groter. De batterijpakketten van sommige elektrische voertuigen kunnen bijvoorbeeld worden geconfigureerd met maximaal 100 in serie en meer dan 50 parallel.

Gestapelde batterijen zijn niets nieuws. Een typisch oplaadbaar lithium-ionbatterijpak in een gewone notebookcomputer bestaat uit meerdere batterijen in serie, maar door het grotere volume van het batterijpak wordt de test ingewikkelder en kan het de algehele prestaties beïnvloeden. Om ervoor te zorgen dat de prestaties van het hele batterijpakket het optimale niveau bereiken, moet elke batterij bijna identiek zijn aan de aangrenzende batterij. Batterijen zullen elkaar beïnvloeden, dus als een batterij in een serie een lage capaciteit heeft, zullen de andere batterijen in het batterijpakket onder de optimale staat zijn, omdat hun capaciteit zal worden verslechterd door het batterijbewakings- en herbalanceringssysteem om de laagste prestaties te evenaren Accu. Zoals het gezegde luidt: een rattenpoep bederft een pot pap.

De laad-ontlaadcyclus illustreert verder hoe een enkele batterij de prestaties van het hele batterijpakket kan verminderen. De batterij met de laagste capaciteit in het batterijpakket zal zijn laadtoestand met de hoogste snelheid verminderen, wat resulteert in een onveilig spanningsniveau en ervoor zorgt dat het hele batterijpakket niet meer wordt ontladen. Als het accupakket is opgeladen, wordt eerst de accu met de laagste capaciteit volledig opgeladen en worden de overige accu’s niet verder opgeladen. Bij elektrische voertuigen zal dit resulteren in een vermindering van de effectieve totale beschikbare batterijcapaciteit, waardoor de actieradius van het voertuig kleiner wordt. Bovendien zal de degradatie van batterijen met een lage capaciteit versnellen omdat deze een te hoge spanning bereiken aan het einde van het laden en ontladen voordat de veiligheidsmaatregelen van kracht worden.

Ongeacht het eindapparaat, hoe meer batterijen in het batterijpakket in serie en parallel worden gestapeld, hoe ernstiger het probleem. De voor de hand liggende oplossing is om ervoor te zorgen dat elke batterij precies hetzelfde wordt gemaakt en om dezelfde batterijen in hetzelfde batterijpakket te combineren. Vanwege de inherente differentiatie van het fabricageproces van batterij-impedantie en capaciteit, is testen echter van cruciaal belang geworden, niet alleen om defecte onderdelen uit te sluiten, maar ook om te onderscheiden welke batterijen hetzelfde zijn en welke batterijpakketten erin moeten worden geplaatst. De ontlaadcurve van de batterij tijdens het productieproces heeft een grote invloed op de eigenschappen en verandert voortdurend.

Waarom brengen moderne lithium-ionbatterijen nieuwe testuitdagingen met zich mee?

Het testen van batterijen is niets nieuws, maar sinds de komst hebben lithium-ionbatterijen een nieuwe druk uitgeoefend op de nauwkeurigheid, doorvoer en printplaatdichtheid van testapparatuur.

Lithium-ionbatterijen zijn uniek omdat ze een extreem hoge energieopslagcapaciteit hebben. Als ze niet goed worden opgeladen en ontladen, kunnen ze brand en explosies veroorzaken. In het fabricage- en testproces vereist deze energieopslagtechnologie een zeer hoge nauwkeurigheid, en veel opkomende toepassingen verergeren deze vereiste nog verder. Qua vorm, grootte, capaciteit en chemische samenstelling zijn de typen lithium-ionbatterijen uitgebreider. Integendeel, ze zullen ook de testapparatuur aantasten, omdat ze ervoor moeten zorgen dat de juiste laad- en ontlaadcurves nauwkeurig worden gevolgd om de maximale opslagcapaciteit en betrouwbaarheid te bereiken. En kwaliteit.

Aangezien er niet één maat is die geschikt is voor alle batterijen, zal het kiezen van geschikte testapparatuur en verschillende fabrikanten voor verschillende lithium-ionbatterijen de testkosten verhogen. Bovendien betekent continue industriële innovatie dat de steeds veranderende laad-ontlaadcurve verder wordt geoptimaliseerd, waardoor de batterijtester een belangrijk ontwikkelingsinstrument wordt voor nieuwe batterijtechnologie. Ongeacht de chemische en mechanische eigenschappen van lithium-ionbatterijen, zijn er talloze oplaad- en ontlaadmethoden in hun productieproces, waardoor batterijfabrikanten batterijtesters onder druk zetten om unieke testfuncties te eisen.

Nauwkeurigheid is uiteraard een noodzakelijke vaardigheid. Het betekent niet alleen de mogelijkheid om de nauwkeurigheid van de hoge stroomregeling op een zeer laag niveau te houden, maar omvat ook de mogelijkheid om zeer snel te schakelen tussen laad- en ontlaadmodi en tussen verschillende stroomniveaus. Deze vereisten worden niet alleen gedreven door de noodzaak om lithium-ionbatterijen in massa te produceren met consistente kenmerken en kwaliteit. Batterijfabrikanten hopen ook testprocedures en apparatuur te gebruiken als innovatieve hulpmiddelen om een ​​concurrentievoordeel in de markt te creëren, zoals het aanpassen van het opladen. Algoritme om de capaciteit te vergroten.

Hoewel er verschillende tests nodig zijn voor verschillende soorten batterijen, zijn de huidige testers geoptimaliseerd voor specifieke batterijformaten. Als u bijvoorbeeld een grote batterij test, hebt u een grotere stroom nodig, wat zich vertaalt in grotere inductantie en dikkere draden en andere kenmerken. Er komen dus veel aspecten kijken bij het maken van een tester die hoge stromen aankan. Veel fabrieken produceren echter niet slechts één type batterij. Ze kunnen een complete set grote batterijen voor een klant produceren terwijl ze aan alle testvereisten voor deze batterijen voldoen, of ze kunnen een set kleinere batterijen produceren met een kleinere stroomsterkte voor een smartphoneklant. .

Dit is de reden voor de stijgende testkosten: de batterijtester is geoptimaliseerd voor stroom. Testers die hogere stromen aankunnen, zijn meestal groter en duurder omdat ze niet alleen grotere siliciumwafels nodig hebben, maar ook magnetische componenten en bedrading om te voldoen aan de regels voor elektromigratie en om parasitaire spanningsdalingen in het systeem te minimaliseren. De fabriek moet op elk moment een verscheidenheid aan testapparatuur voorbereiden om te voldoen aan de productie en inspectie van verschillende soorten batterijen. Vanwege de verschillende soorten batterijen die door de fabriek op verschillende tijdstippen worden geproduceerd, kunnen sommige testers niet compatibel zijn met deze specifieke batterijen en kunnen ze ongebruikt blijven, wat de kosten verder verhoogt omdat de tester een grote investering is.

Of het nu gaat om gewone en opkomende fabrieken voor massaproductie van gewone lithium-ionbatterijen, of batterijfabrikanten die het testproces willen gebruiken om te innoveren en nieuwe batterijproducten te maken, ze moeten flexibele testapparatuur gebruiken om zich aan te passen aan een breder scala van batterijen. Capaciteit en fysieke omvang, waardoor kapitaalinvesteringen worden verminderd en het investeringsrendement van testapparatuur wordt verbeterd.

Bij het proberen om één enkele integratietestoplossing goed te optimaliseren, zijn er veel tegenstrijdige vereisten. Er is geen wondermiddel voor alle soorten lithium-ionbatterijtestoplossingen, maar Texas Instruments (TI) heeft een referentieontwerp voorgesteld dat de afweging tussen kosteneffectiviteit en nauwkeurigheid minimaliseert.

Zeer nauwkeurige testoplossing, geschikt voor toepassingen met hoge stroomsterkte

Er zullen altijd unieke vereisten voor batterijtestscenario’s bestaan, en dienovereenkomstig heeft het een even unieke oplossing nodig. Voor veel soorten lithiumbatterijen, of het nu gaat om een ​​kleine smartphonebatterij of een groot batterijpakket voor een elektrisch voertuig, kan er echter een kosteneffectieve testapparatuur zijn.

Om de nauwkeurige, volledige laad- en ontlaadstroomcontrolenauwkeurigheid te bereiken die vereist is door veel lithium-ionbatterijen op de markt, gebruikt Texas Instruments’ modulaire referentieontwerp voor batterijtesters voor 50-A, 100-A en 200-A-toepassingen 50-A En de combinatie van 100-A batterijtestontwerp om een ​​modulaire versie te creëren die het maximale laad- en ontlaadniveau van 200-A kan bereiken. Het blokschema van deze oplossing wordt getoond in figuur 2.

TI gebruikt bijvoorbeeld een regelkring voor constante stroom en constante spanning voor het referentieontwerp van de batterijtester voor toepassingen met hoge stroomsterkte, die een laad- en ontlaadsnelheid tot 50 A ondersteunt. Dit referentieontwerp maakt gebruik van de LM5170-Q1 meerfasige bidirectionele stroomregelaar en de INA188 instrumentatieversterker om de stroom die in of uit de batterij vloeit nauwkeurig te regelen. INA188 implementeert en bewaakt de constante stroom regellus, en aangezien de stroom in beide richtingen kan stromen, kan de SN74LV4053A multiplexer de invoer van de INA188 dienovereenkomstig aanpassen.

Deze specifieke oplossing creëert een aanpasbaar platform voor toepassingen die een hogere stroomsterkte of meerfasen vereisen door verschillende belangrijke TI-technologieën te combineren, wat de haalbaarheid aantoont van het bouwen van een kosteneffectieve testoplossing. Deze flexibele en toekomstgerichte oplossing voldoet niet alleen aan de huidige behoeften, maar voorspelt ook de toekomstige groeitrend van autobatterijen, waardoor de vraag naar de huidige capaciteit van de tester snel zal toenemen tot meer dan 50A.

Maximalisatie van investeringen in testapparatuur voor lithium-ionbatterijen

Het referentieontwerp van de modulaire batterijtester van Texas Instruments lost de problemen met hoge precisie, hoge stroomsterkte en flexibiliteit van lithium-ionbatterijtestapparatuur op. Dit referentieontwerp omvat een verscheidenheid aan beschikbare batterijvormen, -formaten en -capaciteiten en is geschikt voor opkomende toepassingen, zoals grote batterijpakketten in elektrische voertuigen en zonne-energiecentrales, en kleine batterijen die vaak worden aangetroffen in consumentenelektronica zoals smartphones .

Het referentieontwerp voor het testen van lithium-ionbatterijen stelt u in staat te investeren in batterijtestapparatuur met een lagere stroomsterkte en deze parallel te gebruiken, waardoor dure investeringen in meerdere architecturen met verschillende stroomniveaus niet meer nodig zijn. De mogelijkheid om testapparatuur in een verscheidenheid aan huidige reeksen te gebruiken, kan de investering in batterijtestapparatuur maximaal optimaliseren, de totale kosten verlagen en flexibiliteit bieden om zich aan te passen aan de veranderende behoeften van het testen van lithium-ionbatterijen.
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